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基于合理地震动输入的土—结构动力相互作用体系抗震性能研究

余义华  
【摘要】: 长期以来,建筑结构抗震设计中的地震反应分析多采用刚性地基假定,计算模型常仅考虑上部结构,大量的理论分析和研究表明,在地基土质较软的情况下,地基-基础-上部结构动力相瓦作用对结构物的动力特性具有十分重要的影响,其地震响应将发生显著的变化。广大研究者和工程技术人员在实践中已经意识到将上部结构和基础考虑作为一相互作用的整体进行设计的必要性和优越性。本文工作将围绕地基-基础-上部结构共同作用这一课题作进一步探讨,侧重于不同地震波输入下刚性地基上部结构动力反应的差异,试图通过计算分析得出能较好反映相互作用体系动力特性的刚性地基地震波输入,与相互作用体系计算结果对比,为考虑成层地基-桩基-上部结构动力相互作用的抗震设计提供一定的理论依据和设计建议。本文共分为五章,分别做了如下工作: 1、回顾了土-结构动力相互作用的理论研究工作的发展历史、各种研究方法以及本领域的一些主要研究问题,并特别介绍了本领域的研究成果在国内外抗震设计规范中的应用。 2、主要介绍了野外大比例桩-上-上部框架结构模型试验研究方面的情况,主要包括模型所在场地土动力特性室内实验、野外模型制作以及试验中测点布置、各项动力试验的基本情况等。 3、运用通用有限元软件ANSYS建立了野外大比例试验模型的三维有限元分析模型,并详细介绍了模型建立的方法以及采用的计算方法的计算思路等数值分析的各个环节。然后对分析模型进行了若干工况的数值模拟,并与试验现场所得数据进行对比分析,验证本文有限元计算模型的可靠性和准确性。 4、对野外大比例模型试验场地进行自由场地震反应分析以获得刚性地基模型的地表输入,并对自由场地震反应的一些现象和规律作简单分析。 5、根据前两章所建模型及计算数据,采用多种工况对刚性地基模型及桩-上部框架结构动力相互作用体系进行地震反应分析,并比较采用不同地震波输入下刚性地基模型上部结构动力反应的差异,得出能较好反映相互作用体系动力特性的刚性地基输入,与相互作用体系动力反应的计算结果进行对比,得出一些规律性的认识。最后改变相互作用体系的一些参数进行计算分析,对一些规律性的结果进行总结。


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