采动区框架结构建筑物稳定机理研究

1 绪论

1.1 地表变形对建筑物影响规律的研究现状

1.2 地基土与结构界面的研究现状

1.2.1 地基土与结构界面模型的研究

1.2.2 地基与基础界面性状的试验研究

1.3 地基、基础、上部结构共同作用的研究现状

1.3.1 常规地基、基础、上部结构共同作用的研究

1.3.2 采动区地基、基础、上部结构共同作用的研究

1.4 采动区建筑物抗变形的保护措施研究现状

1.5 钢结构抗震和抗变形性能的研究现状

2 采动区地表移动变形规律

2.1 地下开采对建筑物的影响

2.2 采动区地表变形规律

2.2.1 地表下沉规律

2.2.2 地表倾斜规律

2.2.3 地表曲率变形规律

2.2.4 地表水平变形与水平移动规律

2.2.5 采动区地表组合变形规律

2.3 采动区地表动态变形规律数值分析

2.3.1 现场开采条件

2.3.2 地表动态移动变形规律

3 采动区地基与基础界面特性的研究

3.1 非扰动土与混凝土界面剪切试验

3.1.1 非扰动土界面试验方案

3.1.2 非扰动土界面试验结果分析

3.2 扰动地基与混凝土界面试验

3.2.1 扰动地基与混凝土界面试验方案

3.2.2 扰动土界面试验结果分析

3.2.3 扰动土界面破坏机理分析

3.3 扰动地基计算模型的确定

3.3.1 常用地基模型简介

3.3.2 扰动地基模型的选择

3.3.3 Drucker—Prager材料模型的特性

3.4 采动区地基土及界面现场试验研究

3.4.1 现场概况

3.4.2 界面的位置变化

3.4.3 采动区扰动土特性变化

3.4.4 扰动地基土现场试验

3.4.5 地基和界面计算模型的有效性

4 采动变形对平面钢框架结构影响规律的研究

4.1 平面钢框架受采动变形的模拟试验设计

4.1.1 模拟试验方案

4.1.2 试验测试与试验步骤

4.2 采动变形对平面钢框架影响规律的试验研究

4.2.1 不均匀沉降对平面钢框架的影响规律

4.2.2 水平变形对平面钢框架的影响规律

4.2.3 开采过程对平面钢框架的影响规律

4.3 采动变形对平面钢框架结构影响规律的有限元计算

4.3.1 有限元计算与试验对比

4.3.2 采动变形对多层框架的影响规律

4.4 采动变形影响平面钢框架结构的规律

5 采动区地基、基础、框架结构共同作用的理论分析

5.1 共同作用力学模型的建立

5.1.1 力学模型的建立

5.1.2 边界条件

5.2 共同作用微分方程求解

5.2.1 剪弯梁共同作用微分方程求解

5.2.2 剪切梁共同作用微分方程求解

5.3 框架结构变形及附加应力求解

5.3.1 采动区框架结构变形计算

5.3.2 采动区建筑物内力计算

5.4 框架结构动态变形规律及影响因素

5.5 地基、基础、框架结构附加内力动态变化规律及影响因素

5.5.1 框架结构附加内力动态变化规律及影响因素

5.5.2 基础梁附加剪力、弯矩动态变化规律及影响因素

5.5.3 地基附加反力动态变化规律及影响因素

6 采动区地基、基础、空间钢框架结构共同作用研究

6.1 三维空间共同作用计算模型的建立

6.1.1 ANSYS有限元软件简介

6.1.2 有限元空间模型的建立

6.2 采动区共同作用的主要影响因素

6.2.1 地基参数对共同作用的影响规律

6.2.2 上部结构刚度对共同作用的影响规律

6.2.3 基础刚度对共同作用的影响规律

6.3 地表变形对地基、基础和空间框架的影响规律

6.3.1 地表变形对基础和地基变形影响

6.3.2 地表变形对上部结构的影响

6.3.3 结构形式的抗变形特性

6.3.4 组合变形对共同作用的影响规律

6.3.5 组合变形与单一变形的比较

7 采动区多层钢框架结构抗变形设计建议

7.1 采动区建筑物布置原则

7.1.1 建筑物场地与地基土

7.1.2 建筑物平面布置

7.1.3 建筑物竖向布置

7.2 钢框架结构选型

7.2.1 结构选型

7.2.2 基础选型

7.3 钢框架结构分析

7.3.1 地表变形的作用效应

7.3.2 结构分析方法

7.4 钢框架结构的抗变形设计

7.4.1 侧向位移限值

7.4.2 建筑物抗采动变形措施

参考文献

附录 程序代码

后记

《采动区框架结构建筑物稳定机理研究》围绕采动区钢框架结构建筑物稳定的问题，建立了地基、基础、钢框架结构共同作用的力学模型，并应用该模型研究分析，得到了地下采煤工作面采动过程中钢框架结构建筑物的变形规律、内力变化规律及主要因素的影响规律。为研究采动区上方合理的钢框架结构形式、基础形式及建筑物抗变形能力提供了理论依据。通过扰动地基与基础界面力学试验、平面钢框架试验和钢框架结构三维有限元计算，研究了建筑物位于采动地表下沉盆地的不同位置、地基力学参数、基础形式、上部结构刚度和上部结构形式对钢框架结构建筑物稳定的影响规律；研究了钢框架结构建筑物的稳定机理，为采动区上方建筑物的设计、加固和控制地表变形的地下开采方法提供了理论依据。
　　《采动区框架结构建筑物稳定机理研究》可供从事矿山开采沉陷与治理、建筑工程等专业的科研、设计、工程技术人员以及高等院校教师和研究生参考。

《采动区框架结构建筑物稳定机理研究》采用理论分析、物理模拟试验、现场测试与有限元数值计算等方法，围绕煤矿采动区钢框架结构建筑物稳定机理，系统地研究了采动区地表组合变形条件下扰动地基土与混凝土基础界面的力学特性，建立了采动地基、基础与框架结构共同作用的有限元计算模型，分析得到了采动区地表组合变形与建筑物荷载叠加效应及其对框架结构的内力与变形的影响规律，提出了采动区合理的钢框架结构形式和基础形式以及钢框架结构允许的地表变形值的确定方法，为采动区钢框架结构建筑物的设计与加固提供了理论依据。