不同软件计算筏板基础沉降对比分析

第31卷第5期2009年10月

工程抗震与加固改造

Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting

Vol. 31, No 5

Oct. 2009

[文章编号] 1002 8412(2009) 05 0034 06

不同软件计算筏板基础沉降对比分析

滕军, 赵洋, 刘俊

(1. 哈尔滨工业大学深圳研究生院, 广东深圳518055; 2. 香港华艺设计顾问(深圳) 有限公司, 广东深圳518031)

[摘要] 在筏板基础设计中, 由于采用的计算模型或简化方法不同, 不同软件或同种软件不同假定的计算结果存在较大差异, 设计可能采用不合理的模型或假定。筏板的沉降以及差异沉降作为设计控制的关键指标, 尤其需要合理地选择计算假定。本文以某实际工程为研究对象, 应用通用有限元软件ANSYS 及常用设计软件JCCAD 对筏板基础沉降进行分析, 对比两种软件相同假定下结果差异及安全性, 得到设计软件假定的适用范围; 并使用ANS YS 模拟各假定条件, 比较沉降计算结果的差别, 讨论了不同假定下沉降随土刚度的变化情况, 对基础设计中使用的设计假定选择提出建议。研究表明, 通过合理的参数选择, 使用JCCAD 中弹性半空间假定分析沉降具有较高的安全储备。[关键词] 筏板基础; 沉降; 有限元分析[中图分类号] TU31 [文献标识码] A

Sedimentation Analysis and C omparison of Raft Foundation in Different Software

221

Teng Jun , Zhao Yang , Liu Jun (1. H arbin Institute o f Technology , Shen zhen Graduate School , Shenzhen 518055, China ; 2. H on g

Kong H ua Yi Designing Consultan ts (S . Z . ) Ltd . , Shen z hen 518031, China )

Abstract :In raft foundation design, usual design software may cause great result differences among different software or different postulates in one program for different calculate models or simplify methods used. As the key component of desi gn, sedimen tation and differential sedi mentation has the issue of choosin g compu tation postulates. Based on an actual project, using universal fini te elemen t software ANSYS and desi gn software JCCAD, the sedimentation of raft foundation is analyzed, the results and safety in different assu mp tions are compared, and the scope of application i s obtained. Then the computation postulates are sinulated by ANSYS, the differences of sedimentation are compared, changes of sedi mentation discussed by soil stiffness, some advices are give for the selection of the universal software of foundation design by si mulating the assumptions. Analysis results indicate that by reasonably choosing parameters in design, by using elastic half space postulate we can get more safety stock.

Keywords :raft foundation; sedimentation analysis; fini te element method

1 引言

筏板基础在高层结构中应用较为广泛, 其沉降有严格的控制要求。设计软件采用不同假定对沉降结果影响较大, 常用的基础设计软件由于选取不同地基简化模型导致结果出现较大差别, 对不同的土质情况, 选取较为可靠的模型进行分析成为基础设计的关键问题。

由于土体本身及土与结构相互作用的复杂性, 对基础的设计难以考虑所有的内在和外在因素, 因此设计软件采用了一些假定, 简化分析过程, 便于分

析和提高效率。然而不同软件使用的简化假定有所差异导致计算结果各异, 同一软件也给出几种不同的假定条件供设计选择。因此, 设计人员普遍关注的是设计中如何选择合理的假定分析, 实际工程才能得到较为可信的结果。

通用有限元软件广泛的用于上部结构、基础与地基共同工作分析中, 其分析结果已逐渐用于指导设计。本文以实际工程为背景, 使用通用有限元软件ANSYS 采用类似设计软件JCCAD 计算筏板基础沉降采用的假定, 对比两种软件在各种假定条件下沉降随土参数的变化情况, 对结果的安全性加以讨论; 同时应用ANSYS 建立上部结构地基基础整体

t Retrofitti [收稿日期] 2008 11 10

第31卷第5期滕军, 等:不同软件计算筏板基础沉降对比分析 35

模型, 假定土体为各向同性的理想弹性实体, 分析中采用土的变形模量, 考虑了土的弹性变形和永久变

形, 同时考虑土体的剪切应力和侧向膨胀的影响, 将分析结果同ANSYS 模拟各假定分析结果进行对比, 为设计软件使用提出建议。2 基础设计软件假定差异分析

基础设计软件中, 不同的分析模型或假定仅适用于一定的结构形式及地基土情况, 使用不同软件或相同软件不同假定分析同一工程, 其结果有较大差异。以PKPM 系列JCCAD 软件为例, 筏板有限元计算使用了以下几个假定供设计选择:

