文档介绍：结构及基础与地基相互作用的非线性分析摘要随着高层建筑的快速发展,结构一地基的相互作用问题近几十年来在工程中受到了相当大的重视,而结构一地基相互作用的问题实际上是非线性有限元一无限元耦台以解决无限域的材料非线性问题的方法。并—阳目坶地相工作用曲非生性分析结构与无限域的问题。本文结合有限元和无限元的基本原理以及弹塑性增量理论,提出了用镅员嘀屏擞梦褰岬恪⒘岬阌成湮尴拊:拖嘤Φ炔问ピ耦合以解决平面非线性问题的大型计算程序。最后,结合工程算例结果,本文得出了以下结论:⑼ü峁辜敖虻鼗糜邢拊@肷ⅲ队虻鼗梦尴拊DD獾哪型,在解决结构地基相互作用问题时,可以获得满意的静力非线性解,其计算结果不仅精度高,效率也要比普通的有限元方法高得多,值得在工程上推广。⒍杂诜窍咝苑治觯尴拊5挠α隹梢杂美炊ㄐ苑治鲅匚尴抻蚍向解的发展趋势,因此在耦合模型中,有限元的网格划分范围应包含工程分析中我们所感兴趣的范围。⑼ü治鍪葜っ髁耍训鼗莆8招郧榭鲇肟悸堑鼗牡性相互作用比较,上部结构应力的差别十分明显,尤其是在靠近基础的.
酋鯽地相互是前籥:分析底部楼层当中。从而证明了对于一些比较重要的建筑结构,在设计时,考虑地基的非线性性质的必要性。关键词:映射无限元有限元耦合弹塑性相互作用Ⅱ
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第一章绪论§引言高层建筑体系是由上部结构、基础和地基三部分组成的统一体,在荷载作用下,它们是相互影响,共同作用的。众所周知,许多建筑材料,尤其是使用最多、最有发展前途的混凝土材料,,作为地基的岩石,土壤这类材料的非线性性质也是十分明显的。【浚饕1硐衷冢岩石在初始变形阶段,线性特征占主导地位,但当变形进入塑性、断裂、破坏阶段后,,岩体的变形、损伤、破坏及其演化过程包含复杂的非线性过程;岩石材料的高度无序分布,岩体内地应力随时空而变,岩石成份与构造的复杂性与多相性,岩体工程开挖和施工工艺的影响,构成了岩石具有高度的非线性:沂的变形、损伤、破坏过程是一个动态的非线性不可逆演化过程,,岩石比起其他材料缃鹗簟⒒炷聊酥镣撂,其力学行为的非线性和动态演化的特征显得更为显著和强烈。非线性问题的应力和应交分析,在工程中有非常重要的意义。在一些中小型结构设计中通常是按混凝土在弹性阶段的特性来考虑,可以满足精度要求。然而,对于一些高层建筑,在承受较大荷载时,当局部的应力超过混凝土材料的屈服应力而进入塑性状态时,其应力应变不再呈线性关系。此外。在局部岩基中也会出现应力超过材料弹性极限的现象。随着社会经济技术的发展。高层结构在建筑结构中所占的比例越来越大,这些建筑一旦遭受破坏,后果将非常严重口】.在常规的工程设计方法中,计算上部结构时忽视了地基参与作用对其应力的影响,,对结构的应力有较大的影响。尤其是对靠近基础的部位,与不考虑相互作用相比,应力分布规律差别很,俊,捍笳苢菏挛唬琫,培糟襩地相互作用曲非置性冀
§非线性有限元的发展与研究掂棺拼∮氲貄湘互嗝的非生性努析广蕾蟪父率空莆坏支非线性分析的目的就是当进行极限强度设计时,把单元由于刚度变化所引起的内力重分布考虑进去。单元剧度的变化是随荷载的增加面贯穿于结构的弹性、开裂、,结构的安全性将会有所提高,而且它的造价会减少。因此,在工程设计中,对高层建筑体系进行上部结构及基础与地基相互作用的非线性分析,,科学家们就发现了在很多情况下经典线性理论并不适用,如应力超过一定限度后,应力与应变不再呈线性关系;一些薄的、细的结构变形时位移与应变也不再是线性关系。科学家们开始了对这些状态的研究,分别建立了弹塑性力学、蠕变力学、几何非线性结构力学、接触力学等多个非线性分支贩到了世纪四、五十年代,尽管人们对结构和材料形态的非线性理论的研究已经取得了显著的进展,但是离利用这些理论来解决实际的问题,还有很大的差距。因为非线性理论导致的非线性的控制方程和边界条件,只有在物体的几何形