新型建筑基础防冻胀体系模拟计算

季节性冻土严重影响着寒区工业与民用建筑及交通运输工程的建设和使用。文中以黑河市一工业厂房为例,采用挤塑聚苯乙烯泡沫板(Extruded polystyrene board,XPS)和工业固废炉渣等防冻胀材料在建筑基础圈梁下铺设基础垫层,形成垫层与圈梁组合的新型建筑基础防冻胀体系,缓解季节性冻土的冻胀危害,保障建筑基础的安全。为探究新型防冻胀体系的防冻胀效果,利用ABAQUS有限元软件,建立了新型防冻胀体系的三维有限元模型。并通过分析有限元模型的温度场和应力场,发现新型防冻胀体系明显缓解了冻土的冻胀作用,降低了最危险节点处的冻胀应力,保证了建筑基础的安全。

建筑基础防冻胀体系的多目标优化设计

为缓解季节性冻土的冻胀危害,降低季节性冻土对寒区工业与民用建筑及交通运输工程建设和使用的影响,保障建筑基础的安全,文中考虑利用挤塑聚苯乙烯泡沫板(Extruded polystyrene board,XPS)和工业固废炉渣等防冻胀材料建立新型基础防冻胀体系.通过以XPS和炉渣的铺设厚度为关键参数设计优化变量,对冻胀应力、项目造价及项目碳排放量3个目标进行优化,利用NSGA-II遗传算法优化得到Pareto最优解集;同时结合TOPSIS法对Pareto最优解集中的各个解进行评估并排序,从而指导建筑防冻胀体系的优化设计.基于不同权重的优化结果可分别使得冻胀应力降低46.7%,每平方米施工成本降低34.28元,每平方米碳排放量降低91.9%.研究为建筑基础防冻胀体系提供了一套多目标设计与优化的有效手段.