(1) Winkler 假定(弹性地基梁板模型) :将地基范围以下的土假定为相互无联系的独立竖向土弹簧, 适用于地基土层很薄的情况, 对于下覆土层深度较大的情况, 土单元之间的相互联系不能忽略; (2) 刚性基础假定(倒楼盖模型) :假定基础为刚性无变形, 忽略了基础的整体弯曲, 在此假定下计算的沉降值是根据规范的沉降公式计算的均布荷载作用下矩形板中心点的沉降。此假定在土较软, 基础刚度与土刚度相差较悬殊的情况下适用;

(3) 弹性理论有限压缩层假定(单向压缩分层总和法模型) :以弹性理论法与规范有限压缩层法为基础, 采用Mindlin 应力解直接进行数值积分求出土体任一点的应力, 按规范的分层总和法计算沉降。假定地基土为均匀各向同性的半无限空间弹性体, 土在建筑物荷载作用下只产生竖向压缩变形, 侧向受到约束不产生变形。

以上3种地基土计算模型, 由于其基本假定的不同对沉降计算的最终结果影响较大, 而针对不同计算模型的适用条件, 软件说明书介绍仅简要说明了原理和适用范围, 使用不同计算模型分析同一工程, 其沉降内力等指标相差较大。表1列出了某小型变电所采用JCC AD 桩筏筏板有限元计算中3种假定的计算结果, 可以看出沉降结果差异明显, 3种假定分析结果的准确性有待于进一步比较分析。

表1 某变电所JCCAD 沉降计算结果

T able 1 Sedim entation results of a transformer room by JCC AD

模型

弹性地基梁板模型倒楼盖模型

单向压缩分层总和法模型

基础沉降最大值(mm)

5. 624. 515. 1

3 设计软件沉降计算与ANSYS 模拟对比分析

3. 1 分析模型

分析实例选用某天然地基20层剪力墙结构住宅, 基础持力层为卵石层, 受力性能较好, 故基础形式选为天然地基筏板基础, 分别使用JCCAD 和ANSYS 建立分析模型, 分析时均考虑上部结构刚度对基础的影响, 主要分析沉降差异。选取JCC AD 中基于Winkler 假定的弹性地基梁板模型和基于弹性理论有限压缩层假定的分层地基模型进行筏板基础分析, 下文简称为J1模型和J2模型; 相应使用ANSYS 模拟Winkler 假定的A1模型和弹性理论分层实体地基A2模型用于与JCCAD 两模型对比分析; 并建立弹性实体地基模型A3对上述假定结果准确性做出评价。本工程上部结构及基础各部分参数见表2。

表2 模型参数Table 2 Parameters of model 材料

墙梁柱筏板

C30 C50C25C30 C50C50

截面厚度200~500多种截面圆柱D =500H =1000mm

单元划分1m 1段1m 1m

PKPM 系列软件中

, 上部结构在SATW E 中计算, 使用JCC AD 分析基础(模型如图1) , 通过墙柱与筏板的共用节点将上部结构的荷载和刚度传至基础。ANSYS 各模型上部结构参数与JCCAD 保持一致, 对地基土使用不同单元对应模拟JCC AD 中的不同假定(模型如图2, 图3) , 各模型具体地基及基础参数见表3。

图1 JCC AD 筏板分析模型Fig. 1 Raft analysis m odel by JCCAD

3. 2 相同假定下JCC AD 与ANSYS 土刚度影响分析

选用J1、J2、A1、A2四个计算模型对实际工程进行分析, 改变地基土刚度, 考察地基土刚度变化时对

工程抗震与加固改造

2009年10月

力系数表示, 基床反力系数即产生单位地基变形所

需要的单位面积压力,

A1模型中的弹簧刚度在节点平均间距为1m 时可近似等于基床反力系数(基床反力系数k =s A , s 为土弹簧刚度, A 为土弹簧单元均分面积) , 本文将基床反力系数从1000kN m 逐

