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《中国地震局工程力学研究所》 2011年
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远场地震动作用下土—结构相互作用对深厚土层上高层建筑的影响

张继文  
【摘要】:地震时土体与结构相互作用是一个普遍且复杂的问题。1985年墨西哥地震和2008年汶川地震对远震区的中、高层建筑造成了严重破坏。当前对于深厚土层上的高层建筑抗震设计是基于刚性地基假设之上的,并没有考虑土-结构的相互作用。本文围绕深厚软弱地基上不同的上部结构形式、基础形式对高层建筑抗震性能的影响和输入地震动频谱特征对深厚软弱地基上高层建筑抗震性能的影响这两个方面展开研究,具体进行近、中和场地震动作用下土-结构相互作用对深厚土层上高层建筑影响的研究。 当前对地震学和地震工程学中的近场和远场地震动的概念的使用交叉混乱,本文总结了近场和远场地震在地震学和地震工程学中的提法和区别,并认为在研究本文方向工作时,可以将近场、近源和近断层地震动统一称为近场地震动。并总结了汶川地震中近、远场地震动分别对工程结构的影响。 本文采用整体有限元法对土-结构相互作用体系分别进行二维和三维建模,并采用MSC.Marc作为分析工具。在建模方法中,对上部结构分析模型、基础分析模型、地基土体模型、土体本构关系的选用、材料阻尼的施加、土体人工边界条件的施加、土体计算区域的确定、地震激励的选择及输入给出了详细介绍。在静力分析时,土体的本构关系采用Duncan-Chang(E-B)模型;在动力分析时,土体的本构关系采用等价非线性粘-弹性模型。MSC.Marc并不自带这两个本构模型,本文采用FORTRAN语言工具编写了这两个子程序,并将之嵌入到MSC.Marc中。人工边界条件选用粘-弹性人工边界条件将土体从有限域转变成无限域。 鉴于计算效率的问题,本文采用二维分析模型进行土-结构相互作用对深厚土层上高层建筑的影响研究。根据本文所介绍的土-结构相互作用体系模型的建立方法,首先对三栋结构形式分别为框架、框架-核心筒、框架-剪力墙的高层建筑进行二维建模。本文对土-结构相互作用体系模型分别施加汶川地震动所获取的三条近、中、远场基岩地震动,得到上部结构的地震反应。然后通过土层反应分析,将基岩波生成地表波。再对三栋高层做刚性地基假设,输入近、中、远场的地震动的地表波,得到上部结构的地震反应,并将考虑与不考虑土-结构相互作用的高层反应结果进行对比。最后得到的主要结论有:土层对地震动的放大效应受场地条件和基岩输入地震动频谱特性的影响,深厚软弱土层对于远场地震动的放大效应比近场地震动要显著;如果结构的基频与场地的基频相接近时,结构的反应会比较剧烈,即发生所谓的共振现象,这一结论在算例一中得到了体现;当结构的基频与土层的基频相差较大时,考虑土-结构相互作用时,地基土的绝对位移变大,上部结构的侧向位移变大,而层间位移、层间位移角和结构内力变小;对于考虑土-结构相互作用的结构体系,对于相同幅值的近、中、远场地震动输入,三个算例的远场地震动作用下的结构反应明显大于近场和中场地震动作用下的结构反应,由此证明远场地震动的长周期成分更容易对体系造成更大的结构反应。 由于三维土-结构相互作用体系模型的自由度和单元数非常庞大,对计算机的性能有较高的要求,本文仅对第二个结构进行三维建模,地基取较薄的土层,对三维土-结构相互作用体系模型进行计算尝试。并与二维分析模型的结果进行了定性的比较,取得了相一致的结论。本文的分析结果和结论为认识土-结构相互作用对深厚土层上高层建筑地震反应的影响和抗震设计方法提供了理论参考。
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU435

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈国兴,张菁莉;深厚软弱地基上桩箱基础高层建筑地震反应特性数值模拟[J];地震工程与工程振动;2003年02期
2 薄景山,李秀领,刘红帅;土层结构对地表加速度峰值的影响[J];地震工程与工程振动;2003年03期
3 李培振,吕西林;考虑土-结构相互作用的高层建筑抗震分析[J];地震工程与工程振动;2004年03期
4 孙景江;马强;石宏彬;孙忠贤;;汶川地震高烈度区城镇房屋震害简介[J];地震工程与工程振动;2008年03期
5 于海英;王栋;杨永强;解全才;江汶乡;周宝峰;;汶川8.0级地震强震动加速度记录的初步分析[J];地震工程与工程振动;2009年01期
6 梁兴文;董振平;王应生;邓明科;;汶川地震中离震中较远地区的高层建筑的震害[J];地震工程与工程振动;2009年01期
7 李爽;谢礼立;;近场问题的研究现状与发展方向[J];地震学报;2007年01期
8 徐龙军;于海英;曹文海;谢礼立;;汶川地震远场地震动场地相关性与分析方法评价[J];地震学报;2010年02期
