通过群桩-土-偏心结构振动台试验分析群桩与地基的响应

通过对群桩-土-偏心结构相互作用体系振动台试验,分析了结构偏心效应对相互作用体系自振特性、地基振动和桩基变形的影响规律。试验结果表明:地基土的加入使得相互作用体系前两阶自振频率相差增大,平扭振动耦联程度降低,体系阻尼比明显增加;结构偏心效应增大了角桩的加速度响应,高出同深度边桩测点10～15%,桩身振动频率特性较场地土有明显差别;角桩变形幅度较边桩更为突出,桩长范围内角桩应变峰值始终大于边桩测点,两者相差在桩顶附近达到最大;桩间土承担了部分扭转效应,角桩较边桩应变增幅约为对应位置筏板位移增幅的一半;土的动力放大特性与以往研究规律相近,结构偏心效应对地基整体振动产生的影响不很明显;桩土界面动力响应与筏板平动位移时程相对应,且随深度的增加而逐步增大。     

桩-土-结构动力相互作用的线弹性地震反应分析

采用集中质量法(简化模型)，用ANSYS软件作为桩—土—结构动力相互作用分析的工具，建立了小震下钢筋混凝土剪切型结构考虑桩—土—结构动力相互作用效应的计算模型，进行了桩—土—结构相互作用线性体系的模态分析，研究了考虑桩—土—结构相互作用体系的自振特性；进行了小展下桩—土—结构相互作用体系弹性地震反应时程分析，研究了土—结构动力相互作用效应对结构地震反应的影响；得出如下结论；考虑桩—土—结构相互作用效应后，结构体系的自振特性及结构的地震反应将有所改变。     

平面不对称结构非弹性地震反应分析的平扭耦联Bouc-Wen模型

综合考虑强度退化、刚度退化、捏拢效应等典型滞回特性的影响,建立了双向地震作用下平面不对称结构非弹性地震动力响应分析的平扭耦联Bouc-Wen模型.该模型采用圆形屈服面来描述双向抗侧恢复力之间的耦合效应,而采用锥体或球体屈服面来描述双向抗侧和抗扭恢复力之间的耦合效应,并结合69条强震记录,定量地分析了平扭耦联效应对平面不...     

偏心形式对偏心结构扭转耦联地震响应的影响

质量偏心和刚度偏心是结构偏心的两种重要形式,从单层无阻尼结构体系地震作用下的一般振动方程出发,推导得到了不同偏心形式的结构考虑地震动扭转分量时的振动方程。在此基础上,编制相应程序对典型算例进行了数值计算,分析了结构的偏心形式、偏心率、侧扭周期比、结构周期、结构尺寸以及地震动扭转分量对偏心结构扭转耦联地震响应的影响规律。分析结果表明:结构的偏心形式对结构扭转耦联响应影响较大,不可忽视,同时地震动转动分量对结构平扭耦联响应也存在一定的影响。     

平扭耦联隔震体系的简化模型及有关参数变化的计算分析

本文根据隔震结构的动力学特点，提出了空间平扭耦联隔震结构简化计算模型，该模型仅有四个自由度，做定性分析和近似计算十分方便，力学概念明确可靠，文中并对这种体系的动力特性和反应，采用反应谱方法进行分析计算。还对平扭耦联隔震结构的重要特征参数对结构的动力特性和动力反应的影响，进行了较为全面的分析研究。     

偏心结构减震设计中粘弹性阻尼器的优化布置

偏心结构在地震作用下的扭转效应过大会导致结构抗震性能的退化,加速结构的破坏。为有效控制偏心结构在地震作用下的平扭耦联反应,根据粘弹性阻尼结构的性能与特点,采用3种不同的控制函数对偏心结构进行了阻尼器的优化布置,并以一个6层的偏心结构为例,比较了不同控制函数下结构的减震效果。结果表明,3种不同的目标控制函数均可有效控制偏心结构的平扭耦联效应,减小结构的扭转反应,所得结果可为实际工程粘弹性阻尼器的优化布置提供有益参考。     

考虑土-结构相互作用的高层建筑抗震分析

本文采用通用有限元程序ANSYS,针对上海地区一例土-箱基-高层建筑结构进行了三维有限元分析,计算中土体的本构模型采用等效线性模型,利用粘一弹性人工边界作为土体的侧向边界,并研究了土体边界位置、土性、基础埋深、基础形式以及上部结构刚度等参数对动力相互作用体系动力特性及地震反应的影响。     