渐变化到40000kN m , 得到沉降曲线如图4所示。

图2 A1分析模型Fig. 2 Analysis model of

图4 沉降量随基床反力系数变化F ig. 4 Sedimentation changing by parameter

o f bedding reaction

由图4可以看出, J1模型在k 5000kN m 时, 沉降小于

A2模型。当5000kN m

图3 A 2、A3分析模型Fig. 3 Analysis m odel of A2and A 3

符合得较好:在土体较为松软时, 可忽略土体之间的相互作用, 将土体模拟成为相互独立的弹簧。3. 2. 2 基于弹性理论有限压缩层假定的单向压缩分层总和模型分析

单向分层总和法模型J2根据土层参数和荷载情况使用Mindlin 应力公式计算土中应力, 根据每层土应力值进行数值积分, 通过分层总和法计算筏板沉降。而相应的分析模型A2使用有限元方法反映土中应力相对于使用应力公式更为真实直接。为了便于改变土参数分析对比, 土层参数仅输入一层。计算中土使用侧限条件下的压缩模量E s , 将两计算模型中的E s 由16MPa 变化至99MPa, 得到图5所示曲线。

由图5可以看出, 两模型的沉降值随压缩模量

t Retrofitti 表3 ANSYS 模型地基土参数表

Table 3 Parameters of foundation in ANSYS m odel 模型A1A2A3

地基刚度基床反力系数k 压缩模量E s 变形模量E 0

地基单元类型combin14solid45solid45

地基尺寸(m) 筏板范围以下来自地质参数72 60 40

筏板基础沉降的影响规律, 并比较同种参数下不同模型结果的差异。以下讨论的沉降值均为准永久工况。

3. 2. 1 基于Winkler 假定的弹性地基梁板模型分析

弹性地基梁板模型J1的地基土刚度用基床反

第31卷第5期滕军, 等:不同软件计算筏板基础沉降对比分析 37

了准永久工况下3种计算模型的沉降最大最小值及

最大沉降梯度。

由表4可以看出, A2模型的沉降计算经验系数根据土层压缩模量和地区经验取为0 33, 考虑到模型原理的相似性, A3模型经验系数与A2模型相同, 将折减后的A2、A3模型沉降结果与A1模型进行比较。模型A1沉降结果最大最小值同A2结果接近; A1沉降梯度最大, 修正后的模型A3沉降梯度最小。基于Winkler 假定的模型A1忽略了土体的剪切强度, 无法体现筏板范围以外的土体对基础沉降

图5 沉降量随压缩模量变化

Fig. 5 Sedimentation chang ing by modulus of compression

的控制作用, 而且土弹簧之间无相互作用, 上部荷载的不对称引起筏板出现倾斜, 导致沉降梯度偏大。模型A3通过经验系数折减, 沉降梯度最小, 即不均匀沉降较小。而A3模型由于考虑了土体之间的剪切作用和相邻单元之间对位移的控制, 沉降值小于A1、A2模型。使用Winkler 假定计算结果较为保守, 设计使用较安全, 但不能较好的表现基础的沉降形式, 不利于对基础不均匀沉降的控制。

表4 ANSYS 各模型沉降值、沉降梯度对比表Table 4 Comparison of sedim entation and sedim entation gradient in ANSYS models

