上部结构刚度对基础设计的影响.docx

上部结构刚度对基础设计的影响 摘要：介绍了上部结构的分类及其对地基变形的适应能力, 论述了不同刚度类型的建筑地基基础的设计问题, 指出上部主体结构的安全与地基基础设计有着十分关键的联系。 关键词: 上部结构, 刚性结构, 柔性结构, 地基基础 建筑工程由上部结构与地基基础两部分组成,上部结构与地基基础共同作用，即是把上部结构、基础和地基(有桩基础包括桩)三者看成一个整体，并要满足地基、基础与上部结构三者在接触部位的变形协调条件。上部主体结构的安全与否, 不仅取决于自身各种构件的强度, 同时还受地基基础变形的影响。而地基基础的设计又要充分考虑上部结构的刚度问题, 不同的上部结构形式对地基基础变形的适应能力不同，因而了解上部结构的刚度特点对地基基础的设计十分重要。 研究上部刚度对基础设计影响的意义 研究上部结构对地基基础的影响符合工程实际，计算结果与现场实测结果比较一致。 上部结构对地基基础的影响分析理论发展至今，从科学发展的角度看，已经取得了长足的发展，利用共同作用分析理论可以提高和改善基础设计的水平和质量，取得更大的经济效益。具体表现在： (1)、有效地利用上部结构的刚度，使基础的结构尺寸减小到最小程度；把上部结构与基础作为一个整体来考虑，箱形基础的高度和筏板基础的厚度可大为减小，桩筏基础的桩数可以减少； (2)对建筑层数悬殊、结构形式各异的主楼与裙房，可分别采用不通形式的基础，经过慎重而又仔细的共同作用分析比较，可使主楼、裙房的基础与上部结构全部连接成整体，实现建筑功能上的要求； (3)利用共同作用分析理论合理地设计地基与基础，以达到减小基础内力与沉降、降低基础造价的目的。 二、上部结构的分类及其对地基变形的适应能力 据建筑施工了解所知，上部结构的的刚度对于地基基础的设计有着关键性的影响，所以在经过进一步深入分析了解可得，不同种类的上部结构对于其对应建筑底部施工地基基础的变形适应能力也是会有所不同的。在建筑工程施工上一般会依据上部结构的所具有的刚度对其进行划分，故此通常将上部结构分为柔性结构，刚性结构与及半刚性结构。而半钢性的结构一般会归纳到刚性结构一同认识分析。 2.1上部结构的柔性结构一般主要所讲的就是类似于板材结构，以及钢筋混凝土材料的土排架结构或是刚排架结构。柔性结构是在这几类上部结构中具有较强适应变形能力的一种结构，所以在我们现在看到的很多比较古老的，历史遗留下来的一部分木材结构古建筑中很少会发现因为地基变形的原因而受到损坏的建筑。还有一种较少因为地基变形而受到损坏的建筑结构就是使用了排架做为主体部位，而地方利用了上一种中低压缩性地基的建筑物，但是在建造这种类型建筑物的过程中所使用的重级工作制吊车以及地面堆载等等施工过程中所产生的相关因素对于建筑工程的影响也是不可被忽视的。 2.2而上部结构中刚性结构主要指烟囱、水塔等高耸建筑物或长高比小于2.5、荷载分布均匀、体型简单的高层建筑。另一种半刚性结构的所指的内容就刚性结构的范围也更加广泛,例如一般我们常常接触到的砌体结构和框架结构都是半刚性型结构的类型之一。上部刚性结构虽然没有上部柔性结构那样具有较强的适应变形能力，但是上不刚部结构对于一些不均匀，不平整的地基基础则具有较强的抵抗能力。刚性结构的抵抗能需要严格确保在清楚知道地基变形的倾斜值的基础之上，才能对地基进行相应的设计选用等等没这是在如今现有的地基基础设计的规文中有明确规定的。而半刚性的结构本身就具有其他两种上部结构所不具有的可承受部分的挠曲功能，且其还有有调整部分地基变形的能力, 但如果调整部分超过半刚性结构可调整的一定限度就会使主体结构构件受损, 导致建筑物出现开裂现象。 三、研究上部结构刚度对基础设计的影响的共同作用分析 在共同作用分析中，上部结构和基础通常是由梁、板单元组成，因此可以采用有限单元法、有限条分法、有限差分法或解析方法建立上部结构和基础的刚度矩阵，并利用变形协调条件与地基的刚度矩阵耦合起来。地基首先需确定采用何种地基模型：线弹性地基模型，非线性弹性地基模型还是弹塑性地基模型。然后建立地基的刚度矩阵。当然也可以采用有限单元法、有限差分法或解析法建立地基的刚度矩阵。但是习惯上用所谓的结构力学法来建立各种地基模型的柔度矩阵，然后求逆得到它们的刚度矩阵，与上部结构和基础的刚度矩阵耦合起来，从而求得地基反力和沉降。在共同作用分析中，可以根据实测结果把基础和上部结构视作绝对刚性基础进行简化的共同作用分析，也可以考虑基础与上部结构的实际刚度进行共同作用分析。 四、不同刚度类型的建筑地基基础设计问题 建筑工程由上部结构与地基基础两部分组成, 上部主体结构的安全与否,不仅取决于自身各种构件的强度, 同时还受地基基础变形的影响。而地基基础的设计又要充分考虑上部结构的刚度问