高烈度區(qū)高層建筑上部結構與地基基礎的共同作用對其抗震性能影響.pdf

1、眾所周知，在各類自然災害中，地震給建筑物帶來的損害是巨大的，隨著現代城市化的不斷發(fā)展，高層建筑結構的興建及使用日益廣泛，其抗震性能的研究得到了廣大專家學者的關注。傳統的抗震設計大多使用剛性地基假設，事實上此種假設忽略了高層建筑上部結構與地基基礎的共同作用對抗震分析結果的影響，制約了工程抗震安全性評價的精度和可靠性。在實際建筑結構抗震設計過程中，考慮上部結構與地基基礎的共同作用對抗震性能的影響能有效準確的反映出結構體系在地震作用下的內力及

2、變形狀態(tài)。特別是對位于地震設防高烈度區(qū)的高層建筑來講，考慮在地震作用下上部結構與地基基礎的相互作用更是不容忽視。通常情況下，傳統的剛性地基假設僅考慮上部結構嵌固與地基土之上，忽略結構與地基土之間的相對運動，此種假定只對結構質量不大，構件尺寸較小且建造于堅硬地基土上的建筑物有所適用。而對位于高烈度區(qū)軟土場地的高層建筑來講，上部結構與地基土之間存在較為復雜的相對運動，特別是基礎與地基土在地震作用下的相對滑移及摩擦等現象，往往直接影響上部結構

3、的動力特性。
　　本文首先介紹了高層建筑結構使用現狀以及共同作用的研究背景和發(fā)展過程，并介紹了上部結構與地基基礎相互作用的相關理論。然后選取有限元數值模擬分析的方法，并對有限元分析方法中存在的一些問題予以解決，如結構與地基土彈塑性本構關系模型的選取以及所截取地基土計算模型人工邊界的選取等。最后以位于銀川市的韋司德大廈為工程實例進行相關研究，該工程實例所采用框架-核心筒結構，基礎形式為樁筏基礎，建筑所在場地位于地震設防高烈度區(qū)，利用

4、有限元分析軟件ANSYS進行三維立體模型建立，并對相關有限元模型進行模態(tài)分析和地震時程分析計算，得出相關結論。著重分析相互作用對上部框架-核心筒結構的地震反應及動力特征的影響，并與假定在剛性地基情況下結構的內力、變形等計算結果進行對比。并研究了微觀層面上局部樁基礎與地基土接觸模型在靜力條件下的相互作用和地震動力加速度時程上的相瓦作用，同時比較了在不同場地土的情況下相互作用體系的地震反應。
　　本研究主要內容包括：⑴作為研究基礎與地

5、基土動力相互作用的前提，樁基礎與地基土接觸面在靜力作用下會產生滑移現象，接觸面附近地基土會發(fā)生形變現象。地震動力作用下樁基礎與地基土相互作用加強，接觸面滑移增大，周邊地基土形變明顯。⑵考慮動力相互作用的體系其結構自振頻率減小，周期延長，結構構件的等效剛度減小，自振效果增強;上部結構各位置的最大位移和加速度較剛性地基假設下均有增大，且層間剪力變化明顯。⑶在不同場地土情況下，上部結構與地基基礎的相互作用現象差別較為明顯。分析發(fā)現，場地類別越