風(fēng)致高層建筑地基破壞模式研究.pdf

1、風(fēng)災(zāi)是較為常見的自然災(zāi)害。風(fēng)荷載是高層建筑設(shè)計(jì)的控制荷載之一。土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用是當(dāng)前土木工程領(lǐng)域的前沿研究課題之一。目前在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算分析階段一般不考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用。風(fēng)荷載作用下土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的研究成果較少。因此,有必要對(duì)高層建筑考慮風(fēng)和土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用進(jìn)行系統(tǒng)研究。其需要解決的主要問題有:外部風(fēng)荷載的模擬與作用;土-結(jié)構(gòu)之間的接觸;無限土體的處理;地基的穩(wěn)定性。針對(duì)以上幾個(gè)問題,本文綜述了風(fēng)工程、土-結(jié)構(gòu)動(dòng)

2、力相互作用和土體穩(wěn)定性等問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上,做了以下主要工作:
　　1.針對(duì)高層建筑風(fēng)荷載作用,對(duì)湍流風(fēng)基本假定作了論述。闡述了風(fēng)的特性。介紹了脈動(dòng)風(fēng)速模擬常用的方法。根據(jù)不同的方法,編制程序模擬脈動(dòng)風(fēng)荷載。結(jié)果表明,諧波疊加法模擬結(jié)果精度較高,并能考慮脈動(dòng)風(fēng)速的空間相關(guān)性。然后,應(yīng)用諧波疊加法考慮平均風(fēng)速隨高度變化以及脈動(dòng)風(fēng)速的空間相關(guān)性,編制了模擬空間多點(diǎn)風(fēng)速的程序。
　　2.利用一般無限單元和等效阻尼構(gòu)建

3、等效動(dòng)力無限元模擬無限土體。討論了4節(jié)點(diǎn)等效動(dòng)力無限單元的構(gòu)建過程,對(duì)單元的剛度矩陣和阻尼矩陣作了推導(dǎo)。討論了等效動(dòng)力無限單元的初始應(yīng)力場和非線性問題。將等效動(dòng)力無限元連接到標(biāo)準(zhǔn)ANSYS程序中,應(yīng)用二維等效動(dòng)力無限元模擬無限域,分析一維波動(dòng)問題、Lamb問題以及Rayleigh波等問題。結(jié)果表明,等效動(dòng)力無限元既考慮了介質(zhì)的彈性恢復(fù)作用,又保證了波在人工邊界處的傳播特性與介質(zhì)連續(xù)一致。用等效動(dòng)力無限單元模擬無限土體是合理的有效的。

4、r>　　3.分析土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用接觸面上的接觸條件和接觸狀態(tài),分別建立法向和切向接觸單元。疊加切向接觸單元和法向接觸單元模擬動(dòng)力問題中土-結(jié)構(gòu)的接觸。分析在不同水平加速度作用下接觸非線性對(duì)土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的影響。結(jié)果表明,疊加切向接觸單元和法向接觸單元的方法可以有效模擬土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的接觸非線性,進(jìn)行土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析應(yīng)考慮接觸非線性作用的影響。
　　4.建立完整的土-結(jié)構(gòu)分析體系,分析高層建筑地基在風(fēng)荷載作用下的破壞