广州地铁设计研究院有限公司 430074
摘要：对于剪力墙下条形承台的设计，常用的方法有均布荷载法、弹性地基梁法[1]等，这些方法中多将剪力墙对承台的作用等效为均布荷载后者三角形荷载，这样就忽略或者弱化了剪力墙的整体效应[2]。本文通过有限元方法对条形承台进行研究，得到简化的计算方法。
关键词：有限元方法；单跨条形承台；跨中弯矩
引言：
剪力墙在高层建筑中应用广泛，对于剪力墙下条形承台的设计，常用的方法忽略或者弱化了剪力墙的整体效应。
本文对于某工程中的剪力墙下条形承台，采用有限元方法考虑剪力墙的整体效应及不考虑剪力墙整体效应的简支梁、连续梁模型，比较两种方法所求承台跨中最大弯矩。考虑剪力墙偏置的情况，在用上述两种方法计算承台的内力，比较总结承台跨中弯矩的分布规律。
其中桩径为 ，承台上方为两层剪力墙，一层高4.2m，二层高2.8m，一、二层之间加横向支撑。剪力墙、承台、桩基的混凝土等级依次为为C35、C30、C25。此外CT2承受的剪力墙的正压力为： 。
1．模型假设
本文旨在讨论承台跨中弯矩最大值与剪力墙分布、承台形式之间的一种规律，以求找出一种考虑剪力墙整体效应计算承台内力的方法。故可对模型做以下简化：
1）只考虑剪力墙对承台的正压力，而不记由剪力墙传递给承台的弯矩和剪力。
2）模型重点对承台进行内力分析，所以对剪力墙、承台、桩基统一取承台的混凝土强度分析。
3）由于地基土堆桩基的约束较为复杂，模型将地基土对桩基的约束简化为桩底面的铰接，同时取桩长为二倍桩径，即： 。
4）不考虑土对承台的支撑，假设承台只承受来自桩基的支持。
2.模型分析与建立
2.1考虑剪力墙的整体效应
由于在ansys建模中采用concret65单元，通过ansys求解最终只能得到节点应力，因此必须通过其他软件二次开发才能求出本文所需的承台内力。通过matlab软件，可以实现由承台应力到内力的转化，本文将ansys得出的承台应力数据用excel处理后，利用matlab进行二次开发。
1）弯矩图的求解
本文将通过求承台y轴方向有限个坐标值所对应的截面的弯矩，再将所求弯矩于相应的y坐标在平面直角坐标系中描出，所得折线图即为承台沿y轴方向的弯矩图。此处通过插值的方法，求解指定截面上规则点得应力值，再对截面弯矩进行求解。
2）指定截面弯矩的求解
2.2不考虑剪力墙的整体效应
2.1.1计算模型
当不考虑剪力墙的整体效应时，课将CT2简化为简支梁模型，剪力墙对承台的作用简化为均布荷载。根据《桩基设计规范》，可将圆形桩基等效为方桩，方桩桩径a为圆形桩基桩径d的0.8倍，剪力墙的计算跨度 取桩间净距 的1.05倍。
2.3剪力墙偏置情况讨论
在实际工程中，剪力墙的布置很可能并不是上述CT2的这种全跨布置的情况，本文以下着重对CT2剪力墙上、下方偏置 的情况进行讨论。
对于如CT2上方偏置 的情况，在承台上有垂直与承台纵向分布的剪力墙作用必须考虑，在不考虑剪力墙整体效应模型中，将其简化为集中力作用在简支梁上。
3．模型求解与结果分析
3.1模型求解
利用ansys建模，通过matlab软件编程进行二次开发，可得到CT2考虑剪力墙整体效应时的弯矩图如图1所示。
图1 考虑剪力墙整体效应CT2弯矩图
由图1可知，桩基所在位置y轴坐标为0和2010mm两处，桩径为 ，故图中弯矩突变位置为桩基所在位置。而桩基所在处，受力复杂，很难说存在实际意义上的弯矩，故所求弯矩图能较好地反应在剪力墙作用下，承台的实际受力状况。
由于在工程设计中，承台跨中最大弯矩对承台的配筋等影响最大，对于上述结果，取跨中最大弯矩分析。对CT2以及上下偏置的情况用上述模型求解，可得跨中弯矩分布如表一所示：
注：1.表中ct2_b_less1_4表示CT2中剪力墙下方偏置 ，ct2_t_less1_4表示CT2中剪力墙上方偏置 ；
2.表中 表示将考虑剪力墙整体效应的2.1模型所得跨中最大弯矩 表示成 形式时所取的参数。
3.2结果分析
由表一可知：对于单跨条形承台如CT2，在剪力墙满跨布置时，剪力墙的整体效应较大，在设计中可保守取跨中弯矩 ；在剪力墙偏置时，剪力墙的整体效应相对满跨时小，在设计中可保守取跨中弯矩 。
参考文献：
[1]方建辉，朱大明.墙梁法计算墙下桩基连续承台梁[J].西部探矿工程，2005（1）.
[2]卢波等.国内外规范中桩基承台计算模式的比较研究[J].建筑结构，2007（6）.
论文作者:梁锋
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/4
标签：弯矩论文; 剪力墙论文; 桩基论文; 效应论文; 模型论文; 条形论文; 剪力论文; 《基层建设》2016年11期论文;