偏心结构非线性地震反应分析的一种简化方法

本文建立了基于结构状态方程和偏心结构体系的层剪力-扭矩等效屈服EYST面概念的求解平扭耦联非线性地震反应的分离-予估-修正递推算法，编制了相应的计算程序。通过与三个单层偏心结构模型的破坏性地震模拟试验结果的对比，验证了小变形阶段平-扭耦联地震反应算法的实用性和可靠性。算例表明，该程序数据处理量小，运算快捷，便于应用。     

风荷载作用下的土-结构动力特性分析

结构的动力特性直接影响到动力荷载的作用效应。动力特性分析中,土体的影响不可忽视。与地震荷载不同,动风荷载自结构向土体传播,土体的惯性力可以忽略。无质量地基法可以满足针对风荷载的土-结构动力分析的要求。本文首先推导土-结构动力相互作用的运动方程,在此基础上,以剪力墙箱型基础结构为基本分析对象,确定有限地基域的范围,分析土-结构整体动力特性。认为：足够的基础埋深,可以有效控制建筑物的摆动;为控制建筑物的动力特性,可以采取措施适当使地基土增加一定的刚度;如何在上部结构的质量和刚度之间建立对应关系以控制土-结构系统的动力特性,有待进一步研究。     

桩-土-结构相互作用弹塑性地震反应分析

采用动力有限元时程分析方法，以多高层框架结构为对象，研究了水平地震作用下桩-土-结构相互作用时上部结构弹塑性动力特性和规律。结果表明，弹塑性分析和弹性分析引起的结果有较大的差异；考虑弹塑性相互作用后柱的剪力、轴力和弯矩在不同的楼层有放大现象，按折减方法来考虑相互作用并非总是安全的，柱的剪力、轴力、弯矩和等效应力的折减系数沿楼层变化曲线不尽相同，应引起注意。     

单轴平扭耦联基础隔震结构动力简化分析

为了建立单轴平扭耦联基础隔震结构的动力简化分析方法,探讨了影响结构扭转反应的参数取值规律,首先基于层单元模型,通过假定上部结构楼层回转半径、偏心距、弹力半径相等,推导了单轴平扭耦联基础隔震结构线性化的动力计算方程;其次,运用该简化分析方程,通过一算例进行了动力响应的参数分析。结果表明:调整隔震层刚心使其与上部结构质心位置接近,可显著降低偏心隔震结构扭转反应;增大隔震层刚度半径及阻尼半径可有效减少或抑制结构扭转反应;所建简化分析方程能有效模拟偏心隔震结构动力响应。     

平扭耦联隔震体系隔震支座阻尼分布影响分析

为了研究铅芯橡胶隔震支座的阻尼分布对平扭耦联隔震体系隔震效果的影响,本文对一个三层两跨钢框架,通过调整上部结构负重块位置及下部铅芯橡胶隔震支座的分布位置,进行不同偏心工况下平扭耦联隔震体系地震模拟振动台试验,获得了不同偏心工况、不同阻尼分布情况下结构位移和加速度的时程曲线。试验和分析表明:隔震层阻尼中心与上部结构的质心位置接近,或者增大隔震层的阻尼半径,可显著地降低上部结构的扭转反应。     

考虑土-结构相互作用的上海中心大厦地震反应

采用ANSYS有限元软件建立土-桩-上海中心大厦相互作用简化模型.其中,桩土区采用等效模型,近域土体定为塑性区,用DP模型模拟;外围的土域定为弹性区,用超单元来模拟.对考虑土,桩-结构相互作用的整体结构和以刚性地基为假定的上部结构分别进行地震反应分析,并完成了比较.最后,在整体结构中提取上部结构与下部结构处的加速度反应与原地震波叠加,形成修正地震波,为输入修正地震波能考虑相互作用因素来分析相同结构的精细模型地震反应提供了条件.     

