考慮樁箱-土-結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)構(gòu)振動控制研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)振動控制和樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用(PSSI)是當(dāng)前工程抗震和巖土工程研究中的熱點問題。本文主要圍繞著帶樁箱基礎(chǔ)的高層建筑結(jié)構(gòu)的動力特性和振動控制進行了研究,主要內(nèi)容如下:
　　 1.對考慮樁箱-土-結(jié)構(gòu)相互作用(BPSSI)的高層建筑結(jié)構(gòu)進行了地震響應(yīng)分析。首先,建立了高層建筑結(jié)構(gòu)考慮BPSSI的地震響應(yīng)分析模型,推導(dǎo)了其運動方程,然后,以一棟12層的鋼框架結(jié)構(gòu)為例,用Matlab自編程序,分析了BPSSI對高層建筑結(jié)構(gòu)地震響

2、應(yīng)的影響。結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)考慮BPSSI時的位移是由基礎(chǔ)的平移、基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動和結(jié)構(gòu)物本身的變形組成的,和剛性地基假設(shè)時所得到的結(jié)果相比,結(jié)構(gòu)樓層的絕對位移一般都相應(yīng)地有所增大,而且由于基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動引起的剛性位移量在結(jié)構(gòu)項層絕對位移中占的比重很大,結(jié)構(gòu)項層位移增幅明顯。因此,在進行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的位移校核時,建議考慮BPSSI的影響。
　　 2.對考慮BPSSI的高層建筑結(jié)構(gòu)進行了主動控制研究?，F(xiàn)有的結(jié)構(gòu)控制理論大多建立在剛性地基

3、假設(shè)的條件下,即忽略BPSSI的影響。但是,土的存在使結(jié)構(gòu)的振動特性發(fā)生了很大改變,且很多被動控制和主動控制都是基于結(jié)構(gòu)的振動特性而設(shè)計的。這樣使得該控制模型與實際結(jié)構(gòu)相差甚大,此差異將會降低主動控制的效果,甚至可能會導(dǎo)致控制的失敗。故本文在Penzien模型的基礎(chǔ)上建立了結(jié)構(gòu)考慮BPSSI的分析模型,推導(dǎo)了其主動控制方程,并分析了BPSSI對高層建筑結(jié)構(gòu)振動控制效果的影響,以及結(jié)構(gòu)體系的各種主要參數(shù)對振動控制效果的影響。算例分析結(jié)果表

4、明:BPSSI對高層建筑結(jié)構(gòu)的振動控制有較大影響；樁周土的等效剪切波速、樁的截面慣性矩、箱基礎(chǔ)的剛度以及結(jié)構(gòu)體系的上部剛度對考慮BPSSI的高層建筑結(jié)構(gòu)的主動控制也都有一定的影響。
　　 3.對考慮BPSSI的相鄰結(jié)構(gòu)進行了主動控制研究。為了減輕或避免相鄰結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生碰撞,提高相鄰結(jié)構(gòu)抗震性能,專家學(xué)者們提出了在結(jié)構(gòu)之間安裝控制設(shè)備將各子結(jié)構(gòu)連接起來。通過調(diào)節(jié)優(yōu)化振動參數(shù),利用結(jié)構(gòu)之間的相互運動消耗或吸收振動產(chǎn)生的能量,

5、達到減輕結(jié)構(gòu)振動和減小地震響應(yīng)的目的。本文推導(dǎo)了相鄰結(jié)構(gòu)考慮BPSSI的運動方程及控制方程,并分析了BPSSI對相鄰結(jié)構(gòu)的振動控制影響,以及土與結(jié)構(gòu)各種主要參數(shù)對相鄰結(jié)構(gòu)控制效果的影響。算例分析結(jié)果表明:BPSSI對相鄰結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)影響較大,對加速度響應(yīng)影響較??；樁周土的等效剪切波速、樁的截面慣性矩、箱基礎(chǔ)剛度和樁基結(jié)構(gòu)的上部剛度在一定范圍內(nèi)對相鄰結(jié)構(gòu)的主動控制有著顯著影響。因此。進行帶樁箱基礎(chǔ)的相鄰結(jié)構(gòu)振動控制研究時應(yīng)該考慮BPSS