鋼框架-樁(筏)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與土動(dòng)力相互作用試驗(yàn)研究.pdf

1、建筑物直接坐落于基巖上的情況少，大多數(shù)都建立在土層之上。地基土、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密，地基土的運(yùn)動(dòng)將會(huì)影響基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的受力和位移，上部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)也會(huì)帶動(dòng)下部基礎(chǔ)與地基運(yùn)動(dòng)，改變地基土和基礎(chǔ)的受力狀況，反饋到上部結(jié)構(gòu)的受力和位移。地基土、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用(簡(jiǎn)稱(chēng)SSDI)廣泛存在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中。如何有效地評(píng)估地震（特別是大地震）時(shí)SSDI效應(yīng)在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的影響，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、經(jīng)濟(jì)和合理，是我國(guó)抗震研究的一項(xiàng)重要

2、任務(wù)。目前國(guó)內(nèi)抗震規(guī)范對(duì)考慮SSDI效應(yīng)的影響比較粗糙，只是簡(jiǎn)單地采用與周期相關(guān)的折減法計(jì)算地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)，并只考慮8度和9度時(shí)建造于Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地的情況。對(duì)于Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地，規(guī)范并未予以考慮。事實(shí)上，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)周期相對(duì)于下部場(chǎng)地的特征周期較小（簡(jiǎn)稱(chēng)相對(duì)周期比）時(shí)，SSDI效應(yīng)會(huì)很大程度上影響結(jié)構(gòu)的受力狀況。如果簡(jiǎn)單地按照剛性地基設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)會(huì)存在設(shè)計(jì)過(guò)于保守或不安全兩種情況。
　　 本文以研究SSDI效應(yīng)為目的，在室內(nèi)土槽中建立一

3、個(gè)鋼框架—樁（筏）基礎(chǔ)模型。增減斜撐和人工質(zhì)量改變上部結(jié)構(gòu)的剛度和重量，形成18種不同試驗(yàn)工況。利用可控低頻激振器激振鋼框架，相應(yīng)地輸入高斯白噪聲、E(1) Centro波、Taft波和上海人工波。利用數(shù)據(jù)采集儀、891型放大器和941型拾振器測(cè)試鋼框架的樓層動(dòng)力響應(yīng)。土槽中試驗(yàn)完成后，再把鋼框架移動(dòng)到剛性地基上，進(jìn)行與土槽中一樣的激振試驗(yàn)。旨在研究:考慮SSDI效應(yīng)后，上部結(jié)構(gòu)在不同相對(duì)周期比下，其自振周期、加速度、位移以及底部剪力的

4、變化情況。試驗(yàn)結(jié)果分析表明:
　　 一、對(duì)于結(jié)構(gòu)自振周期，當(dāng)相對(duì)周期比(T)小于0.80時(shí)，隨著(T)減小，周期延長(zhǎng)率β不斷增大，SSDI效應(yīng)愈發(fā)明顯。而當(dāng)相對(duì)周期比(T)大于0.80時(shí)，周期延長(zhǎng)率β基本處于1.0附近，結(jié)構(gòu)自振周期放大率?。ň∮?％），SSDI效應(yīng)不夠明顯。本文擬合出適合Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地結(jié)構(gòu)考慮SSDI效應(yīng)時(shí)的自振周期簡(jiǎn)化計(jì)算公式。
　　 二、對(duì)于結(jié)構(gòu)底部剪力，當(dāng)相對(duì)周期比(T)小于0.70時(shí)，土槽地基中的結(jié)

5、構(gòu)底部剪力比剛性地基上小，且隨著(T)的減小，剪力折減率不斷增大，可適當(dāng)?shù)販p小上部結(jié)構(gòu)底部剪力。而當(dāng)相對(duì)周期比(T)大于0.70時(shí)，土槽地基中上部結(jié)構(gòu)底部剪力可能會(huì)比剛性地基上大，如按常規(guī)的剛性地基假定計(jì)算，結(jié)構(gòu)又會(huì)存在安全隱患。本文擬合出適合Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地結(jié)構(gòu)考慮SSDI效應(yīng)且相對(duì)周期比(T)小于0.70時(shí)底部剪力折減系數(shù)Ψ的計(jì)算公式。
　　 三、對(duì)于結(jié)構(gòu)頂層位移，試驗(yàn)表明土槽地基中的位移峰值均較剛性地基上大。當(dāng)相對(duì)周期比(T)小于