9 杨伟林;朱升初;洪海春;陶小三;唐忠良;;汶川地震远场地震动特征及其对长周期结构影响的分析[J];防灾减灾工程学报;2009年04期
10 刘晶波;王振宇;杜修力;杜义欣;;波动问题中的三维时域粘弹性人工边界[J];工程力学;2005年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘洁平;高层建筑土—结构相互作用地震反应分析研究[D];中国地震局工程力学研究所;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 石磊;高层建筑土—结构相互作用地震反应分析方法[D];中国地震局工程力学研究所;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李培振;吕西林;陈跃庆;;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[J];四川建筑科学研究;2006年03期
2 谷音;刘晶波;;三维结构—地基动力系统高效算法精度问题研究[J];四川建筑科学研究;2007年05期
3 吴怀忠;王汝恒;郭文;初文荣;;土与结构相互作用理论[J];四川建筑科学研究;2008年05期
4 赵师平;曾祥国;姚安林;王清远;石宵爽;邢义峰;;第三方载荷作用下埋地输气管道动力响应的数值模拟[J];四川建筑科学研究;2009年01期
5 程玉梅;王英;张乐文;;地震作用下土—结构动力相互作用研究综述[J];四川建筑科学研究;2009年05期
6 张宇旭;程磊;叶红;;基于ANSYS的三维自由场地震动反应分析[J];四川建筑科学研究;2012年03期
7 李老三;杨小礼;;大断面隧道结构在地震荷载作用下的动力响应分析[J];安徽建筑;2007年01期
8 翟洪涛;曹均锋;;汶川Ms8.0级地震房屋震害调查与分析[J];安徽建筑;2009年04期
9 于红杰;姚艳红;;汶川地震后砌体结构的抗震探讨[J];安徽建筑;2010年04期
10 李艳萍;;从汶川大地震看新农村住宅建设[J];安徽农业科学;2008年27期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梁海安;景立平;李永强;刘春辉;;“5.12”汶川地震震损水坝特征及震害影响因素分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 龚亚琦;陈琴;崔建华;;坝体—地基—库水体系的动力有限元分析及其工程应用[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 李同春;朱寿峰;赵兰浩;胡继刚;;考虑坝体与坝肩动力相互作用的坝肩稳定动接触降强算法[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 曹青;张燎军;;地基基础对风力发电机塔架系统地震响应的影响研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 杨正权;刘小生;赵剑明;赵军强;陈宁;刘启旺;;深厚覆盖层场地地震反应分析研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 谯雯;刘国明;;基于黏弹性人工边界的防洪堤动力有限元分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
7 连海宁;林卫勇;胡进军;;Ⅰ_1建筑场地反应谱参数取值探讨[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
8 刘志贵;万仁辉;;与地下结构抗震相关的若干问题探讨[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
9 梁波;陈兴冲;;青藏铁路的重要意义、技术难点及力学问题[A];工程力学学术研讨会论文集[C];2004年
10 刘晶波;闰秋实;杜义欣;伍俊;;地铁地下结构内爆炸动力反应问题研究[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王学庆;考虑土—结构动力相互作用的巨型框架隔震悬挂结构动力响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 姚锦宝;考虑土—结构动力相互作用的轨道交通引起的环境振动及隔振措施研究[D];北京交通大学;2010年
3 郜新军;地震及列车竖向荷载作用下大跨桥梁动力响应分析研究[D];北京交通大学;2011年
4 武成浩;基于桩土共同作用理论的高层结构地震反应分析与抗震性能评估方法研究[D];北京交通大学;2010年
5 何伟;地下结构地震响应及其与地表建筑的影响研究[D];大连理工大学;2011年
