采动区框支结构的采动分析及变形控制和保护
|
摘要
本文针对采动框支结构的受力特点，首先分别对框支结构作用在刚性条形基
础、柔性基础、桩基础三种基础形式进行了受采动影响的理论分析，根据有关文
献，总结出适合于刚性条形基础、柔性基础、独立基础的设计“效应结合设计法”，
并与实验进行对比论证。
其次，根据采动区框支结构的特点，对其柱弹塑性稳定性进行了研究［24］，
通过对采动区框支结构弹塑性的分析与论证，提出了采动区框支结构的稳定性校
核公式，并与试验进行对比，论证可行性，完善和补充了钢筋混凝土的“弹性核”
理论，为采动分析提供了依据。
另外，本文对框支结构在采空区的墙体变形进行了分析并用条带逼近法，推
导出其内力和变形，并编制了墙体变形分析程序。
第四，根据我国是一个多地震国家，而且矿区有80％以上位于地震区，因
此本文提出在采动区即抗采动、又抗震的双重保护，双者是对立统一的；本文基
于双重保护原则，首先对框支结构在地震作用的受力特点，通过对比分析计算，
提出了这类结构物的底层剪力增大系数，在理论和实用上完善了我国现行抗震设
计规范，然后着重讨论了采动区在地震作用基础滑动层的滑移变形控制与计算分
祈，并编制了地震作用下基底滑移分析程序；
最后，提出了建筑物抗变形及保护具体措施，发展和补充了采动区混合结构
变形控制理论。
First,Progressing analyses of mining effect aiming at three kinds
of foundations including rigidity strip foundation,flexible foundation
stake foundation aiming at suffering characteristic of Frame-work support
by column in mining in this paper. Basing connecting literatures,
Summing up "domino effect combining design method" for rigidity strip
foundation,flexible foundation,stake foundation and contrasting and
demonstrating with experiments.
Next. According to characteristic of Frame-work,canying through
research about elasto-plastic stability in mining area,through analyses
and argumentation about frame-work support by column in mining
area,putting forward checking formula about stability of frame-work
support by column in mining area, and Canying through contract to
experiments. Reasoning feasibility,making up reinforced concrete
"elasto-nucleus" theroy,offering base for mining analyses.
Besides, Putting up analyses at wall distortion of frame-work
support by column in mining area,and, Educing its intemal-force and
distortion with strip aPproaching method and, working out analyses
program of wall distortion.
Fourthly, according that our country is a excessive earthquake
country,and 80 perceflt of them lie at earthquake section, So, putting
forward double protect of contradict mining and contradict earthquake in
the paper, both of them are opposing and uniform, basing on double
protect principle. First, Suffering characteristic of frame-work by
earthquake effect, plltting forward bottom sheering force augment
coefficient of this kind structure substance, through contrast and analyses
and calculate,perfecting our counry present design criterion of contradict
earthquake,then,emphasizing on discussion about slippage distortion
control and calculate and analyse,making up floor analyses program by
earthquake effect.
Finally putting forward building of contradicting distortion and
protect material measure, developing and supplying mixing structure
distortion controlling theory in mining area.
础、柔性基础、桩基础三种基础形式进行了受采动影响的理论分析，根据有关文
献，总结出适合于刚性条形基础、柔性基础、独立基础的设计“效应结合设计法”，
并与实验进行对比论证。
其次，根据采动区框支结构的特点，对其柱弹塑性稳定性进行了研究［24］，
通过对采动区框支结构弹塑性的分析与论证，提出了采动区框支结构的稳定性校
核公式，并与试验进行对比，论证可行性，完善和补充了钢筋混凝土的“弹性核”
理论，为采动分析提供了依据。
另外，本文对框支结构在采空区的墙体变形进行了分析并用条带逼近法，推
导出其内力和变形，并编制了墙体变形分析程序。
第四，根据我国是一个多地震国家，而且矿区有80％以上位于地震区，因
此本文提出在采动区即抗采动、又抗震的双重保护，双者是对立统一的；本文基
于双重保护原则，首先对框支结构在地震作用的受力特点，通过对比分析计算，
提出了这类结构物的底层剪力增大系数，在理论和实用上完善了我国现行抗震设
计规范，然后着重讨论了采动区在地震作用基础滑动层的滑移变形控制与计算分
祈，并编制了地震作用下基底滑移分析程序；
最后，提出了建筑物抗变形及保护具体措施，发展和补充了采动区混合结构
变形控制理论。
First,Progressing analyses of mining effect aiming at three kinds
of foundations including rigidity strip foundation,flexible foundation
stake foundation aiming at suffering characteristic of Frame-work support
by column in mining in this paper. Basing connecting literatures,
Summing up "domino effect combining design method" for rigidity strip
foundation,flexible foundation,stake foundation and contrasting and
demonstrating with experiments.
