[发明专利]一种地基上格子梁节点集中荷载分配方法及结构设计方法

说明书

本发明提供一种地基上格子梁节点集中荷载分配方法及结构设计方法，涉及地基上格子梁结构分析领域，包括：步骤一：将任意两个相交于i节点上的格子梁分为纵梁、横梁及重叠区；步骤二：根据纵梁、横梁及重叠区的静力平衡条件以及变形协调条件建立三者受力以及变形的关系式；步骤三：根据横梁上的静力平衡条件分析并建立ωsubgt;ix/subgt;与Fsubgt;ix/subgt;的关系式；根据纵梁上的静力平衡条件分析并建立ωsubgt;iy/subgt;与Fsubgt;iy/subgt;的关系式；根据重叠区底面地基上各点沉降一致，得出重叠区所受荷载力以及其变形的关系式；步骤四：根据重叠区静力平衡条件及变形协调条件求解后即可得到荷载分配情况；本发明提供的方案能够提高荷载分配计算结果的准确性，为地基上交叉基础梁的结构设计做出更加准确的指导。

技术领域

本发明涉及地基上格子梁结构分析领域，特别是涉及一种地基上格子梁节点集中荷载分配方法及结构设计方法。

背景技术

土木工程中地基上格子梁结构最常见的是十字交叉条形基础；对于荷载较大的高层建筑，当地基软弱，且地基土的压缩均匀性较差或者柱荷载沿纵横两个方向大小悬殊，需要基础在纵横两方向上都有一定的抗弯刚度，以减少地基变形，避免过大的不均匀沉降，常采用双向设置钢筋混凝土梁体的十字交叉条形基础。此种基础刚度较大，能有效地减小柱基之间的沉降差，满足地基承载力和地基变形的要求，从而保证建筑物的可靠性。

交叉条形基础为柱下设置纵、横向刚性连接的条形基础组成的一种空间体系，它与地基相互作用的理论分析相当复杂。目前，上部结构-基础-地基(SSI)共同作用理论尚不成熟，对于交叉条形基础初步设计时常采用一些近似计算方法来解决纵横向地基梁节点柱荷载的分配问题。

在土木工程中地基上格子梁的应用还涉及另外一种常用的情形，即锚索格构梁边坡锚固技术。

边坡岩土体的剩余下滑力或土压力由设置在纵横向格构梁交叉点处的锚杆或锚索来承担，通过锚杆将剩余下滑力或土压力传递给边坡深部稳定地层，从而使边坡岩土体在锚杆提供的锚固力作用下处于稳定状态。因此，格构梁作为一种外锚结构将锚杆提供的锚固力均匀地分散到整个边坡坡面从而避免锚杆正下方岩土体产生较大塑性变形甚至发生破坏从而导致坡面岩土体滑出锚杆外锚段使锚杆失效，影响边坡整体稳定性的不利地质营力主要依靠设置在格构交叉点处的锚杆或锚索承担。

预应力锚杆(或锚索)混凝土格构梁通过对锚杆施加较大的预应力从而主动加固边坡岩土体并控制边坡变形，是一种适用性强、受力合理、节省材料兼具美观环保理念的高轻型支挡结构，因而在国内各种类型、不同高度的边坡尤其是稳定性较差的高陡边坡的加固治理中应用广泛。

尽管过去几十年的土木工程实践过程中交叉条形基础及预应力锚杆格构梁边坡锚固技术应用广泛，然而在设计阶段格子梁分析理论仍然不够完善。目前惯常的作法是将作用在格子梁(交叉条形基础或格构梁)交叉点处的荷载(上部结构框架柱荷载或锚杆预应力锁定值)简化为集中力，并把集中荷载分配给纵横两个方向的条形基础梁，待集中荷载分配完成后，把格子梁(交叉条形基础或格构梁)这种空间刚架结构人为地拆解成弹性地基上集中荷载作用下的若干条一维条形地基梁结构分别进行内力分析，然后视具体情况采用静力平衡法、倒梁法、Winkler地基梁法或美国ACI方法对拆解后的一维地基梁进行内力分析及结构设计。