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地基土对筏板基础约束的施加
创建者:魏旭豪,编辑者:魏旭豪,最近更新:2014/08/13 11:56:14

问题描述:越来越多的结构在分析中要考虑土体与结构的相互作用,如果结构采用筏板基础,在SAP2000中怎么去施加筏板的相关约束呢?

关键词:土体与结构相互作用;筏板基础;约束;面弹簧

解答:

1、 只考虑静力荷载作用时

如果在结构设计中只考虑静力荷载作用,则使用弹簧来模拟土体的性能,土体的刚度值在SAP2000中建模时做为已知条件进行输入。将筏板基础建立在SAP2000结构模型中时,一般按照以下几种方式对筏板进行约束。

(1)只考虑土体的竖向作用

一般情况下,我们可以只考虑土体对结构的竖向作用,建议通过面弹簧模拟;而水平方向直接使用限值水平方向位移的约束即可。

筏板基础的水平方向约束

筏板基础竖向面弹簧

(2)考虑土体的三向作用

在某些情况下,是否考虑水平方向土体作用对结构计算影响明显时,需将土体水平方向的约束也使用弹簧来模拟,同样,弹簧刚度是当做已知条件来进行输入的。此时,需要对筏板指定三个方向的面弹簧分别对应水平方向和竖直方向上土体的作用。

需要注意的问题是,当对筏板指定水平方向的面弹簧时,如果在“弹簧位置”栏中,选择了侧面,则施加的面弹簧面积与竖直方向面弹簧的面积是不同的。如下例子:板水平面尺寸6mX6m,板厚1m,单位面积的弹簧刚度为1,将面弹簧施加于底面和侧面,同时施加重力方向和水平方向上1KN/m2的荷载,其位移结果如下所示。从图中可以看到,在竖向荷载(1KN/m2)作用下,其竖向的位移为1m,而在水平荷载(1KN/m2)下,其对应方向上的位移为6m。从此结果也可以看出,当弹簧施加在底面时,施加面弹簧的面积为6X6=36m2,当弹簧施加在侧面时,施加面弹簧的面积为6X1=6m2,故竖直方向上弹簧的总刚度是水平方向上弹簧总刚度的6倍。

用户在施加水平方向的面弹簧时,一定要选择好弹簧施加的位置。

弹簧加在底面时的位移结果

弹簧加在侧面时的位移结果

(3)使用连接单元模拟土体作用

另外,用户在指定面弹簧时也可使用连接单元。首先定义连接单元,在连接单元定义对话框中输入用在面弹簧的属性,然后再在面弹簧定义对话框中选择“弹簧属性”来自连接单元。

连接单元定义对话框

面弹簧定义对话框

2、考虑动力荷载作用时

如果在动力分析中考虑土体和结构之间的相互作用,则可使用多段线性塑性连接单元模拟,此部分内容将在后续其他篇中详述。

面弹簧施加中的其他问题请参考http://www.cisec.cn/Support/knowledgeBase/knowledgeBaseMenu.aspx?menuid=279
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