[發明專利]一種不均勻沉降對上部框架結構影響的分析方法

在審

• 申請號: 201810676455.3
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN109145357A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 于廣明;袁長豐;孫笑天;李冉;秦擁軍
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 黃曉敏;于正河

本發明屬于建筑設計技術領域，涉及一種不均勻沉降對上部框架結構影響的分析方法，先構建一個三層簡單框架結構，在計算出框架未發生任何不均勻沉降時的內力下，通過給定框架中心P點相對其他支座?10mm沉降，通過對比得到沉降對框架梁柱內力的規律變化，進而揭示出不均勻沉降對一般框架內力的影響規律，并根據沉降柱周邊梁柱內力的變化情況，從而確定出框架發生沉降時最不利內力梁柱和影響較小的內力梁柱，對于加固有明確的對象；而且將一層關鍵點發生沉降與不發生沉降整體結構的構件內力進行比較，可體現出明顯的不均勻沉降對框架構件內力的影響。

技術領域:

本發明屬于建筑設計技術領域，涉及一種不均勻沉降對上部框架結構影響的分析方法，特別是一種當考慮結構剛度形成模式時不均勻沉降對上部三層框架結構內力影響的分析方法。

背景技術：

地基不均勻沉降是引起土木、建筑工程事故的主要原因之一。混凝土結構、磚混結構建筑物曾發生了較多因不均勻沉降導致建筑物開裂的例子，尤其在天津、上海等軟土地區，極易產生不均勻沉降。目前，中高層建筑在工程施工期間，一般都需要對基礎沉降進行監測監控，以防出現較大不均勻沉降，且在出現不均勻沉降時及時采取相應的技術措施減少不均勻沉降的危害，很多工程是由地下隧道引起的地基不均勻沉降引起部分結構構件開裂或破壞，地基不均勻沉降對上部結構內力的影響是怎樣的，特別是當考慮分層組裝時施工期的不均勻沉降對上部結構內力產生的影響，以及考慮不均勻沉降的不同作用方式時對上部結構的影響，產生不均勻沉降時需要注意或采取哪些措施，如何通過這些監測數據更好的指導工程設計和施工，以解決不均勻沉降帶來的危害，已成為現在面臨的重要問題，因此，迫切需要設計一種不均勻沉降對上部框架結構影響的分析方法。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種不均勻沉降對上部框架結構影響的分析方法，先構建一個三層簡單框架結構，在計算出框架未發生任何不均勻沉降時的內力下，通過給定框架中心P點相對其他支座-10mm沉降，通過對比得到沉降對框架梁柱內力的規律變化，進而揭示出不均勻沉降對一般框架內力的影響規律。

為了實現上述目的，本發明是實現不均勻沉降對上部框架結構影響分析的具體過程為：

(1)構建一個三層框架模型，給定單元特性與荷載，三層框架模型為2x2的三層框架，層高3m，柱(C35)截面尺寸為350mmx350mm，梁(C30)截面尺寸為250mmx500mm，樓板(C20)厚為100mm，層高為3000mm，取樓面荷載為-4.3KN/㎡，連續梁單元荷載-10KN/m；

(2)限定邊界條件，本模型柱底均為固定端，不發生位移和扭轉，其他位置自由；

(3)用現有的midas軟件計算出未發生沉降時三層框架模型的梁柱內力，包括梁的彎矩與剪力以及柱軸力；

(4)給定三層框架模型中心柱上P點相對其他支座-10mm沉降，其他位置邊界條件同(2)，模型參數同(1)，用midas軟件計算出此沉降下框架梁柱的內力，并與未發生沉降時三層框架模型內力進行比較分析，沉降柱軸力由壓力變為拉力，且數值很大，與之以梁相連的非沉降柱壓力變大，平均增幅39.4％，與之相連的梁彎矩剪力數值也略有增大。

本發明計算梁柱內力的具體過程為：三層框架模型形成后,由單元剛度矩陣[k]^e，根據根據單元結點局部編號與單元整體結點編號一一對應關系，可一次形成三層框架結構整體剛度矩陣[k]，同樣道理也可一次形成結點荷載向量[F]，然后可寫出平衡方程[k][▽]＝[F]，求出整體結構結點位移[▽]，從而確定單元結點位移[▽]^e，再根據求出單元端部內力[f]，其中[K]^e為單元剛度矩陣，[▽]為整體結構的結點位移向量，[F]為結構整體結點荷載向量，本實施例中是點支座位移產生的等效結點荷載向量；[▽]^e為單元結點位移向量；為等效結點荷載或固端力引起的單元結點力，[f]為單元所受端部內力。