土-結(jié)構(gòu)相互作用對軟弱地基土上的多高層建筑地震響應(yīng)有顯著的影響。目前關(guān)于軟弱地基上土-結(jié)構(gòu)相互作用的研究,主要是針對一般軟土。而濱海地區(qū)軟弱土作為一類特殊的場地土,相比于一般軟土,其強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性質(zhì)有所不同,這些差異將導(dǎo)致考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用后的上部結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)發(fā)生變化。目前針對濱海地區(qū)軟弱地基上土-結(jié)構(gòu)相互作用的研究相對不足。本文首先建立了濱海軟土場地RC框架的土-結(jié)構(gòu)耦合體系抗震非線性分析數(shù)值模型;然后通過數(shù)值計算,研究濱海軟土場地自由場地震動特性和考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用后多高層RC框架基底輸入地震動特性;最后分析了濱海軟土場地土-結(jié)構(gòu)相互作用對多高層RC框架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響,并基于我國現(xiàn)行規(guī)范,結(jié)合濱海軟土場地特性,提出該類場地上多高層RC框架考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用后地震作用折減的計算方法。主要研究內(nèi)容和成果如下:1.總結(jié)了濱海軟土場地土-結(jié)構(gòu)耦合體系抗震非線性分析數(shù)值建模方法及相關(guān)理論。基于現(xiàn)有相關(guān)研究成果,深入討論了土體材料和上部結(jié)構(gòu)非線性、地基土平面尺寸和邊界、地基土有限元網(wǎng)格劃分、系統(tǒng)阻尼、基礎(chǔ)與地基土接觸方式以及地震波的選擇與輸入方式等技術(shù)細(xì)節(jié),最終建立了適用于濱海軟... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

強(qiáng)我國濱海城市眾多，且部分濱海地區(qū)抗

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2S-R模型圖在S-R模型的基礎(chǔ)上，經(jīng)過進(jìn)一步的發(fā)展，產(chǎn)生了并列質(zhì)點(diǎn)系模型[12,13]。這種模型將整個土-結(jié)構(gòu)耦合體系分為兩個子體系。一個子體系由上部結(jié)構(gòu)、基儲樁以及附加地基土構(gòu)成，另一個子體系由不受結(jié)構(gòu)影響的多質(zhì)點(diǎn)自由場地土體系構(gòu)成。這時將自由場地土體系視為模型中的土柱，同時該模型可以通過多質(zhì)點(diǎn)來反應(yīng)場地土的分層情況，各層土的質(zhì)量集中于該層土的水平界面。上部結(jié)構(gòu)仍簡化為多質(zhì)點(diǎn)體系，樁的質(zhì)量集中于地基土的個水平土層界面。模型兩個子體系之間通過彈簧-阻尼連接部分相連。并列質(zhì)點(diǎn)系模型相對于傳統(tǒng)的S-R模型有了一定的進(jìn)步，可以考慮地基土的分層問題，同時可以將不受上部結(jié)構(gòu)震動影響的部分土體引入到模型中，一定程度上考慮了土-結(jié)構(gòu)耦合體系的邊界問題。因此并列質(zhì)點(diǎn)系模型精確度更高，相對于其他復(fù)雜的計算模型又簡便易用，因此在實際工程中應(yīng)用較為廣泛。無論是S-R模型或者并列質(zhì)點(diǎn)系模型，其關(guān)鍵都是在確定地基土的參數(shù)，針對此問題Wolf等[14]等經(jīng)過研究確定了一系列確定參數(shù)的方法并對現(xiàn)今眾多國家所用規(guī)范針對土-結(jié)構(gòu)相互作用問題提供了指導(dǎo)。但是該模型仍然只能研究地基土在線彈性范圍內(nèi)的問題，對于地形復(fù)雜的情況，仍然無法進(jìn)行分析。2）子結(jié)構(gòu)法子結(jié)構(gòu)法是土-結(jié)構(gòu)相互作用研究的另一種分析方法，該方法將土-結(jié)構(gòu)耦合體系分為兩個部分，上部結(jié)構(gòu)和地基土。該方法首先計算地基土和上部結(jié)構(gòu)交接處的阻抗與散射特性，然后將這些動力特性作為邊界條件引入上部結(jié)構(gòu)中。Chopra等[15]人是最先在土-結(jié)構(gòu)耦合體系分析中使用這種方法的，他們將地基視為彈性剛度條件，施加在上部結(jié)構(gòu)的有限元模型上，產(chǎn)生了子結(jié)構(gòu)分析法。子結(jié)構(gòu)法的分析步驟分為四步：自由場地反映分析、散射分析、阻抗分析、?

震響應(yīng)進(jìn)行了分析，對比了經(jīng)典振型分解法和非經(jīng)典振型分解法兩種方法計算的地震響應(yīng)的區(qū)別，得出非經(jīng)典振型分解法更嚴(yán)謹(jǐn)，簡便。1993年，林皋等[29]采用多質(zhì)點(diǎn)彈簧-阻尼模型模擬地基土的阻抗特性，建立了土-結(jié)構(gòu)耦合模型，對某8層框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明多質(zhì)點(diǎn)模型比單質(zhì)點(diǎn)模型更為精確。1999年，Padron等[32]提出了半連續(xù)介質(zhì)方法，建立了土-結(jié)構(gòu)耦合體系數(shù)值模型。該方法是對連續(xù)介質(zhì)法進(jìn)行簡化后提出的，可以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析。作者使用這種方法，對某32層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并且將結(jié)果與有限元模型進(jìn)行對比。圖1-3二維模型示意圖2000年，日本學(xué)者Inabaa[33]采用有限元方法對阪神地震日本電信大樓土-結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)進(jìn)行了研究。該研究首先通過有限元方法，由地表處地震動時程計算出基礎(chǔ)地震波時程，用以輸入土-結(jié)構(gòu)耦合體系中。而后，采用二維有限元模擬體系地震響應(yīng)，上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定程度上的簡化，地基土邊界使用了粘彈性邊界，其模型圖如下。結(jié)果表明地基土對上部結(jié)構(gòu)影響明顯，示意圖如圖1-3。2009年，Padron等[32]采用混合元法對建筑群之間的土-結(jié)構(gòu)相互作用進(jìn)行了研究，考慮了相鄰建筑耦合作用對地震響應(yīng)的影響。研究表明相鄰結(jié)構(gòu)之間的距離是影響其地震響應(yīng)的關(guān)鍵因素。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3505538