[发明专利]一种不均匀沉降对上部框架结构影响的分析方法

说明书

本发明属于建筑设计技术领域，涉及一种不均匀沉降对上部框架结构影响的分析方法，先构建一个三层简单框架结构，在计算出框架未发生任何不均匀沉降时的内力下，通过给定框架中心P点相对其他支座‑10mm沉降，通过对比得到沉降对框架梁柱内力的规律变化，进而揭示出不均匀沉降对一般框架内力的影响规律，并根据沉降柱周边梁柱内力的变化情况，从而确定出框架发生沉降时最不利内力梁柱和影响较小的内力梁柱，对于加固有明确的对象；而且将一层关键点发生沉降与不发生沉降整体结构的构件内力进行比较，可体现出明显的不均匀沉降对框架构件内力的影响。

技术领域:

本发明属于建筑设计技术领域，涉及一种不均匀沉降对上部框架结构影响的分析方法，特别是一种当考虑结构刚度形成模式时不均匀沉降对上部三层框架结构内力影响的分析方法。

背景技术：

地基不均匀沉降是引起土木、建筑工程事故的主要原因之一。混凝土结构、砖混结构建筑物曾发生了较多因不均匀沉降导致建筑物开裂的例子，尤其在天津、上海等软土地区，极易产生不均匀沉降。目前，中高层建筑在工程施工期间，一般都需要对基础沉降进行监测监控，以防出现较大不均匀沉降，且在出现不均匀沉降时及时采取相应的技术措施减少不均匀沉降的危害，很多工程是由地下隧道引起的地基不均匀沉降引起部分结构构件开裂或破坏，地基不均匀沉降对上部结构内力的影响是怎样的，特别是当考虑分层组装时施工期的不均匀沉降对上部结构内力产生的影响，以及考虑不均匀沉降的不同作用方式时对上部结构的影响，产生不均匀沉降时需要注意或采取哪些措施，如何通过这些监测数据更好的指导工程设计和施工，以解决不均匀沉降带来的危害，已成为现在面临的重要问题，因此，迫切需要设计一种不均匀沉降对上部框架结构影响的分析方法。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种不均匀沉降对上部框架结构影响的分析方法，先构建一个三层简单框架结构，在计算出框架未发生任何不均匀沉降时的内力下，通过给定框架中心P点相对其他支座-10mm沉降，通过对比得到沉降对框架梁柱内力的规律变化，进而揭示出不均匀沉降对一般框架内力的影响规律。

为了实现上述目的，本发明是实现不均匀沉降对上部框架结构影响分析的具体过程为：

(1)构建一个三层框架模型，给定单元特性与荷载，三层框架模型为2x2的三层框架，层高3m，柱(C35)截面尺寸为350mmx350mm，梁(C30)截面尺寸为250mmx500mm，楼板(C20)厚为100mm，层高为3000mm，取楼面荷载为-4.3KN/㎡，连续梁单元荷载-10KN/m；

(2)限定边界条件，本模型柱底均为固定端，不发生位移和扭转，其他位置自由；

(3)用现有的midas软件计算出未发生沉降时三层框架模型的梁柱内力，包括梁的弯矩与剪力以及柱轴力；

(4)给定三层框架模型中心柱上P点相对其他支座-10mm沉降，其他位置边界条件同(2)，模型参数同(1)，用midas软件计算出此沉降下框架梁柱的内力，并与未发生沉降时三层框架模型内力进行比较分析，沉降柱轴力由压力变为拉力，且数值很大，与之以梁相连的非沉降柱压力变大，平均增幅39.4％，与之相连的梁弯矩剪力数值也略有增大。

本发明计算梁柱内力的具体过程为：三层框架模型形成后,由单元刚度矩阵[k]^e，根据根据单元结点局部编号与单元整体结点编号一一对应关系，可一次形成三层框架结构整体刚度矩阵[k]，同样道理也可一次形成结点荷载向量[F]，然后可写出平衡方程[k][▽]＝[F]，求出整体结构结点位移[▽]，从而确定单元结点位移[▽]^e，再根据求出单元端部内力[f]，其中[K]^e为单元刚度矩阵，[▽]为整体结构的结点位移向量，[F]为结构整体结点荷载向量，本实施例中是点支座位移产生的等效结点荷载向量；[▽]^e为单元结点位移向量；为等效结点荷载或固端力引起的单元结点力，[f]为单元所受端部内力。