D max (mm) D min (mm) G max (10-4) 注: s =0 33

27. 922. 86. 4

s A229. 125. 12. 3

s A317. 114. 61. 0

88. 276. 07. 0

A351. 744. 33. 1

的变化规律相近, A2模型的沉降值始终大于J2模型的沉降, 两者差值随土压缩模量的增大而减小, 土

压缩模量大于60MPa 时, 差值稳定在20%左右, 沉降随压缩模量变化已不显著。可见在较密实坚硬地基土条件下两软件分析结果更为接近。考虑到常见土压缩模量通常小于50MPa, 在使用弹性理论有限压缩层假定分析基础沉降时, A2模型沉降值较J2模型小30%左右, JCCAD 可能由于求解方法不同, 沉降计算结果偏于安全。两模型采用了不同的地基应力求解方法及沉降计算公式, J2模型使用Mindlin 应力公式求解并使用规范分层总和法公式计算最终变形量, 而A2模型使用有限元方法求单元位移及应力, 这是两模型在相同地质条件下沉降数值产生差别的原因, 使用JCCAD 分层总和模型计算沉降具有更好的安全储备。

3. 2. 3 基于刚性基础假定的倒楼盖模型模型分析

倒楼盖模型假定基础筏板为刚性, 将土对筏板的作用力假定为均布面荷载加在筏板上, 基础只有局部弯矩而不存在整体弯曲, 将筏板与上部结构相连的节点作为支座, 以计算刚性板的内力情况。其沉降是根据规范公式计算的均布荷载矩形面积的中心沉降值作为整个筏板的沉降值, 设计中仅作为参考。因此并未使用ANSYS 进行对比。

3. 3 基于ANSYS 的不同假定下土刚度影响分析3. 3. 1 沉降对比分析

本节以实际工程为例, 选用地质报告给出的真实土层参数, 运用通用有限元软件ANSYS 模拟Winkler 假定的A1模型、弹性理论有限压缩层假定的A2模型和弹性实体土假定的A3模型进行对比分析, 考察不同假定下筏板的沉降差异。表4给出

5 图6 截面位置图Fig. 6 Position of cross section

将筏板沿图6所示的1 1、2 2截面的沉降值列于图7、图8。

工程抗震与加固改造

2009年10月

通过截面沉降分布形式可以看出, 基础的沉降X 方向基本沿Y 轴对称, Y 方向为非对称分布; A1模型沉降沿Y 方向逐渐增大, A2、A3模型沉降形式较为接近, 在筏板中心处沉降明显大于板边缘。Winkler 假定下土单元无剪切应力, 筏板变形受上部结构及筏板刚度影响显著, 筏板呈现一定角度的倾斜; 弹性压缩层假定和实体假定的模型沉降结果反映筏板的整体弯曲效应, 这与理论结果以及大量的实际观测情况相符, 因此A2、A3模型的沉降分布更

接近真实情况。

以说明各点的差异程度。取点位置如图9所示。图9中圆点表示板边缘点, 叉形点表示墙下点, 三角形点表示各板跨跨中点位置分布情况。得到4种模型的板边缘、墙下、无墙部分板跨中处样本均值和方差对比如表5所示。由表5看出, A1模型板边沉降均值和方差大于墙下和跨中点, 墙下和跨中点均值方差较为接近, 墙下点略大; A2、A3模型沉降均值规律为跨中>墙下>板边, 且沉降方差较小, 沉降分布较均匀。表明Winkler 假定下的模型板边缘沉降差异较大, 变化不均匀, 弹性压缩层假定的模型筏板变形较为合理。因此使用Winkler 假定计算不能较好的表现基础的沉降形式, 在对基础不均匀沉降控制要

求不高的情况下可以采用。

图7 X 方向1 1截面沉降对比Fig. 7 Comparison of sedimentation at Section

1 1in X direction

图9 样本点位置分布图Fig. 9 Distribution of sam ple points

表5 各模型不同位置样本点均值和方差对比表Table 5 C omparison of mean value and variance of sample point at different position o f m odels 模型A1

位置板边墙下

跨中板边墙下跨中板边

墙下跨中

均值(mm) 26. 3025. 2024. 9024. 8625. 4725. 5615. 9116. 2116. 32

方差3. 851. 981. 341. 251. 180. 550. 350. 390. 19

图8 Y 方向2 2截面沉降对比

F ig. 8 Com parison of sedimentation at Section 2 2

in Y direction

为考察3种模型的不均匀沉降情况, 在筏板的

板边缘、墙下、无墙部分板跨中处均匀取点(由于筏板在X 方向的对称性, 仅对左半部分筏板进行研究) , 通过数理统计方法, 求得样本点的均值和方差,

3. 3. 2 不同假定土刚度影响规律分析

地基土刚度直接决定了基础的沉降量, 不同计

算模型的最大沉降量随地基土刚度变化形式也不尽

t Retrofitti

第31卷第5期滕军, 等:不同软件计算筏板基础沉降对比分析 39

相同, 本节研究在何种土质条件下使用某一假定可

以得到较为合理的沉降结果。半无限弹性地基上按弹性理论在刚性承压板下受压时地基的变形模量和基床反力系数k 的计算关系:

