地基-基础-支护结构-上部结构动力相互作用体系的计算分析研究

利用通用有限元程序ANSYS针对地基-基础-支护结构-上部结构动力相互作用体系进行了计算分析，探讨了支护结构的存在对高层建筑抗震性能的影响，计算中土体的本构模型采用等效线性模型，利用粘-弹性人工边界作为土体的侧向边界，并研究了支护排桩长度和刚度、上部结构刚度以及基础型式等参数对动力相互作用体系的动力特性及地震反应的影响。     

上部结构-基础-地基相互作用问题分析

介绍了土-结相互作用的研究概况,进一步讨论了在建筑结构设计时考虑动力相互作用和静力相互作用的必要性.借助大型有限元程序ANSYS,建立了框架结构-独立基础-地基的共同作用模型,解决了应用ANSYS对框架结构-独立基础-地基进行空间分析的技术问题,为进行土-结动力、静力相互作用分析提供了一个可行的方法.通过实例计算分析,研究了考虑框架结构-基础-地基共同作用的设计方法较常规设计方法对上部结构内力的影响规律,对进一步完善结构设计具有一定的工程意义.     

高层建筑物-桩筏基础-地基相互作用体系的计算分析

运用大型有限元软件ANSYS对相互作用体系建立三维有限元模型 ,进行动力特性和非线性地震反应分析。分析结果表明 ,桩土参与相互作用对上部结构地震反应有不容忽视的影响 ,且上部结构相对于地基刚度越大 ,共同效果越明显 ;结构的动力特性和地震反应不仅取决于结构本身的刚度 ,而且与地基特性 ,基础形式等有密切的关系     

天津电视塔动力特征分析

结构动力特征分析是抗震设计的重要组成部分，以往建筑物动力特征分析绝大多数采用一线或二维简化模型，虽然计算方法较为简单，但计算结构有时难以满足设计要求。本文以天津电视塔为例，采用三维模型，分别讨论了在刚性地基条件下及考虑上部结构－地基共同作用的相互作用体系的动力特征，得到了新的结果。     

考虑土-结构相互作用的桥墩动力分析

采用通用有限元程序ANSYS,对某一桥墩与地基土层的相互作用进行了二维有限元分析,土体的本构模型采用ANSYS程序中的Drucker-Prager模型,土体边界采用粘—弹性边界人工边界,通过计算,得到了土结构相互作用对结构动力分析的影响以及土体性质、上部结构刚度不同时相互作用体系的动力特性。     

框架-核心筒结构与地基基础动力相互作用振动台试验研究

运用相似关系理论对某超高层框架-核心筒结构与地基基础进行了模拟地震振动台试验,以研究结构-地基基础动力相互作用对结构地震反应的影响以及柔性地基的减震效果。在试验基础上,对结构的振型和上部结构各层的最大位移进行了计算和分析,得到了结构的振动特性和动力响应。同时,还与相同加载条件的刚性地基结构模型的模拟地震振动台试验结果进行了对比。结果表明：柔性地基与上部结构相互作用改变了上部结构的振动特性和动力响应;结构的地震反应不仅与输入加速度峰值大小有关,还与输入的地震波的频谱特性有很大关系;柔性地基参与工作在地震作用强度较小时表现为对地震的放大作用,当地震作用强度达到一定大小时才会对上部结构有减震效果,而且地震作用越强,效果越好。研究结果可为超高层建筑结构设计及其与地基基础的动力相互作用的研究提供参考。     

桩径对桩-土-结构共同作用时的抗震性能的影响

根据上海某高层建筑地基基础结构数据建立软土地基上桩基础高层建筑平面动力有限元计算模型,以横观各向同性材料模拟软土地基,弹性阻尼人工边界模拟地基半无限体,薄膜单元模拟桩-土间接触滑移性能,并考虑桩-土-结构相互作用,采用上海地铁某车站地震监测数据作为地震波输入进行动力有限元计算。基于此计算模型,在其他条件不变的情况下选择各种桩基直径进行计算,根据计算结果分析讨论了在该模型条件下桩径选择对上部结构以及桩基础整体抗震性能的影响,提出了优化方案,进行总结并得出结论。     

上部结构-桩基础-地基相互作用体系地震反应分析

考虑上部结构与地基基础的动力相互作用,通过模型试验研究上部结构-桩基础-地基体系的地震反应,并运用ANSYS软件进行模拟分析,计算相互作用体系在水平地震作用下的动力反应。结果表明,有限元分析结果与模型试验结果比较接近,ANSYS软件可用于相互作用体系的分析。     

围护结构对上部结构抗震影响分析

以Biot动力方程为基础,建立一套考虑上部结构-地基-基础相互作用的二维有限元动力分析程序,对有围护结构的上部结构在地震过程中动力响应进行分析,评价围护结构形式、长度和刚度等因素对上部结构动力响应的影响,探讨了围护结构对上部结构抗震的影响。     

砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构动力相互作用研究

以砂卵石土动力特性三轴试验为基础,结合结构与地基动力相互作用理论,利用通用有限元软件ANSYS,模拟分析了砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构体系在地震作用下地震反应的主要规律:由于动力相互作用的影响,砂卵石土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构-地基相互作用的频率;基础存在平动和转动,致使相互体系与刚性地基上结构体系的顶层位移最大值和加速度有明显不同,地基土传递地震作用具有放大或减振的作用,这与地基土的性质、激励大小等因素有关,砂卵石土地基一般具有减振的作用,致使上部结构接受的地震能量较少,各层反应均较小;同时,基础的刚度对上部结构的地震反应也有明显影响。     