Next. According to characteristic of Frame-work,canying through
research about elasto-plastic stability in mining area,through analyses
and argumentation about frame-work support by column in mining
area,putting forward checking formula about stability of frame-work
support by column in mining area, and Canying through contract to
experiments. Reasoning feasibility,making up reinforced concrete
"elasto-nucleus" theroy,offering base for mining analyses.
Besides, Putting up analyses at wall distortion of frame-work
support by column in mining area,and, Educing its intemal-force and
distortion with strip aPproaching method and, working out analyses
program of wall distortion.
Fourthly, according that our country is a excessive earthquake
country,and 80 perceflt of them lie at earthquake section, So, putting
forward double protect of contradict mining and contradict earthquake in
the paper, both of them are opposing and uniform, basing on double
protect principle. First, Suffering characteristic of frame-work by
earthquake effect, plltting forward bottom sheering force augment
coefficient of this kind structure substance, through contrast and analyses
and calculate,perfecting our counry present design criterion of contradict
earthquake,then,emphasizing on discussion about slippage distortion
control and calculate and analyse,making up floor analyses program by
earthquake effect.
Finally putting forward building of contradicting distortion and
protect material measure, developing and supplying mixing structure
distortion controlling theory in mining area.
引文
(1)《建筑物下采煤》周围铨，崔继等。煤炭工业出版社，1983
(2)《煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用》，煤炭科学研究院北京就开采所，煤炭工业出版社 1981
(3)《矿山岩层与地表移动》(苏)趾布克林斯基．王金庄等译，煤炭工业工具出版社 1983．12
(4)《采动区建筑物基础设计要点》(苏)AN／亢申，煤炭工业出版社 1986．12
(5)《建筑物、水体、铁路及主要井煤柱留设与开采规程》中华人民共和国煤炭工业部．煤炭工业出版社 1984
(6)Nationd loal Board subidence engineers Handbook, 2~(nd) Edition, Coal Board Mining Department,London(1975)
(7)《煤矿区建筑物和天然结构物免受地下开采有害影响的保护规程》，莫斯科《矿藏》1987(中译本，内部资料)
(8)《采动区新建抗变形房屋基础圈梁的设计问题》吴一洲，《矿山测量》 NO．7．1987
(9)《矿区建筑》(德了奥托．吕特肯斯，施普格村尔出版社 1957邯郸煤矿设计院 1984．3
(10)《采动区砖混结构房屋三维有限元模型的建立与分析》仲继寿，杨舜臣《中国矿业大学学院》 NO．2 1993
(11)Yangshunchen, zhongjishou the establishment analysis of a three dimemsioned FEM on brick builkings subjected to ground deformations due to mining, 4 international coferences on ground movement and struetures edited by J,D, Geddes 1992
(12)《矿山砖混建筑物基础滑动层抗震与抗采动作用机理探讨》仲继寿，杨舜臣《矿山测量》 NO．2 1992
(13)《矿区建筑物抗采动与抗震”双重设防”原则的探讨》仲继寿，杨舜臣《全国高校第一矿山建设学术会论文集》 陕西西安1990．8
(14)LI li Base isolation measures for aseimic building in china 1984
(15)《砂层滑动隔震》王文明，《隔震技术的研究与应用》地震出版社 1991．6
(16)《多层砖房基底滑移隔震的研究》白良 国家地震局工程力学研究所硕士学生论文 1988．4
(17)《多层砖结构摩擦隔震及防倒塌动力分析》张晓临 天律大学硕土学位论文 19988．3
(18)《平硕山矿务局》抗变形房屋村庄下采煤研究报告(内部)，煤炭科学研究院唐山分院等 1989．11
(19)《峰山矿务局采动区民房受力理论分析和结构措施优化设计与试验》，峰峰矿务局，中国矿业大学等 1991，11
(20)《密集建筑群下倾斜特厚煤层开采》吴一洲，冯亮浦《矿山测量》 NO．2 1990
(21)《土的工程性质》黄文熙，水利电力出版社 1984．10
(22)L.Litwinowicz, The influence of horizontal expasion on soil strength in mining areas july 1984, Ed,Janes,d,Geddes.