Some analytical results on lateral dynamic stiffness for footings supported on hysteretic soil medium

The nonlinearity of the soil affects soil–structure interaction to a considerable extent. For a reliable and safe analysis of soil interaction effects on the dynamic response of structures, a more realistic and relatively straightforward method incorporating the nonlinear hysteretic nature of the underlying soil–foundation system needs to be developed. The present paper models the soil–foundation system as a single degree of freedom spring–dashpot system with nonlinear hysteresis in form of elasto-perfectly plastic behavior. Analytical results for the lateral dynamic stiffness on footing have been presented. An example study has been carried out in case of circular footings. It is shown how the analytical results can be used to get a preliminary idea of the lateral dynamic stiffness of footings on a soil medium prior to a detailed computational geo-mechanics analysis provided the static nonlinear load–deformation characteristic of the soil medium is known and can be modeled by a hysteretic elasto-plastic behavior. The corresponding results are presented in a graphical form. The results have been computed showing parametric variations with the change in the amplitude and dimensionless frequency of the non-dimensional excitation force. Analytical results are also presented for the asymptotic cases at low and very high values of dimensionless frequency parameter.     

地铁荷载下隧道周围粉性土变形的22因子设计

为研究地铁荷载作用下饱和粉性土的累积塑性变形特性,针对上海地铁10号线国权路附近的饱和粉性土进行多功能GDS循环三轴试验,考虑振动频率、动应力幅值对累积塑性应变的影响。试验结果表明:相同振动频率下,动应力幅值越大产生的累积塑性应变就越大;相同动应力幅值条件下,频率越小产生的累积塑性应变就越大。采用2~2因子设计法进行分析,得到振动频率、动应力幅值及振动频率与动应力幅值互作等因素均对累积塑性应变有显著影响。通过回归分析理论,建立考虑振动频率、动应力幅值及振动频率与动应力幅值互作等因素的累积塑性应变的非线性方程,并对方程进行检验。该研究成果能为控制地铁运营产生的沉降提供有价值的理论依据。     

结构-基础-土-河流相互作用地震反应分析

为了研究不同基础形式下河水对成层软土地基上建筑物地震反应的影响,构建了结构-基础-土-河水体系动力相互作用的非线性完全有限元计算模型,在考虑土体重力的前提下,对筏片基础、桩筏基础、箱形基础、桩箱基础相互作用体系进行了时域数值分析。计算结果表明,建筑物靠近河水时,筏基和箱基体系顶部位移发生了向河水一侧的偏移,而采用桩基和桩箱基础时其偏移度明显减小。同种基础形式下,建筑物距河水越远,其框架剪力峰值越大,而不同基础形式的同种工况,桩箱基础时柱剪力最大,筏片基础时最小。单纯筏基和箱基时,基础周围土体均大量进入塑性,上部结构仍保持弹性;而采用下部有桩基础的筏基或箱基时,地基土体只有很少量进入塑性,上部框架结构进入了塑性。     

Dynamic soil–structure interaction of coupled shear walls by boundary element method

For a class of civil engineering structures, that can be accurately represented by ‘coupled shear walls’ (CSWs), a discrete model for the analysis of the dynamic interaction with the underlying soil is proposed. The CSWs, with one or more rows of openings, rest on a rigid foundation embedded in the elastic or viscoelastic half-space. A hierarchical finite element model based on an equivalent continuum approach is adopted for the structure. A frequency-domain boundary element method is used to represent the half-space. Finally, the set of equations governing the response of the coupled soil-structure system to harmonic lateral loads acting on the structure is also given. The frequency deviation effect with respect to the fixed-base structure and the effects of radiation and material damping in the soil are presented for different characteristics of the structure and different soil properties.     

Discrete model for dynamic through-the-soil coupling of 3-D foundations and structures

An efficient discrete model for predicting the dynamic through-the-soil interaction between adjacent rigid, surface foundations supported by a homogeneous, isotropic and linear elastic half-space is presented. The model utilizes frequency-independent springs and dashpots, and the foundation mass, for the consideration of soil–foundation interaction. The through-the-soil coupling of the foundations is attained by frequency-independent stiffness and damping functions, developed in this work, that interconnect the degrees of freedom of the entire system of foundations. The dynamic analysis of the resulting coupled system is performed in the time domain and includes the time lagging effects of coupled dynamic input due to wave propagation using an appropriate modification of the Wilson-θ method. The basic foundation interaction model is also extended to the evaluation of coupled building-foundation systems. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.