E 0=1-0

2[5]

设计软件JCCAD 的分析结果比通用有限元ANSYS

的分析结果大, 用于设计具有一定的安全储备; 但该假定忽略了由土的剪切刚度得到的沉降分布规律与实际情况存在较大的差异, 可考虑对于板边单元适当放大基床反力系数进行修正。

(2) 弹性理论有限压缩层假定下的单向压缩分层总和法模型能较好地反映筏板的整体弯曲效应, 沉降分布规律与实际情况较为接近, 且JCCAD 的分析结果与ANSYS 模拟符合得较好, 沉降结果采用经验系数折减后与Winkler 假定模型结果较接近, 设计中需根据工程经验选取适当的经验系数。

(3) 以变形模量考虑土刚度弹性实体地基ANSYS 模型, 因考虑了土体受压实际刚度, 土单元之间的剪切作用和侧向变形等土的实际材料特性, 分析结果能较真实地反映结构的实际受力情况, 但是该方法用于建模计算耗时长, 可用于对复杂结构的补充分析。

(4) Winkler 假定模型中基床反力系数及单向压缩分层总和法模型中沉降计算经验系数的取值均具有较强的地区性和经验性, 本文仅针对具体工程的特定地区和特定土质情况进行分析, 对于更广泛的土质和地区情况有待于进一步探讨。

参考文献(References ) :

[1] GB50007 2002, 建筑地基基础设计规范[S] GB50007 2002, Code for design of building foundation[S](in Chinese)

[2] 顾晓鲁, 钱鸿缙, 刘惠珊, 汪时敏. 地基与基础[M]. 北

京:中国建筑工业出版社, 2003:425~438 Gu Xiao lu, Qian Hong jin, Liu Hui shan, Wang Shi min.

Base and Foundation [M]. Beiji ng :China Building Indus try Press. 2003:425~438(in Chinese)

[3] 钱家欢, 殷宗泽. 土工原理与计算[M]. 北京:中国水

利水电出版社. 2003:414~430

F k (1)

式中, 代表与基础尺寸形状刚度有关的系数, 根据本实例情况, 取0 98; 0为泊松比; F 为承压板(基础) 面积。由于土不是纯弹性体, 实际应用中, 通过压缩模量换算变形模量, 不宜按理论公式E 0=[1-2 (1- 0 0) ]E s 计算, 而应按地区经验, 采用适当的换算值, 本研究取

E 0=2E s

(2)

通过式(1) 、式(2) , 换算基床反力系数k 和压缩模量E s 为变形模量E 0, 将变形模量E 0作为土的压缩性指标, A1、A2和A3模型最大沉降量随土弹性模量变化规律如图10所示。由图10可知, 在E 0200MPa 时, 三曲线差别不大。而实际土弹性模量通常小于50MPa, 故在E 0

模型设计计算具有较高的安全储备, A3模型相对更加经济。

[4]

图10 沉降量随土弹性模量E 0变化

Fig. 10 Sedimentation chang ing by Elastic modulus E 0

Qian Jia huan, Yin Zong ze. Principle and calculation of

geotechnics[M ]. Beijing:China WaterPower Press, 2003:414~430(in Chinese)

[4] 朱春明, 陈岱林, 张志远, 顾维平. 高层建筑基础设计

常遇问题及软件改进[A]. 第二十届全国高层建筑结构学术会议论文[C].2008 Zhu Chun ming, Chen Dai lin, Zhang Zhi yuan, Gu Wei

ping. Frequent problems and improvement of program in

high rise building desi gn[A]. The 20th National Hi gh ri se building conference[C]. 2008(in Chi nese)