(23)《混合结构设计》清华大学，郑金床等 1991．5
(24)《框支结构在采动影响下稳定性的研究与探讨》刘忠洪《辽宁工程技术大学学报》2000．1
(25)H.K斯尼特科”杆系稳定性”1952年版1956年中译本
(26)陈铁云”杆及杆系的弯曲和稳定性”1967年
(27)C.毕尔格劳动保护特，H·斯托依普《稳定理论》上卷，1957
(28)杨苇康 李家宏《结构力学》下岫 1985
(29)王传志，腾智明《钢筋混凝土结构理论》 1985年
(30)王崇昌 王浑家《混凝土框架弹塑性稳定性分析》 1989年
(31)谢怀欣《高强混凝土偏压柱试验研究》 1995年毕业论文
(32)《钢筋混凝土结构》 1983年，天津大学出版社
(33)C.H"Residual stress and the Yield Strength of steel beams" Welding Joural Vol. 31. NO. 4.1952.
(34)TEMMEPAUHTA.B《钢压杆稳定微分方程》1956
(35)Alexander chajes "Principles of structural sability Theory" 1974.
(36)王崇昌《考虑弹塑性混凝土偏心受压构件计算》西安冶金建筑学院学报 1973
(37)陕西省开发结构三结各研究组《群柱稳定试验研究》 西安1976
(38)王崇昌《压杆弹塑性稳定的弹性核准则》第四次全国建筑结构计算理论学术会议论文集 1985年
(39)《混凝土及砖石结构》工程结构教材选编小组选编1961年
(40)《砌体结构》王庆霖，地震出版社 1992年2月
(41)《砌体结构设计原理》米伯龙，董振祥，同济大学出版社 1985．1
(42)《砌体结构设计规范(GBJ3-88)》中华人民共和国国家标准
(43)《混凝土非线性分析》朱伯龙董振祥同济大学出版社 1985．1
(44)郭继武建筑抗震设计，高告示教育出版社 1990．10
(45)《建筑抗震设计规范(GBJ11—89)》局部修订1993
(46)刘大海 杨聚如《房屋抗震设计》陕西科学技术出版社 1985．4
(47)《建筑结构综合设计手册》河南科技出版社
(48)龚恩庄等《建筑抗震设计新规范应用》 中国建筑工业出版社 1993
(49)王广军 《多层砖房抗震设计及工程实例选编》，地震出版社 1992
(50)郑备《底部框剪多层砖房抗震M步试验研究》东南大学硕士论文 1995年3月
(51)《磨擦减震多层砖房藕合动态反应及概率可靠度分析》陶思源天大学硕士学位论文 1989．2
(52)《结构动力学》(美)R.W克拉夫 J.彭津著，王光达计，科学技术出版社
(53)《抗变形建筑物滑动层的作用与墙体有限元应分析》杨刚．《矿山测量》 1987 NO．4
(54)《资江煤矿新建抗变形建筑群下多煤层多工作面的开采研究总结(内部资料)》煤炭科学研究院唐山分院等 1987．9
(55)《(平顶山矿务局)抗变形房屋村庄下采煤研究报告(内部资料)》煤山岭发院等 1989．11
(56)《(峰之矿务局)采动区民房受力理论分析和结构措施优化设计与试验》峰峰矿务局中国矿业大学等 1991．11
(57)《(大通矿务局)采动区抗震和抗采动变形建筑物试验研究(内部)煤炭科学研究总院唐山分院等》 1992．2
(58)J.D. Geddes subgrade restraint and shearing forcee effects due to moving ground Proceeding of 2th international conferece on ground movements and structures.apr 1980. Ed.J.D
(59)J.D. Geddels D. Kemmedy, structural implications If horizonal ground strains Proceedings of 3rd international conference on ground movements and structures, july, 1984
