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.     

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     

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-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。     

基于场地土非线性性质的SSDI体系动力特性研究

现有常规抗震设计方法均假定地基为刚性,忽略场地土非线性性质对基础与上部结构动力特性及地震反应的影响。为了将土的非线性性质更好地应用于现有抗震设计和工程实践中,采用有限元方法,选用Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS重新启动分析方法实现程序对土体材料的非线性模拟。通过算例,对土–结构动力相互作用体系进行ANSYS模拟与分析,充分考虑土的非线性以及土体与结构接触界面的状态非线性,对比了刚性地基条件下与非线性土地基条件下上部结构的动力反应,研究了结构不同高度处动力反应的变化规律,同时考察了不同性质地基土非线性性质对整个SSDI体系位移、速度与加速度非线性反应的影响,进而研究体系的抗震性能。与已有实验研究结果对比表明,本文方法具有很强的实用性,符合土–结构动力相互作用的实际工作机理,为研究土的动力特性并将其应用于工程实践提供了重要的理论依据。     

基于土-结构相互作用的高层建筑三维地震反应分析

基于刚性地基假定的工程结构抗震计算方法未充分考虑场地土对结构地震反应的影响.为验证土-结构相互作用对高层建筑三维地震反应的影响,本文针对某双塔高层建筑,分别建立了单塔上部结构、双塔整体结构以及土-结构相互作用共同工作三维有限元模型.研究对比了各结构体系的动力特性,并通过地震弹性时程反应分析法进行了结构体系三维地震反应分...     

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.     

不同土性的地基-结构动力相互作用振动台模型试验对比研究

通过结构-地基动力相互作用(SSI)体系的振动台模型对比试验,研究了不同土性的地基条件对动力相互作用效果和规律的影响。在试验现象方面发现,地基土越软弱,结构沉降和倾斜越大;不同土性条件下结构裂缝形态相似,但土越硬,裂缝出现越早,发展也越严重。在体系动力特性方面发现,SSI体系频率均小于不考虑SSI的结构自振频率,阻尼比大于结构材料阻尼比,但不同土性条件时由于土、基础、结构三者刚度比不同,SSI对动力特性的影响程度和机理存在差异。在地震反应方面发现,土越硬,加速度反应的峰值放大系数越大;加速度反应的主要组成成分和频谱特征是,土较软时以基础转动引起的摆动分量和平动分量为主;土较硬时以结构弹塑性变形分量为主。结果表明在不同地基土性条件下,结构-地基动力相互作用具有相似的规律,但其效果和机理存在差异。     

地基与上部结构相互作用数值模拟

主要以某六层框架结构为工程背景,采用有限元软件对其地震作用下的动力响应进行数值模拟,探讨完全刚性地基、碎石土地基以及黏性土地基上结构位移场和加速度场的变化规律。研究结果表明,地基对地震加速度具有明显放大作用,地基剪切波速及弹性模量越小,放大作用越明显,地震过程中结构振动频率越高,从而震害越大。因此,对于抗震设防烈度高的软土地区上部结构设计宜考虑结构与地基的相互作用。     

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。     

滑移隔震结构考虑土-结构动力相互作用的动力分析

介绍了考虑土 结构动力相互作用的滑移隔震结构的动力分析方法。应用正交多项式系逼近连续型基底摩擦力函数 ,实现了基底摩擦力的傅立叶变换 ;然后利用地基土动力刚度矩阵 ,在频域内采用子结构法 ,建立了考虑土 结构动力相互作用的滑移隔震结构的运动方程 ;通过数值仿真两个具有埋置刚性基础的剪切型滑移隔震结构的地震反应 ,分析了土 结构动力相互作用对滑移隔震结构地震反应的影响 ,以及上部结构刚度的不同引起相互作用影响程度的差异 ,从而得出结论 :考虑土 结构动力相互作用 ,会降低滑移隔震结构的隔震效果 ,其降低程度与上部结构的刚度成正比 ;能显著地减小隔震层的侧移 ,有利于地震时穿越隔震层的电路和管线等设备的保护。     

地震下考虑群体效应的高层建筑土-结构相互作用研究

基于有限元软件ANSYS,对相邻高层结构的动力相互作用进行三维有限元计算模拟分析,探讨建筑群在地震作用下的动力反应规律。分析模型中,地基土体采用上海软土,土体的本构模型采用等效线性模型,土体的侧向边界为黏弹性人工边界,上部结构采用框架剪力墙结构。将结构-土-结构动力相互作用(Structure-Soil-Structure Interaction,简称SSSI)体系与对应的单个结构-土动力相互作用(Structure-Soil Interaction,简称SSI)体系的分析进行比较,证实SSSI与SSI体系建筑物动力特性和地震反应差别。结果表明,与SSI体系相比,考虑SSSI效应时,体系自振频率降低,土体的加速度峰值有所减小,且减小幅度随着土层厚度增加迅速下降;上部结构的峰值位移减小,且减小幅度随着楼层的增高而增大;结构总层间剪力和倾覆力矩减小,且框架部分承担的力矩比例减小。     