4 结论

本文以实际工程为背景, 运用通用有限元软件ANSYS 和常用设计软件JCC AD 进行了大量的对比分析, 得到如下结论:

(1) 对于基于Winkler 假定的弹性地基梁板模型, 在基床反力系数, k

[作者简介] 滕军, 男, 教授, 博士生导师, E mail:tengj@hit. edu. cn 5

第31卷第5期2009年10月

工程抗震与加固改造

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Vol. 31, No 5

Oct. 2009

[文章编号] 1002 8412(2009) 05 0034 06

不同软件计算筏板基础沉降对比分析

滕军, 赵洋, 刘俊

(1. 哈尔滨工业大学深圳研究生院, 广东深圳518055; 2. 香港华艺设计顾问(深圳) 有限公司, 广东深圳518031)

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Teng Jun , Zhao Yang , Liu Jun (1. H arbin Institute o f Technology , Shen zhen Graduate School , Shenzhen 518055, China ; 2. H on g

Kong H ua Yi Designing Consultan ts (S . Z . ) Ltd . , Shen z hen 518031, China )

Keywords :raft foundation; sedimentation analysis; fini te element method

1 引言

由于土体本身及土与结构相互作用的复杂性, 对基础的设计难以考虑所有的内在和外在因素, 因此设计软件采用了一些假定, 简化分析过程, 便于分

t Retrofitti [收稿日期] 2008 11 10

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模型, 假定土体为各向同性的理想弹性实体, 分析中采用土的变形模量, 考虑了土的弹性变形和永久变

表1 某变电所JCCAD 沉降计算结果

T able 1 Sedim entation results of a transformer room by JCC AD

模型

弹性地基梁板模型倒楼盖模型

单向压缩分层总和法模型

基础沉降最大值(mm)

5. 624. 515. 1

3 设计软件沉降计算与ANSYS 模拟对比分析

3. 1 分析模型

表2 模型参数Table 2 Parameters of model 材料

墙梁柱筏板

C30 C50C25C30 C50C50

截面厚度200~500多种截面圆柱D =500H =1000mm

单元划分1m 1段1m 1m

PKPM 系列软件中

图1 JCC AD 筏板分析模型Fig. 1 Raft analysis m odel by JCCAD

3. 2 相同假定下JCC AD 与ANSYS 土刚度影响分析

选用J1、J2、A1、A2四个计算模型对实际工程进行分析, 改变地基土刚度, 考察地基土刚度变化时对

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2009年10月

力系数表示, 基床反力系数即产生单位地基变形所

需要的单位面积压力,

渐变化到40000kN m , 得到沉降曲线如图4所示。

图2 A1分析模型Fig. 2 Analysis model of

图4 沉降量随基床反力系数变化F ig. 4 Sedimentation changing by parameter

o f bedding reaction

由图4可以看出, J1模型在k 5000kN m 时, 沉降小于

A2模型。当5000kN m

图3 A 2、A3分析模型Fig. 3 Analysis m odel of A2and A 3

由图5可以看出, 两模型的沉降值随压缩模量

t Retrofitti 表3 ANSYS 模型地基土参数表

Table 3 Parameters of foundation in ANSYS m odel 模型A1A2A3

地基刚度基床反力系数k 压缩模量E s 变形模量E 0

地基单元类型combin14solid45solid45

地基尺寸(m) 筏板范围以下来自地质参数72 60 40

筏板基础沉降的影响规律, 并比较同种参数下不同模型结果的差异。以下讨论的沉降值均为准永久工况。

3. 2. 1 基于Winkler 假定的弹性地基梁板模型分析

弹性地基梁板模型J1的地基土刚度用基床反

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了准永久工况下3种计算模型的沉降最大最小值及

最大沉降梯度。

图5 沉降量随压缩模量变化

Fig. 5 Sedimentation chang ing by modulus of compression

表4 ANSYS 各模型沉降值、沉降梯度对比表Table 4 Comparison of sedim entation and sedim entation gradient in ANSYS models

