检索结果-内蒙古大学图书馆

地震工程学报 2019年第6期41卷 1574-1580页

作者：韩冰陈少林梁建文南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016 天津大学建筑工程学院土木工程系天津300072

采用间接边界元法,研究结构-土-结构动力相互作用对结构系统频率的影响。数值分析表明,与不考虑相邻结构的结果相比,结构-土-结构动力相互作用可能增大或减小结构的系统频率,SH波垂直入射时,影响程度达5%,SV波垂直入射时,影响程度达3%... 详细信息

采用间接边界元法,研究结构-土-结构动力相互作用对结构系统频率的影响。数值分析表明,与不考虑相邻结构的结果相比,结构-土-结构动力相互作用可能增大或减小结构的系统频率,SH波垂直入射时,影响程度达5%,SV波垂直入射时,影响程度达3%。随着结构间距离的增大,结构-土-结构动力相互作用对结构系统频率的影响程度并不单调下降,还与场地的动力特性和结构的动力特性有关。结构-土-结构动力相互作用对结构系统频率的影响可能对结构健康监测结果造成一定影响,值得注意。

关键词：结构-土-结构动力相互作用结构健康监测系统频率 SH波 SV波

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相邻建筑物结构-土-结构动力相互作用研究进展

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科技导报 2015年第24期33卷 106-113页

作者：高艳华宋俊磊潘旦光吴顺川北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 核工业第五研究设计院郑州450052

城市建设发展迅速,高层建筑群逐渐增多,相邻建筑物结构-土-结构动力相互作用问题日益突出。提出了场地-结构群动力相互作用概念,介绍了土-结构和结构-土-结构动力相互作用的研究历史;从试验研究、力学模型、研究方法及研究成果等方面,... 详细信息

城市建设发展迅速,高层建筑群逐渐增多,相邻建筑物结构-土-结构动力相互作用问题日益突出。提出了场地-结构群动力相互作用概念,介绍了土-结构和结构-土-结构动力相互作用的研究历史;从试验研究、力学模型、研究方法及研究成果等方面,综述了相邻建筑物结构-土-结构动力相互作用研究进展。

关键词：土-结构动力相互作用相邻建筑结构-土-结构动力相互作用地震反应

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考虑结构—土—结构动力相互作用的重力坝地震响应分析

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水利水电技术 2018年第10期49卷 52-58页

作者：柳玉印尹训强大连久鼎特种建筑工程有限公司辽宁大连116023 大连大学土木工程技术研究与开发中心辽宁大连116622

为研究地震作用下相邻新、老重力坝的彼此相互作用对响应的影响规律,基于阻尼溶剂抽取法(Damping Solvent Extraction Method,简称DSEM)模拟无限地基辐射阻尼效应的思想,建立了新坝—土—老坝动力相互作用模型,并推导了具体的数值实现... 详细信息

为研究地震作用下相邻新、老重力坝的彼此相互作用对响应的影响规律,基于阻尼溶剂抽取法(Damping Solvent Extraction Method,简称DSEM)模拟无限地基辐射阻尼效应的思想,建立了新坝—土—老坝动力相互作用模型,并推导了具体的数值实现公式。进而运用UPFs的二次开发特点,通过创建用户单元在ANSYS中实现了所开发模型的嵌入。最后,结合工程实际条件,探讨了地震作用下老坝拆除前后对新建重力坝动力响应的影响规律。计算结果表明:老坝的存在降低了新坝在地震动作用下的动水压力的大小,在老坝拆除前后对新坝的动力特性分布规律影响较小,而对于幅值有一定的影响。本模型表现出了良好的工程适用性,结合通用有限元软件丰富的结构单元模型及非线性分析能力可开展类似工程的抗震安全评价分析。

关键词：结构-土-结构动力相互作用地震响应分析阻尼溶剂抽取法重力坝

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考虑结构—土—结构动力相互作用的竖向不规则框架结构的抗震性能研究

考虑结构—土—结构动力相互作用的竖向不规则框架结构的抗震性能...

