专业论文 | 基于ABAQUS的地下室桩筏基础抗冲切精细有限元分析
作者：王杰
单位：中南建筑设计院股份有限公司
本项目位于地铁旁，由于地铁隧道要求，结构地下室筏板基础边必须与地铁边线保持足够的安全距离，因此结构的筏板在靠近地铁一侧不能挑出太大。这使得上部结构的最外侧框架柱距离筏板边界距离不满足构造要求。设计时通过牛腿将上部框架柱与下部地下室外墙连在一起，共同分担上部结构传来的竖向荷载。采用ABAQUS软件对桩筏基础进行小震及等效中、大震作用下的有限元分析，验证该处理方式的安全性，分析不考虑土的压力作用，计算结果偏安全。
分析模型取矩形虚线范围内3个柱范围筏板基础为研究对象，模型平面尺寸为27mX9m。混凝土及型钢单元采用C3D4实体单元，中心区混凝土材料本构采用损伤塑性模型，考虑混凝土受压和受拉损伤，其余范围混凝土采用弹性模型。桩基及筏板混凝土材料C40，框架柱混凝土材料C60。型钢钢管采用弹性模型，材料Q345。
钢筋单元采用T3D2空间杆单元，该单元只受拉压。材料本构采用理想弹塑性模型。钢筋通过*embedded插入混凝土中，不考虑钢筋的粘结滑移。荷载施加考虑施工模拟的影响，分两步施加，第一步施加小震轴力，第二步施加大震轴力。桩端固定约束，周边筏板约束水平位移。为较精确分析中心区混凝土及钢筋受力情况，控制中心区网划分尺寸为150mm，非中心区网格尺寸450mm。
经过分析，得到小震和大震作用下筏板及钢筋应力云图、损伤和塑性云图。小震作用下，筏板混凝土最大应力为18.6MPa，钢筋最大应力为51.67MPa；大震作用下，筏板混凝土最大应力为25.65MPa，钢筋最大应力为72.18MPa。在小、大震作用下筏板混凝土受压损伤较小，混凝土仅轻微损坏，筏板钢筋塑性应变为0，钢筋处于弹性状态。小震作用下桩最大轴力为1.199e4kN，大震作用下桩最大轴力为1.661e4kN。
外框架柱外包混凝土构造能够将上部结构的荷载有效地传递给地下室剪力墙，结构构件基本处于弹性，达到预期设计目标。临近地铁侧的基础筏板能够承受上部构件传递来的荷载，筏板基本处于弹性，满足抗冲切要求。著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2024-06-29
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