地基、基础和上部结构构成统一的整体

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摘要在常规设计方法里,通常把地基、基础以及上部结构这三部分当作彼此独立的结构单元来分析。这种做法虽满足了静力平衡条件的要求,却完全忽视了三者在受荷前后的变形连续性。也就是说,受荷之后,地基、基础和上部结……

在常规设计方法里,通常把地基、基础以及上部结构这三部分当作彼此独立的结构单元来分析。这种做法虽满足了静力平衡条件的要求,却完全忽视了三者在受荷前后的变形连续性。也就是说,受荷之后,地基、基础和上部结构会依照各自的刚度产生变形,如此一来,在三者相互接触的地方,就可能因为彼此变形的差异而出现脱离状况,这显然与实际情况不符。以图3.1所示的高层框架结构体系为例,按照常规设计方法,虽能实现上部结构、基础、地基之间作用力的平衡,却无法达成上部结构 - 基础、基础 - 地基之间的变形协调。当地基较为软弱,且结构物对不均匀沉降较为敏感时,上述常规分析结果与实际情形的差异就会增大。

实际上,地基、基础和上部结构三者构成一个统一的整体,它们相互关联,共同承受荷载。在外荷载的作用下,内力与变形都相互制约、彼此影响。由此可见,合理的分析方法,原则上要求地基、基础和上部结构三者不仅要满足静力平衡条件,还必须同时满足变形协调条件。唯有如此,才能揭示三者在外荷载作用下相互制约、彼此影响的内在联系,基于此设计出的地基基础方案,才能真正实现安全、经济、合理的目标。

然而,由于上部结构通常是空间结构,而地基土属于半无限的三相体,所以依据地基、基础和上部结构三者共同作用的原则来进行整体的相互作用分析,是相当复杂的。在分析和计算过程中,需要借助计算机平台,采用能够全面反映结构影响和土的变形特征的地基计算模型来展开分析和计算。