竖向荷载作用下梁板式筏形基础基底反力及变形特征研究
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摘要
梁板式筏形基础是筏形基础的一种，它被广泛应用于多层、高层建筑及其裙房的基础，如何正确地进行梁板式筏基的设计是一个在实际工程中急待解决的问题。本文通过室内大型模型试验，对天然地基上的相同梁高、不同板厚的单跨和多跨梁板式筏形基础与地基共同作用问题进行了深入探讨，独立地得出了梁板式筏基在大、小荷载作用下的不同变形特征和基底反力分布规律，并根据试验数据所反映出的变形规律，给出了大、小荷载作用下简化的基底反力分布模式，并根据试验所得的冲切破坏模式提出了梁板式筏基的冲切计算方法；同时编制了有限元程序对这种结构进行了数值计算，肋梁截面数值计算结果同试验实测数据吻合得较好，板格截面数值计算结果同试验实测数据吻合得较差，尚待进一步解决。
Slab-and-beam raft foundation is a kind of raft foundation, and it is widely used in multi-story buildings, high-rise buildings and their skirt buildings. So how to correctly designing this kind of foundation is a heated problem, which should be solved for practical engineering. Based on simulated test, this paper discusses the interaction of soil and single-span and multi-span slab-and-beam raft foundations that are composed of the same height beams and different thickness slabs. Both the deformation and contact pressure of raft foundation have been measured. By the simulated test, the different deformation and contact pressure characteristic of slab-and-beam raft foundation under lower and higher loads have been found independently, furthermore the simplified contact pressure distribution is given. The punching calculation method is brought forward according to the punching failure of test specimen. In addition, a finite-element-method software has been made, and it has been used to analyze numerically the interaction of slab-and-beam foundation with the subsoil. The numerical value to be solved almost coincides with the test for the beam sections. But for the slab sections the numerical value does not coincide well with the test, further research should be done to solve this problem.
Slab-and-beam raft foundation is a kind of raft foundation, and it is widely used in multi-story buildings, high-rise buildings and their skirt buildings. So how to correctly designing this kind of foundation is a heated problem, which should be solved for practical engineering. Based on simulated test, this paper discusses the interaction of soil and single-span and multi-span slab-and-beam raft foundations that are composed of the same height beams and different thickness slabs. Both the deformation and contact pressure of raft foundation have been measured. By the simulated test, the different deformation and contact pressure characteristic of slab-and-beam raft foundation under lower and higher loads have been found independently, furthermore the simplified contact pressure distribution is given. The punching calculation method is brought forward according to the punching failure of test specimen. In addition, a finite-element-method software has been made, and it has been used to analyze numerically the interaction of slab-and-beam foundation with the subsoil. The numerical value to be solved almost coincides with the test for the beam sections. But for the slab sections the numerical value does not coincide well with the test, further research should be done to solve this problem.
引文
1 陈仲颐，叶书麟．基础工程学．中国建筑工业出版社．1990，10。
2 Joseph. E Bowles.Foundation Analysis And Design(Third Edition). McGraw-Hill Book Company. 1982.
3 高层建筑箱形与筏形基础技术规范(JGJ6-99)．中国建筑工业出版社．1999。
4 方寿生，彭安宁．高层建筑筏形基础的实验研究．中国建筑科学研究院地基所．1989。
5 周景星，王洪瑾等．基础工程。清华大学出版社．1996，9。
6 A.P.S Selvadurai. Elastic Analysis of Soil-Foundation Interaction. Elsevier Scientific Publishing Co.1979.
7 宰金珉，宰金璋．高层建筑基础分析与设计．中国建筑工业出版社．1993。
8 华南理工大学，东南大学等．地基及基础．中国建筑工业出版社．1991。
9 Hans F. Winterkom, Hsai-Yang Fang. Foundation Engineering Handbook. Van Nostrand Reinhold Company.1975.
10 建筑地基基础设计规范(GBJ7—89)．中国建筑工业出版社。1990，4。
11 黄熙龄．建筑地基基础设计规范(GBJ7—89)学术讲座．中国建筑西北设计院．1992，5。
12 郭天强．框架下筏式基础的反力及其在极限状态下的性状．中国建筑科学研究院硕士研究生论文．1988。
13 哥尔布诺夫-伯沙道夫等著，华东工业建筑设计院译．弹性地基上构筑物的计算．中国工业出版社．1957。
14 丁大钧．高层建筑中上部结构与箱基共同作用．建筑结构．Vol．25(6)，1995，pp3～18。
15 Meyerhof, G.G.. The Settlement Analysis of Building Frames.The Structural Engineer.Vol.25, 1947, pp369～409.
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18 Cheung, Y.K. and Zienkiewicz, O.C.. Plates and Tanks on Elastic Foundation—An Application of Finite Element Method.Jour. of Solids and Structures. Vol. 1,1965, pp451～461.