上部结构-桩-土共同作用下湿陷性黄土地基特性的分析与研究

对上部结构 -桩 -土共同作用下湿陷性黄土地基的各种计算模型的适用条件、场地的地基特性进行了分析 ,找出了适合共同作用下地基模型 ,探讨了湿陷性黄土地基土模量与深度变化的关系 ,针对当前桩基承载力计算方法存在的问题 ,提出了湿陷性黄土地基在共同作用下桩基承载力实用计算公式。     

砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构动力相互作用研究

以砂卵石土动力特性三轴试验为基础,结合结构与地基动力相互作用理论,利用通用有限元软件ANSYS,模拟分析了砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构体系在地震作用下地震反应的主要规律：由于动力相互作用的影响,砂卵石土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构-地基相互作用的频率;基础存在平动和转动,致使相互体系与刚性地基上结构体系的顶层位移最大值和加速度有明显不同,地基土传递地震作用具有放大或减振的作用,这与地基土的性质、激励大小等因素有关,砂卵石土地基一般具有减振的作用,致使上部结构接受的地震能量较少,各层反应均较小;同时,基础的刚度对上部结构的地震反应也有明显影响.     

土-结构相互作用对基础隔震体系的影响

本文应用子结构法,分析了土-结构相互作用对线性基础隔震体系基频和结构反应的影响.分析模型中,上部结构取为具有埋置刚性基础的均质剪切梁式模型,地基取为均质、各向同性的粘弹性半空间.上部结构和刚性基础之间设置隔震层.通过对隔震体系反应的传递函数及基于FFT的地震时程反应的分析,讨论了地基土柔性、基础埋深和隔震层刚度对于基础隔震体系基频和结构反应的影响.     

上部结构刚度改变对桩-土-杆系结构动力相互作用的影响

采用改进的Penzien模型 ,利用研制开发的桩 -土 -杆系结构动力相互作用分析程序DIPSFSA ,对带支撑和不带支撑的钢框架均按刚性基础和考虑桩土参与作用两种情况进行地震反应分析 ,研究上部结构刚度改变对桩 -土 -结构动力相互作用的影响。结果表明 ,在Ⅲ、Ⅳ类场地土条件下 ,无论上部结构是否加设支撑 ,桩土参与共同工作对上部结构地震反应均有不容忽视的影响 ,且上部结构相对于地基的刚度越大 ,桩 -土 -上部结构之间的共同工作效果越明显。从而说明 ,软土地基上结构刚度越大 ,结构不一定越安全。     

上部结构分步施工对高层建筑上下部共同作用计算的影响研究

目前,在高层建筑结构上下部共同作用分析中,很少考虑上部结构分步施工的影响.对土质地基上框架结构的研究表明,上下部共同作用效应明显的体系,上部结构的分步形成对共同作用分析有较显著的影响.相对于不考虑上部结构分步施工的情况,考虑上部结构分步形成时,上部结构对基础变形的约束作用略有减小,基础差异沉降增大,基础内力增加;底层柱轴力出现与基础差异沉降相反的加卸荷现象;尤其上部框架梁的弯矩有较大不同,越到上部楼层,参与上下部结构共同变形的程度越低,共同作用对其内力的影响越小.     

箱形基础的空间分析及其结构优化设计

采用能量变分原理与多重子结构技术相结合的方法,建立了考虑上部结构与箱基、地基土共同工作的箱基内力空间分析模型.特别提出了上部结构为框架-剪力墙体系时箱基内力的实用算法.在空间内力分析的基础上,建立了箱形基础造价优化的数学模型,并采用子空间组合可行方向法求优.所提出的优化方法应用于工程实例,取得了明显的经济效益.     

高层建筑上部结构与箱基和砂卵石地基共同作用的数值模拟

结合现场实测结果分析了高层建筑上部结构与箱基和砂卵石地基共同作用机理 ,对三者共同作用的关键问题———基底反力的求解 ,首次在结构连续化方法的基础上 ,运用加权残数法求出了基底反力的大小及分布。还运用所编程序定量分析了影响基底反力大小及分布的主要因素。     

考虑土、上部结构和桥台相互作用的桥台抗震性能研究

 在以往的桥梁设计中并不考虑基础提离和地基土屈服等土与桥台相互作用对桥台地震反应的影响。因此,为了研究桥台在地震中的抗震性能,采用Newmark时程分析方法对考虑土、上部结构和桥台相互作用的由扩展基础支撑的桥台进行分析。采用离散的质点–弹簧模型对土、上部结构和桥台系统进行建模。利用非线性模型,模拟上部结构和桥台的碰撞反应、桥台背部填土及地基土的弹塑性反应,并采用Winkler地基梁模型模拟地基土与桥台基础的相互作用。分析结果表明,桥台基础的提离作用可以减弱桥梁上部结构及桥台在强烈地震中的反应,减小桥台墙身底部在强震作用下发生的塑性变形,起到一定的减震隔震效果。同时,桥台底部土的屈服减小了传递到桥台底部塑性铰处的弯矩,进一步增强了桥台基础提离的效果。然而,由地基土屈服引起的永久性沉降也造成桥台基础的倾斜。因此,在桥梁的抗震设计中,必须考虑桥台基础的提离和地基土的屈服等土与结构相互作用对桥台抗震性能的影响。