高层建筑结构体系复杂、体量庞大、重量巨大,如建造于软土或深厚十层地基之上,再沿用传统的刚性基础假定,不考虑上下部的相互作用影响则不甚合理,会和实际情况有较大的出入。上部结构、基础同地基是一个统一的有机整体,三者相互联系、相互影响。静力相互作用需合理地考虑地基的柔度影响,而动力相互作用除此之外,还需考虑地基的无限性、质量、阻尼等因素的影响。近些年来,超高层建筑迅速发展,高度不断增加,类型愈加丰富,结构体系更加多样。相互作用问题愈显突出。上下部相互作用已是许多重大工程中一个不可回避的关键科学问题。 对高层建筑、基础与地基相互工作现场测试是主要的研究手段之一。目前国内对相互作用进行的现场测试还不多。而在黄土地区相互作用的现场测试是空白,作者及其合作者对西安地区的一座超高层建筑一陕西省邮政电信网管中心大楼进行静动力相互作用的现场测试填补了这个空白。 有限元法是目前上下部相互作用研究中最有效的数值计算方法,用其分析时,需要离散的区域常常很大,如果将桩和土体分别划分单元,所需要的单元数量巨大,常常会因受到计算机软件或硬件的限制,使分析难以进行。因此必须对一些基本问题进行深入研究,认识受力特性与机理,正确地抓住问题的本质,简化分析方法,使该方法能充分把握和体现问题的主要特性,进而建立基于有限元分析的宏观模型。提高有限元用于上下部相互作用分析时的模型化能力与可操作性。开展这些工作是本文主要内容之一。 本文以实际工程项目—陕西省邮政电信网管中心大楼为背景,进行静动力相互作用的现场测试;在对单、群桩受力与变形进行深入研究的基础上,将群桩基础视为复合材料,建立了有效的宏观分析模型,并基于ANSYS进行了计入相互作用情况下结构的静力和动力分析研究。本文主要研究内容及结论如下: (1) 建立地基基础模型,对单、群桩进行有限元弹塑性模拟,并结合相关工程的试桩结果,深入地分析了单、群桩的受力机理和变形规律。为简化计算和等效处理奠定了基础: (2) 将群桩基础中桩—土体系作等效连续化处理,视为一种复合材料,本文首次建立了桩土复合体材料的本构关系和等效复合体模型。结果表明等效复合体模型很好地反映出群桩基础的传力机理,这样大大降低了有限元分析的难度,为利用大型通用有限元分析软件分析超高层建筑的上下部相互作