6 常磊;结构地震能量反应分析及其在超高层巨型框架结构中的应用研究[D];合肥工业大学;2011年
7 王伟;地震动的山体地形效应[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
8 郭晓云;汶川地震反应谱研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
9 谢志南;波动数值模拟人工边界的稳定问题[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
10 唐晖;地震波动数值模拟及稳定性研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王松;大型沉箱码头的非线性动力反应分析[D];长沙理工大学;2010年
2 巩朝;拱梁组合体系桥梁的地震反应分析[D];长沙理工大学;2010年
3 陈凯亮;速度脉冲型地震地面运动强度表征参数研究[D];湘潭大学;2010年
4 张立杰;地下水工隧洞地震响应的数值模拟研究[D];昆明理工大学;2010年
5 胡艳玲;高烈度地区超高层钢框架—支撑结构体系研究[D];昆明理工大学;2010年
6 赵华祥;大型下穿结构抗震响应研究[D];昆明理工大学;2010年
7 敖辉;小震下某超高层钢结构框架—支撑体系的效率研究[D];昆明理工大学;2010年
8 王志强;西昌昔格达组的动力特性研究[D];昆明理工大学;2009年
9 宋智元;基于宁洱地震场地地震动反应分析[D];昆明理工大学;2009年
10 蒋先贵;绵竹市文家沟滑坡过程三维离散元模拟研究[D];中国地质大学(北京);2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王灵,吕西林;双塔楼弱连接连体高层建筑结构抗震性能研究[J];四川建筑科学研究;1999年03期
2 郑永来,刘曙光,杨林德,童峰;软土中地铁区间隧道抗震设计研究[J];地下空间;2003年02期
3 黄雨;叶为民;唐益群;陈天聆;;上海软土场地的地震反应特征分析[J];地下空间与工程学报;2005年05期
4 邬鑫,朱晞;近场地震的速度脉冲效应及简化冲击回归公式的检验[J];北方交通大学学报;2003年01期
5 倪永军,朱晞;近断层地震的加速度峰值比和反应谱分析[J];北方交通大学学报;2004年04期
6 肖化文;邓肯-张E-B模型参数对高面板坝应力变形的影响[J];长江科学院院报;2004年06期
7 刘军,王丹民,王铁光;土-结构相互作用的非线性反应[J];东北大学学报;2002年09期
8 王志良;韩清宇;;粘弹塑性土层地震反应的波动分析法[J];地震工程与工程振动;1981年01期
9 廖振鹏,杨柏坡,袁一凡;暂态弹性波分析中人工边界的研究[J];地震工程与工程振动;1982年01期
10 王开顺;地基阻抗与结构地震反应[J];地震工程与工程振动;1985年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 门进杰;不规则钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计理论和方法[D];西安建筑科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 齐文浩;土层地震反应分析方法的比较研究[D];中国地震局工程力学研究所;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余建宁,沈晓红;建筑结构新技术的应用[J];今日科技;1997年04期
2 要宇;浅议高层建筑防火设计[J];科技情报开发与经济;2004年05期
3 李桂荣;王国荣;郭恩栋;;泰安市高层建筑震害预测[J];世界地震工程;2006年03期
4 陈宇;;建筑给水减压阀设计、安装及维护要点[J];科技资讯;2006年19期
5 李艳鹏;;浅谈钢结构的发展趋势[J];科技资讯;2008年10期
6 刘玉芹;;浅谈高层建筑转换层混凝土施工技术[J];科技信息;2008年26期
7 何炜明;;高层建筑中钢筋混凝土结构设计分析[J];科技资讯;2008年31期
8 何志坚;;浅谈高层建筑的电气设计与施工[J];黑龙江科技信息;2009年29期
9 王微;朱志强;;高层建筑的强度控制[J];民营科技;2009年08期
10 叶永康;;浅谈高层建筑深基坑支护施工技术[J];科技资讯;2009年21期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李杰臣;苏园园;;浅析高层建筑结构抗震设计[A];土木建筑学术文库(第13卷)[C];2010年
2 张胜;程伟丽;;浅谈高层建筑安装施工的协调与配合问题[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2008)[C];2008年