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20 何颐华．大基础地基压缩层深度确定法的探讨．地基基础论文集．中国建筑科学研究院地基基础研究所．1994。
21 张季容，朱向荣．简明建筑基础计算与设计手册．中国建筑工程出版社．1997，2。
22 张问清，赵锡宏．逐步扩大子结构法汁箅高层结构刚度的基本原理．建筑结构学报．Vol．1(4)，1980，pp66～70。
23 方世敏．上部结构与地基基础共同工作的子结构分析法．建筑结构学报．Vol．1(4)，1980，pp71～79。
24 钱力航，黄绍铭等．上部结构刚度对箱形基础整体弯矩影响的探讨．建筑结构学报．Vol．2(1)，1981，pp69～77。
25 朱百里，曹名葆等．框架结构与地基基础共同作用的数值分析．同济大学学报．Vol．9(4)，1981，pp15～31。
26 姚祖恩，张季容．框架、筏基和土系统共同作用机理的探讨．岩土工程学报．Vol．6(6)，1984，pp30～41。
27 宰金珉，张问清等．高层空间剪力墙结构与地基共同作用三维问题的双重扩大子结构有限元—有限层分析，建筑结构学报．Vol．4(5)，1983，pp57～70。
28 裴捷，张问清等．考虑砖填充墙的框架结构与地基基础共同作用的分析方法．建筑结构学报．Vol．5(4)，1984，pp58～69。
29 宫剑飞．多塔楼荷载作用下大底盘框筏基础反力及沉降计算．中国建筑科学研究院博士研究生论文．1999。
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31 彭安宁，张世杰等．天然地基筏形基础研究．中国建筑科学研究院地基所．1996。
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36 刘家荣．网格形弹性地基梁的条形离散解法．建筑结构学报。Vol．1(3)，1980，pp55～59。
37 刘开国．十字交叉弹性地基梁与空间高层框架相互作用的分析．建筑结构学报．Vol．5(4)，1984，pp70～79。
38 李志飙，张季容等．空间框架、十字交叉条形基础和土介质的相互作用分析．浙江大学学报．Vol．29(3)，1995，pp321～327。
39 张福范．弹性薄板(第二版)．科学出版社．1984。
40 张福范，黄晓梅．弹性地基上的自山矩形板．应用数学和力学．Vol．5(3)，1984，pp345～353。
41 陈叔陶．弹性地基上的自由边矩形板．力学学报．Vol．4(1)，1960，pp23～35。
42 范家参，黎家佑．“对弹性地基上的自由边矩形板”的探讨．应用数学和力学．Vol．2(4)，1981，pp455～459。
43 蔡木荣．翼形基础地基反力的实验研究．中国建筑科学研究院硕士研究生论文．1981。
44 黄熙龄，秦宝玖等．地基基础的设计与计算．中国建筑工业出版社．1981，12。
45 袁勋．高层建筑局部竖向荷载作用下大底盘框架厚筏变形特征及基底反力研究．中国建筑科学研究院博士研究生论文．1996。
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48 J．S．普齐米尼斯基著，王德荣等译．矩阵结构分析理论．国防工业出版社．1975。
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50 顾晓鲁，钱鸿缙等．地基与基础(第二版)．中国建筑工业出版社．1993。
51 王铁宏，李明琛．地基基础模型试验的原理与应用．建筑科学．Vol．8(4)，1992，pp41～46。
52 黄熙龄．“高层建筑基础及其反力”学术报告．清华大学．1997。
53 龙驭球．弹性地基梁的计算．人民教育出版社．1981。
54 土工试验方法标准(GB／T 50123-1999)．中国计划出版社．1999。
55 董建国，赵锡宏．高层建筑地基基础—共同作用理论与实践．同济大学出版社．1997。
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58 谢贻权，何福保．弹性和塑性力学中的有限单元法．机械工业出版社．1981。
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61 徐芝纶．弹性力学简明教程．高等教育出版社．1980。
62 吴家龙．弹性力学．同济大学出版社．1987。
63 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)．中国建筑工业出版社．2002，3。
64 混凝土结构设计规范(GB50010-2002)．中国建筑工业出版社．2002，3。
65 车宏亚．钢筋混凝土结构原理．天津大学出版社．1990。
66 《建筑结构静力计算手册》编写组．建筑结构静力计算手册．中国建筑工业出版社．1975，6。
67 潘家铮．弹性地基上的梁和框架．上海科学技术出版社．1960，5。
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74 胡海昌．弹性力学的变分原理及其应用．科学出版社．1981，5。
75 朱炳寅．高层建筑筏基设计方法的分析与探索．建筑结构．Vol．29(4)，1999，pp54～57。
76 沈杰．地基建筑设计手册．上海科学技术出版社．1988，11。
77 王曙光．文克尔地基上四边自由矩形带肋梁板的计算．工程设计CAD与智能建筑．2000年第8期。
78 倪明士．弹性薄板与网格梁．科学技术出版社．1958。
79 赵志缙，赵帆．高层建筑基础工程施工(第二版)．中国建筑工业出版社。1994，12。
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