D max (mm) D min (mm) G max (10-4) 注: s =0 33

27. 922. 86. 4

s A229. 125. 12. 3

s A317. 114. 61. 0

88. 276. 07. 0

A351. 744. 33. 1

的变化规律相近, A2模型的沉降值始终大于J2模型的沉降, 两者差值随土压缩模量的增大而减小, 土

3. 2. 3 基于刚性基础假定的倒楼盖模型模型分析

3. 3 基于ANSYS 的不同假定下土刚度影响分析3. 3. 1 沉降对比分析

5 图6 截面位置图Fig. 6 Position of cross section

将筏板沿图6所示的1 1、2 2截面的沉降值列于图7、图8。

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2009年10月

接近真实情况。

求不高的情况下可以采用。

图7 X 方向1 1截面沉降对比Fig. 7 Comparison of sedimentation at Section

1 1in X direction

图9 样本点位置分布图Fig. 9 Distribution of sam ple points

表5 各模型不同位置样本点均值和方差对比表Table 5 C omparison of mean value and variance of sample point at different position o f m odels 模型A1

位置板边墙下

跨中板边墙下跨中板边

墙下跨中

均值(mm) 26. 3025. 2024. 9024. 8625. 4725. 5615. 9116. 2116. 32

方差3. 851. 981. 341. 251. 180. 550. 350. 390. 19

图8 Y 方向2 2截面沉降对比

F ig. 8 Com parison of sedimentation at Section 2 2

in Y direction

为考察3种模型的不均匀沉降情况, 在筏板的

板边缘、墙下、无墙部分板跨中处均匀取点(由于筏板在X 方向的对称性, 仅对左半部分筏板进行研究) , 通过数理统计方法, 求得样本点的均值和方差,

3. 3. 2 不同假定土刚度影响规律分析

地基土刚度直接决定了基础的沉降量, 不同计

算模型的最大沉降量随地基土刚度变化形式也不尽

t Retrofitti

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相同, 本节研究在何种土质条件下使用某一假定可

以得到较为合理的沉降结果。半无限弹性地基上按弹性理论在刚性承压板下受压时地基的变形模量和基床反力系数k 的计算关系:

E 0=1-0

2[5]

设计软件JCCAD 的分析结果比通用有限元ANSYS

参考文献(References ) :

[1] GB50007 2002, 建筑地基基础设计规范[S] GB50007 2002, Code for design of building foundation[S](in Chinese)

[2] 顾晓鲁, 钱鸿缙, 刘惠珊, 汪时敏. 地基与基础[M]. 北

京:中国建筑工业出版社, 2003:425~438 Gu Xiao lu, Qian Hong jin, Liu Hui shan, Wang Shi min.

Base and Foundation [M]. Beiji ng :China Building Indus try Press. 2003:425~438(in Chinese)

[3] 钱家欢, 殷宗泽. 土工原理与计算[M]. 北京:中国水

利水电出版社. 2003:414~430

F k (1)

E 0=2E s

(2)

模型设计计算具有较高的安全储备, A3模型相对更加经济。

[4]

图10 沉降量随土弹性模量E 0变化

Fig. 10 Sedimentation chang ing by Elastic modulus E 0

Qian Jia huan, Yin Zong ze. Principle and calculation of

geotechnics[M ]. Beijing:China WaterPower Press, 2003:414~430(in Chinese)

[4] 朱春明, 陈岱林, 张志远, 顾维平. 高层建筑基础设计

常遇问题及软件改进[A]. 第二十届全国高层建筑结构学术会议论文[C].2008 Zhu Chun ming, Chen Dai lin, Zhang Zhi yuan, Gu Wei

ping. Frequent problems and improvement of program in

high rise building desi gn[A]. The 20th National Hi gh ri se building conference[C]. 2008(in Chi nese)

4 结论

本文以实际工程为背景, 运用通用有限元软件ANSYS 和常用设计软件JCC AD 进行了大量的对比分析, 得到如下结论:

(1) 对于基于Winkler 假定的弹性地基梁板模型, 在基床反力系数, k

[作者简介] 滕军, 男, 教授, 博士生导师, E mail:tengj@hit. edu. cn 5

不同软件计算筏板基础沉降对比分析

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