土-桩-偏心结构相互作用体系振动台试验研究

为研究土与结构动力相互作用对偏心结构地震反应的影响规律,改进现有抗震设计,采用振动台试验方法对某单层偏心结构模型在刚性地基与桩筏基础条件下进行对比试验,对模型制作材料力学性能进行了测试,分析和比较了偏心结构位移响应组成关系。结果表明：地基刚度对结构自振特性的影响主要表现为振型间耦联反应程度的降低和体系阻尼比的增大;地基对基础的约束能力影响了上部结构振动反应的大小与组成,考虑相互作用的偏心结构平扭变形幅度降低,总位移反应增大;结构应变反应振动频率降低,振动持时缩短,场地土的阻尼特性加快了结构振动能量的耗散;当偏心率较小时,结构主要表现为单自由度体系变形特征,扭转耦联效应随之减弱。试验结果为后续理论研究提供了依据。     

桩-土-结构动力相互作用体系振动台模型试验研究

基于桩-土-结构动力相互作用体系振动台模型试验的数据,研究了动力相互作用体系对上部结构的影响.研究结果表明:由于动力相互作用体系的影响,上部结构频率减小,阻尼增大;在输入地震波加速度峰值较小时,桩-土体系对地震波起放大作用,输入地震波加速度峰值较大时,桩-土体系起减震作用;在地震波由振动台台面传到土体表面的过程中,桩-土体系改变了地震波的频谱成份.     

大比例桩筏框架相互作用体系的地震反应分析

基于土一结构动力相互作用现场模型试验，以桩基剪切型结构为例，运用通用有限元软件MARC建立三维有限元模型、进行非线性地震反应分析。分析结果表明，桩土参与作用对上部结构地震反应有较大影响，上部结构相对于地基刚度越大，共同作用效果越明显。     

相邻高层框架结构体系的动力相互作用分析

为探究相邻结构动力相互作用(Dynamic Cross Interaction,DCI)体系在地震作用下的反应机理,对上海地区典型深厚软弱场地上包含两相邻12层带桩筏基础框架结构的DCI体系以及只含单个上述框架结构的土-结构动力相互作用(SSI)体系进行了三维整体有限元分析。计算中土体的动力本构模型采用等效线性模型,利用三维粘弹性人工边界作为土体的侧向截断边界,研究了两种体系在动力特性和地震反应等方面的差异。结果表明:DCI体系比SSI体系具有更小的自振频率,其差异有随着阶次增高而变大的趋势;DCI体系中上部结构加速度反应一般要大于SSI体系中的结构反应,顶部几层的差异大于底部几层的;与此相反,DCI体系中地基土的加速度反应小于SSI体系中的土体反应,其差异在土表附近土体中最为明显。由此可见,深厚软弱场地上的DCI效应对整体结构地震反应有着重要影响,是不容忽视的。     

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。     

土-结构相互作用下弦支穹顶结构动力性能分析

目前对弦支穹顶结构抗震计算一般基于刚性地基假定,但由于基础周围土体并非刚性,在地震作用下会产生变形。为研究弦支穹顶结构在地震作用下考虑土结构相互作用动力响应,建立跨度为92 m的弦支穹顶结构土-结构相互作用有限元模型。基于修正S-R(Sway-Rocking)方法的土体简化模型,分析土-结构相互作用下弦支穹顶结构的自振特性及地震响应特征。研究表明:考虑土-结构相互作用后,弦支穹顶结构的自振频率明显减小;在地震作用下,弦支穹顶上部网壳结构的杆件最大压应力和节点最大位移明显增大,而撑杆最大压应力和斜拉杆及环索的最大拉应力均有所减小。     

基于土-结构相互作用的高层建筑地震反应分析

运用有限元方法建立桩-土-结构的动力相互作用的分析模型,对水平地震作用下考虑和不考虑土-结构相互作用的高层建筑进行二维弹塑性模拟和对比分析。通过对地震反应峰值变化的比较,研究考虑相互作用后的上部结构反应规律,并探讨上部结构刚度变化对相互作用的影响。     

考虑群体效应的高层建筑土-结构相互作用参数研究

采用ANSYS软件建立考虑群体效应影响的三维高层建筑的有限元模型。模型采用软土地基,上部建筑群为三栋框架剪力墙结构。研究土性、上部结构刚度、基础埋深和地震波等参数对结构-土-结构动力相互作用体系的动力特性和动力反应的影响。结果表明:随着土性的变化,SSSI体系的动力响应也会发生变化;上部结构刚度较大时,群体效应对体系的影响较显著;基础埋置深度的增大会削弱体系的动力反应;不同地震波激励下体系的动力响应不同。