(60)J.D, Geddes. The ffect of horizonal ground movements on sturctures Proceedings of the conference on large ground movenent and structures Ed.J,D Geddes ,July, 1977
(61)《祁南矿新型开壁结构滑动层和可缩层材料的试验研究报告》淮南矿业学院 1991．6
(2)《煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用》，煤炭科学研究院北京就开采所，煤炭工业出版社 1981
(3)《矿山岩层与地表移动》(苏)趾布克林斯基．王金庄等译，煤炭工业工具出版社 1983．12
(4)《采动区建筑物基础设计要点》(苏)AN／亢申，煤炭工业出版社 1986．12
(5)《建筑物、水体、铁路及主要井煤柱留设与开采规程》中华人民共和国煤炭工业部．煤炭工业出版社 1984
(6)Nationd loal Board subidence engineers Handbook, 2~(nd) Edition, Coal Board Mining Department,London(1975)
(7)《煤矿区建筑物和天然结构物免受地下开采有害影响的保护规程》，莫斯科《矿藏》1987(中译本，内部资料)
(8)《采动区新建抗变形房屋基础圈梁的设计问题》吴一洲，《矿山测量》 NO．7．1987
(9)《矿区建筑》(德了奥托．吕特肯斯，施普格村尔出版社 1957邯郸煤矿设计院 1984．3
(10)《采动区砖混结构房屋三维有限元模型的建立与分析》仲继寿，杨舜臣《中国矿业大学学院》 NO．2 1993
(11)Yangshunchen, zhongjishou the establishment analysis of a three dimemsioned FEM on brick builkings subjected to ground deformations due to mining, 4 international coferences on ground movement and struetures edited by J,D, Geddes 1992
(12)《矿山砖混建筑物基础滑动层抗震与抗采动作用机理探讨》仲继寿，杨舜臣《矿山测量》 NO．2 1992
(13)《矿区建筑物抗采动与抗震”双重设防”原则的探讨》仲继寿，杨舜臣《全国高校第一矿山建设学术会论文集》 陕西西安1990．8
(14)LI li Base isolation measures for aseimic building in china 1984
(15)《砂层滑动隔震》王文明，《隔震技术的研究与应用》地震出版社 1991．6
(16)《多层砖房基底滑移隔震的研究》白良 国家地震局工程力学研究所硕士学生论文 1988．4
(17)《多层砖结构摩擦隔震及防倒塌动力分析》张晓临 天律大学硕土学位论文 19988．3
(18)《平硕山矿务局》抗变形房屋村庄下采煤研究报告(内部)，煤炭科学研究院唐山分院等 1989．11
(19)《峰山矿务局采动区民房受力理论分析和结构措施优化设计与试验》，峰峰矿务局，中国矿业大学等 1991，11
(20)《密集建筑群下倾斜特厚煤层开采》吴一洲，冯亮浦《矿山测量》 NO．2 1990
(21)《土的工程性质》黄文熙，水利电力出版社 1984．10
(22)L.Litwinowicz, The influence of horizontal expasion on soil strength in mining areas july 1984, Ed,Janes,d,Geddes.