3 郑照东;楚储航;;高层建筑承台大体积混凝土施工[A];土木建筑学术文库(第12卷)[C];2009年
4 李光旭;潘雨顺;陈承辉;;高层建筑空调制冷最佳实际设计负荷研究[A];第九届全国冷水机组与热泵技术学术会议论文集[C];1999年
5 梁枢果;;可调液体—质量阻尼器对高层建筑侧移—扭转风振响应的控制[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1998年
6 周坚;;带有刚性转换层的高层建筑静力简化计算[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1994年
7 夏虹;;加压送风系统设计中的几点问题[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会资料集[C];2008年
8 刘洁;李仁忠;王昌翰;;基于地面激光扫描技术的高层建筑变形监测[A];中国测绘学会第九次全国会员代表大会暨学会成立50周年纪念大会论文集[C];2009年
9 段孟永;;高层建筑结构用钢浅析[A];河南省土木建筑学会2009年学术大会论文集[C];2009年
10 王惠清;秦爽;王文英;张守亮;赵翠香;;论高层新建建筑物的防雷施工监督与管理[A];天气、气候与可持续发展——河南省气象学会2010年年会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 宋延涛通讯员 刘洪涛 王向华;德州市区“长”高了[N];德州日报;2007年
2 马继锋;高层建筑:赤峰城市发展的划时代标志[N];赤峰日报;2007年
3 本报记者 杨纯红;我国专家在高层建筑沉降计算方面取得重大突破[N];中华建筑报;2009年
4 胥倩雯 本报记者 靳勇;我市部分高层建筑障碍灯缺失[N];大庆日报;2009年
5 科建;高层建筑混合结构技术课题通过验收[N];中国建设报;2010年
6 ;遭遇高层建筑火灾疏散自救“走”为上策[N];建筑时报;2008年
7 崔鲸涛;“空中红线”限高上海[N];中华建筑报;2003年
8 张建平 贵州省黔东南州公安消防支队防火处;浅谈现代高层建筑火灾疏散行为及设计[N];法制生活报;2009年
9 粟玉萍;高层建筑夜间能否“流光溢彩”?[N];南充日报;2007年
10 兰州消防支队永登县公安消防大队 唐虎;高层建筑安全疏散设计[N];甘肃法制报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈静;带裙房高层建筑的半主动逻辑控制[D];武汉理工大学;2003年
2 燕辉;复杂体型高层建筑风荷载及风振响应研究[D];浙江大学;2004年
3 覃力;日本高层建筑研究[D];同济大学;2006年
4 葛忻声;高层建筑刚性桩复合地基性状[D];浙江大学;2003年
5 孙健;高层建筑筒中筒结构箱形基础下CFG桩复合地基性状研究[D];中国地质大学(北京);2005年
6 郑朝荣;高层建筑风荷载吸/吹气控制的数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 郑朝荣;高层建筑风荷载吸/吹气控制的数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 陆建忠;分段变截面高层建筑被动控制的随机分析[D];华南理工大学;1995年
9 张靖岩;高层建筑竖井内烟气流动特征及控制研究[D];中国科学技术大学;2006年
10 王菲;地基土—高层建筑相互作用的动态子结构法[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张继文;远场地震动作用下土—结构相互作用对深厚土层上高层建筑的影响[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
2 俞静;高层建筑基础大体积混凝土的温度与温度裂缝研究[D];武汉理工大学;2003年
3 谢霏;筒体—桩筏基础共同作用的研究[D];武汉理工大学;2003年
4 但学文;高层建筑消防设施维护管理研究[D];重庆大学;2005年
5 肖伟;多塔高层建筑结构地震反应分析[D];重庆大学;2003年
6 晏致涛;高层建筑基础设计智能决策支持系统研究[D];重庆大学;2002年
7 李骁春;高层建筑地下室侧墙温度裂缝机理及控制技术[D];河海大学;2004年
8 杨韬;不同剪力墙力学模型的程序在高层建筑结构分析中的比较研究[D];四川大学;2003年
9 张智;高层建筑系统化结构概念设计研究[D];西北工业大学;2005年
10 郭仕群;设置偏心支撑的不规则高层建筑抗震性能研究[D];西南交通大学;2004年
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