三維土—框架結(jié)構(gòu)體系簡化分析方法及地震反應(yīng)分析.pdf

1、近些年來，土-結(jié)構(gòu)相互作用體系理論的深入發(fā)展以及大量的震害調(diào)研結(jié)果表明：基于“剛性基底”假設(shè)的抗震思想越來越凸顯其不合理之處，相較而言，土-結(jié)構(gòu)相互作用體系由于考慮了上部結(jié)構(gòu)與地基土的共同作用，能更好地模擬現(xiàn)實結(jié)構(gòu)在地震時的實際反應(yīng)。然而完整的土結(jié)構(gòu)分析模型勢必造成計算量的大幅提升，為分析過程帶來困難。
　　本文基于土-結(jié)構(gòu)相互作用體系研究直接分析方法，采用“兩步法”的分析思路建立土—結(jié)構(gòu)體系地震反應(yīng)分析的簡化方法。具體思路是第一

2、步將依賴上部復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系固有的動力特征，將其簡化為“質(zhì)量串”模型并構(gòu)造該模型的單元剛度及質(zhì)量矩陣，建立了簡化的三維土-結(jié)構(gòu)相互作用分析模型，在簡化模型底部土體底邊界處輸入基巖地震動，可獲得三維土-結(jié)構(gòu)相互作用體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)處的等效輸入。第二步恢復(fù)上部復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，建立常規(guī)的“剛性基底”地震動輸入模型，采用第一步獲得的等效輸入地震計算其地震反應(yīng)。此基礎(chǔ)上，對比了不同類別的地震輸入輸入方式以及是否考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用等不同工況下上部復(fù)雜結(jié)構(gòu)地

3、震反應(yīng)的差異。本文主要的工作如下：
　　1.回顧和總結(jié)了土-結(jié)構(gòu)相互作用體系課題的發(fā)展歷程和現(xiàn)有的研究分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)分析闡述了本文中土-結(jié)構(gòu)相互作用體系采用的分析方法—“兩步法”的理論依據(jù)。
　　2.回顧和總結(jié)了結(jié)構(gòu)動力分析簡化模型的類別，并提出了本文中采用的上部結(jié)構(gòu)簡化方法：利用ABAQUS有限元軟件提供的用戶子程序功能，自定義新的用戶單元，將上部結(jié)構(gòu)簡化為“質(zhì)量串”模型，通過比較簡化前后模型的自振周期

4、和振型等動力特性，來驗證該簡化方法的合理性和適用性。
　　3.建立土結(jié)構(gòu)相互作用體系的簡化模型，采用了時域顯式有限元法計算結(jié)構(gòu)的等效輸入。
　　4．建立不考慮相互作用體系的場地反應(yīng)模型，計算其地震反應(yīng)。對比不同地震動輸入特征，探討不同地震動輸入方式對反應(yīng)譜的影響，為高層結(jié)構(gòu)選取合理的地震動輸入提供一定的參考依據(jù)。
　　5.通過分析比較高層框架結(jié)構(gòu)在考慮與不考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用兩種不同工況下的地震反應(yīng)的差別，總結(jié)關(guān)于地震