热点职称论文：高层建筑上部结构与基础和地基共同作用研究__58期(2)

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层建筑结构体系的受力问题。1983年，同济大学宰金珉利用多重子结构法分析了高层剪力墙结构与地基共同作用的三维问题[1]。子结构方法使方程组的容量大为减少，从而使有限元方法在共同作用问题的应用范围进一步扩展。
　　2.4有限元和边界元联合阶段
　　随着计算技术的发展，边界元方法得到了发展和应用。地基和基础的分析，可以利用边界元方法得到有效的计算。因此，在上部结构、基础和地基的共同作用分析过程中，把有限元和边界元联合起来运用，将充分发挥各自的优点，使计算问题得到有效的处理[2]。1987年项玉寅对地基采用边界元方法，把基础看成上部结构的一部分，由交界面上的力平衡和位移协调建立耦合方程求解。研究表明，这种方法具有内存需求少、运算速度快和计算精度高的特点。1996年陈有华等对上部结构采用有限元进行非线性分析，地基采用边界元分析，应用有限元和边界元在交界面上耦合进行共同作用计算。近年来有限元和边界元都得到了长足的发展。
　　3、上部结构与基础和地基共同作用的研究方法
　　3.1有限元方法
　　即对地基进行单元划分利用成熟的有限元技术进行计算许多学者曾进行过这方面的研究，如O.C.Zeinkeiwica和Y.K.Cheng首先利用此方法进行了共同作用的研究，段继伟等曾应用此方法进行板与层状地基的共同作用研究。由于地基是一个半无限体，用有限元法进行计算只能选取地基中的某一部分进行单元离散，在边界上施加人为的边界条件，但取多大的区域范围进行计算才能取得较好的精度一直没有明确的答案。为了解决这个矛盾，在有限元基础上P.Bettles和O.C.Zeinkeiwica提出了无限元的概念，从而较好地解决了无限区域和单元分割之间的矛盾。但此方法要求计算机容量大，且计算费用昂贵。
　　3.2解析法
　　即利用弹性力学中的解答进行共同作用分析。如在片筏基础的共同作用分析中利用Boussineq解答形成地基柔度矩阵;在桩土共同作用分析中应用Mindlin解答计算桩土体系的刚度矩阵等。由于这种方法利用了弹性力学中的解答，因此不必对地基进行离散，便于编制程序并且所需机时较少，能在实际工程当中运用。
　　3.3边界元法
　　它是近年来迅速发展的一种新的数值分析方法。与有限元相比它只在物体的边界上进行有限元离散而不用在物体内部进行单元划分，这就极大地减少了节点数目，加快了运算速度，并且此种方法非常适用于无限体与半无限体这一类问题。由于边界元法对于非匀质体和非弹性问题的分析较为困难，因此目前国内外在共同作用问题的研究中对于边界元的应用大多集中于文克尔地基模型、双参数地基模型和弹性半空间模型上。
　　4、上部结构与基础和地基共同作用的研究成果
　　4.1基础刚度的影响
　　在上部结构刚度与地基条件不变的情况下，基础内力随其刚度的增大而增大，相对挠曲则随之减少;相反，上部结构中的次应力却随基础刚度减小而明显增大。因为基础沉降差(亦即相对挠曲)增加，必然在上部结构中引起更大的次应力。从减少基础内力出发，宜减小基础刚度;就减小上部结构次应力而言，宜增加基础刚度。因此，基础方案应视结构类型作综合考虑。
　　4.2上部结构刚度的影响
　　在地基、基础和荷载条件不变的情况下，增加上部结构的刚度会减少基础的相对挠曲和内力，但同时导致上部结构自身内力增加，也就是说，上部结构对减少基础内力的贡献是以在自身中产生不容忽视的次应力为代价的。还应注意的是上部结构的刚度贡献并不是无限的。
　　4.3地基刚度的影响
　　当地基变得软弱(主要反映在变形模量E0或基床系数k减小)时，基础内力和相对挠曲增加;相反，当地基刚度增加至相当大的程度时，上部结构的刚度对基础内力没有影响，因为这时沉降亦即同时不均匀沉降已很小，不需要上部结构来减少不均匀沉降。当然

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