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基于土与结构相互作用—不同地基条件对结构抗震性能的影响研究

滕超  
【摘要】:我国是一地震多发国家,结构抗震性能的研究一直是工程研究的热点、重点,我国目前的抗震规范,主要建立在刚性地基假定之上进行抗震设计。而土与结构相互作用是客观存在的,随着研究的深入,研究人员越来越重视土与结构的相互作用对结构抗震性能的影响,尤其是软弱地基对结构抗震性能的影响,研究表明软弱层一定程度上有利于结构抗震。另一方面,研究人员针对低矮建筑,通过用橡胶-土(废旧轮胎、橡胶颗粒与土或其他物质的混合物)换填低矮建筑的地基土,设置隔震垫层来达到提高低矮建筑抗震性能的目的。然而,由于橡胶土的承载力较小,不足以承载高层建筑物,不能作为高层结构的隔震垫层,因此本文研究了用橡胶-土换填框架结构桩周土后对结构抗震性能的影响。本文依托”遂宁市河东慈音寺棚户区改造联福小区三期F17地块”项目,通过利用ABAQUS有限元分析软件模拟的方式,基于土与结构的相互作用,研究了不同地基假定、不同土层,对结构抗震性能的影响;针对该项目中涉及的高层桩基础框架结构,研究桩周土局部换填橡胶-土后,对结构体系的抗震性能的影响;研究了不同换填深度的橡胶-土,对结构体系地震响应的影响。主要结论如下:(1)刚性地基假定对于柱底剪应力的分析有其局限性,不能将底部受剪应力分为正剪应力区和负剪应力区两部分,与实际情况不相符,且得出的剪应力值偏大,在结构抗震性能研究中有必要考虑土与结构相互作用的影响;(2)考虑土与结构相互作用后,结构体系的频率降低,周期增大,地震响应降低,软弱层(即淤泥质粘土)会进一步降低结构体系的频率,增大周期,降低地震响应;(3)换填橡胶-土后,结构体系的频率降低,周期增大,地震响应降低,随着橡胶-土深度的增加,结构体系的频率随之降低,周期随之增大,地震响应随之降低;(4)在换填的橡胶-土中,对结构抗震性能提高起到主要作用的是结构外围桩的桩周橡胶-土,且是其中的上部分橡胶-土。


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