(23)《混合结构设计》清华大学，郑金床等 1991．5
(24)《框支结构在采动影响下稳定性的研究与探讨》刘忠洪《辽宁工程技术大学学报》2000．1
(25)H.K斯尼特科”杆系稳定性”1952年版1956年中译本
(26)陈铁云”杆及杆系的弯曲和稳定性”1967年
(27)C.毕尔格劳动保护特，H·斯托依普《稳定理论》上卷，1957
(28)杨苇康 李家宏《结构力学》下岫 1985
(29)王传志，腾智明《钢筋混凝土结构理论》 1985年
(30)王崇昌 王浑家《混凝土框架弹塑性稳定性分析》 1989年
(31)谢怀欣《高强混凝土偏压柱试验研究》 1995年毕业论文
(32)《钢筋混凝土结构》 1983年，天津大学出版社
(33)C.H"Residual stress and the Yield Strength of steel beams" Welding Joural Vol. 31. NO. 4.1952.
(34)TEMMEPAUHTA.B《钢压杆稳定微分方程》1956
(35)Alexander chajes "Principles of structural sability Theory" 1974.
(36)王崇昌《考虑弹塑性混凝土偏心受压构件计算》西安冶金建筑学院学报 1973
(37)陕西省开发结构三结各研究组《群柱稳定试验研究》 西安1976
(38)王崇昌《压杆弹塑性稳定的弹性核准则》第四次全国建筑结构计算理论学术会议论文集 1985年
(39)《混凝土及砖石结构》工程结构教材选编小组选编1961年
(40)《砌体结构》王庆霖，地震出版社 1992年2月
(41)《砌体结构设计原理》米伯龙，董振祥，同济大学出版社 1985．1
(42)《砌体结构设计规范(GBJ3-88)》中华人民共和国国家标准
(43)《混凝土非线性分析》朱伯龙董振祥同济大学出版社 1985．1
(44)郭继武建筑抗震设计，高告示教育出版社 1990．10
(45)《建筑抗震设计规范(GBJ11—89)》局部修订1993
(46)刘大海 杨聚如《房屋抗震设计》陕西科学技术出版社 1985．4
(47)《建筑结构综合设计手册》河南科技出版社
(48)龚恩庄等《建筑抗震设计新规范应用》 中国建筑工业出版社 1993
(49)王广军 《多层砖房抗震设计及工程实例选编》，地震出版社 1992
(50)郑备《底部框剪多层砖房抗震M步试验研究》东南大学硕士论文 1995年3月
(51)《磨擦减震多层砖房藕合动态反应及概率可靠度分析》陶思源天大学硕士学位论文 1989．2
(52)《结构动力学》(美)R.W克拉夫 J.彭津著，王光达计，科学技术出版社
(53)《抗变形建筑物滑动层的作用与墙体有限元应分析》杨刚．《矿山测量》 1987 NO．4
(54)《资江煤矿新建抗变形建筑群下多煤层多工作面的开采研究总结(内部资料)》煤炭科学研究院唐山分院等 1987．9
(55)《(平顶山矿务局)抗变形房屋村庄下采煤研究报告(内部资料)》煤山岭发院等 1989．11
(56)《(峰之矿务局)采动区民房受力理论分析和结构措施优化设计与试验》峰峰矿务局中国矿业大学等 1991．11
(57)《(大通矿务局)采动区抗震和抗采动变形建筑物试验研究(内部)煤炭科学研究总院唐山分院等》 1992．2
(58)J.D. Geddes subgrade restraint and shearing forcee effects due to moving ground Proceeding of 2th international conferece on ground movements and structures.apr 1980. Ed.J.D
(59)J.D. Geddels D. Kemmedy, structural implications If horizonal ground strains Proceedings of 3rd international conference on ground movements and structures, july, 1984
(60)J.D, Geddes. The ffect of horizonal ground movements on sturctures Proceedings of the conference on large ground movenent and structures Ed.J,D Geddes ,July, 1977
(61)《祁南矿新型开壁结构滑动层和可缩层材料的试验研究报告》淮南矿业学院 1991．6