[发明专利]一种地震作用下建筑物基础稳定性验算方法

说明书

本发明属于建筑结构的设计技术领域，具体涉及一种地震作用下建筑物基础稳定性验算方法。该方法首先选用通用有限元程序ANSYS建立建筑物的三维空间有限元模型，再根据力学原理加载计算推导得到动力特性相一致的集中质量杆单元模型，将得到的集中质量杆模型导入ACS SASSI程序，根据厂址地基条件，在ACS SASSI程序中补充建立地基模型，并输入地震动时程，利用ACS SASSI程序的计算内核，实现土‑结构相互作用(SSI)及地基非线性等计算功能。采用本发明的方法，可以使分析模型更加符合实际、计算结果更加精确可靠，同时本方法简单适用、易于操作、便于在实际工程中实现。

技术领域

本发明属于建筑结构的设计技术领域，具体涉及一种地震作用下建筑物基础稳定性验算方法。

背景技术

地震作用下建筑物基础稳定性分析中的抗滑移和抗倾覆验算，一般不涉及结构构件内力及变形计算，因此以往结构设计中一般采用传统的静力计算方法，比如核电站厂房，通常根据厂房楼层反应谱的零周期加速度计算得到各楼层的地震作用，由此得到基底的总的滑移力和倾覆力矩。这种传统计算方法的优点是通俗易懂、计算简捷明了且耗时少，在地震作用不大时可以满足工程设计要求。但该方法的缺点是计算地震作用时未能考虑结构振型特点，往往导致基底滑移力和倾覆力矩计算结果偏大，尤其是在核电站这种设计地震动较大的情形下，稳定性验算结果会过于保守甚至不满足安全系数要求；此外，传统的静力计算方法亦不能考虑土-结构相互作用(SSI)和地基的非线性特性，分析模型不能完全反应结构实际受力情形，计算结果精度不高。

在核电工程中，随着核电站标准化设计的推广，所采用的可包络多厂址条件的地震动峰值加速度也增大，从而致使偏于保守的传统稳定性分析方法计算结果不一定能满足设计要求；此外，厂址条件的复杂性往往要求计算分析中需考虑SSI效应。因此，有必要研究一种新的稳定性验算方法，其分析模型应符合实际，计算结果应精确可靠，同时新方法应概念清晰、易于操作、便于设计人员掌握。

发明内容

本发明的目的是为了在建筑物基础稳定性分析中避免出现传统静力分析方法所固有的计算失真、结果偏于保守等缺点，而提出的一种可考虑SSI效应和地基非线性特性的地震作用下建筑物基础稳定性验算方法。采用本发明的方法，可以使分析模型更加符合实际、计算结果更加精确可靠，同时本方法简单适用、易于操作、便于在实际工程中实现。

本发明的技术方案如下：一种地震作用下建筑物基础稳定性验算方法，包括如下步骤：

(1)采用通用有限元程序ANSYS建立建筑物的三维空间有限元模型；

(2)根据力学原理得到集中质量杆单元模型；

(3)将得到的集中质量杆单元模型导入ACS SASSI程序，根据厂址地基条件，通过在ACS SASSI程序中补充建立地基模型来考虑地基非线性特性和土-结构相互作用效应，并输入地震动时程，利用ACS SASSI程序的计算内核，采用动力时程分析法计算得到厂房基础抗滑移及抗倾覆验算的动态结果；

(4)将计算结果与相关抗震设计规范中的安全系数限值进行比较，判断是否满足设计要求。

进一步，如上所述的地震作用下建筑物基础稳定性验算方法，步骤(2)中所述的集中质量杆单元模型中集中质量所受的水平地震作用H_m和竖向地震作用V_m与层间剪力X_m及层间轴力Y_m的关系为：

X₁＝H_n+H_n-1+…+H₂+H₁； Y₁＝V_n+V_n-1+…+V₂+V₁