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作者：朱博全广州大学

学位级别：硕士

随着土-结构动力相互作用研究的不断深入,国内外越来越多的研究指出在地震作用下相邻建筑物之间会通过地基土产生相互作用,而且建筑物之间间距越近这种相互作用会越发显著。随着经济及人口的不断增长,我国建筑用地日益紧张,密集建筑群... 详细信息

随着土-结构动力相互作用研究的不断深入,国内外越来越多的研究指出在地震作用下相邻建筑物之间会通过地基土产生相互作用,而且建筑物之间间距越近这种相互作用会越发显著。随着经济及人口的不断增长,我国建筑用地日益紧张,密集建筑群不断增多,地震发生时相邻建筑物之间的相互作用将变得无法忽视,但我国的抗震规范并没有考虑结构-土-结构动力相互作用的影响。目前钢筋混凝土框架结构是我国多高层建筑中广泛使用的结构形式,为了满足现今建筑结构功能和美观上的要求,这种框架结构还出现了各种竖向不规则布置形式。由于竖向不规则结构具有容易出现应力集中并导致结构发生严重破坏的缺陷,因此其发生地震损坏的概率远高于其它形式的建筑结构。尽管结构设计能够满足目前抗震规范的相关要求,但由于忽略了结构-土-结构动力相互作用的影响,无法全面评估竖向不规则框架结构的抗震性能,有可能增加结构的未知风险。针对上述问题,本文选取各种震害报告及研究指出的易损性差而又大量存在的底部不规则及中部不规则两种竖向不规则框架结构作为研究对象,采用有限元软件OpenSEES建立结构-土-结构动力相互作用有限元模型,通过动力弹塑性时程分析下结构的顶点位移、顶点加速度、基底剪力、层间位移角等宏观参数来全面了解结构-土-结构动力相互作用下两种竖向不规则框架结构的抗震性能,最后采用结构地震易损性分析方法全面评估结构-土-结构动力相互作用影响下竖向不规则框架结构的实际抗震性能,以保障竖向不规则框架结构在考虑结构-土-结构动力相互作用影响下的安全性。以下为本文的主要研究内容及结论:(1)找出改变结构-土-结构动力相互作用效应的关键影响参数,明确结构-土-结构动力相互作用模型中上部结构的最不利布置形式。采用—12层规则钢筋混凝土框架结构作为研究对象,针对结构-土-结构动力相互作用模型中周边结构和目标结构的间距及周边结构的体量大小两个对结构-土-结构动力相互作用影响效应起决定性作用的因素,运用通用有限元软件OpenSEES对结构模型进行动力弹塑性时程分析,从目标结构的顶点位移、顶点加速度、基底剪力、层间位移角等宏观参数的变化综合分析结构-土-结构动力相互作用对规则框架结构抗震性能的影响规律和影响程度。研究表明,结构-土-结构动力相互作用影响下结构的动力响应要大于土-结构动力相互作用情况与地基刚接情况;当相邻结构与目标结构的间距为0.25倍目标结构基础宽度且相邻结构的体量为1.0倍目标结构体量时,结构-土-结构动力相互作用效应达到最大。(2)探讨竖向不规则框架结构在考虑结构-土-结构动力相互作用下抗震性能的变化。在原有规则框架结构的基础上,设计了实际工程中常见的底部不规则和中部不规则两种易损性差而又大量存在的竖向不规则框架结构,并在结构-土-结构动力相互作用影响效应达到最大的结构布置情况下,针对不规则框架结构与规则框架结构的地震响应差异及不规则框架结构在地基刚接、土-结构动力相互作用、结构-土-结构动力相互作用3种情况下的地震响应差异,对所设计的竖向不规则框架结构模型进行基于OpenSEES的动力弹塑性时程分析,从目标不规则框架结构的顶点位移、顶点加速度、基底剪力、层间位移角等宏观参数的变化全面分析结构-土-结构动力相互作用对常用竖向不规则框架结构抗震性能造成的影响。研究表明,底部不规则及中部不规则框架结构在土-结构动力相互作用下结构的地震响应均大于地基刚接情况,而结构-土-结构相互作用情况又比土-结构动力相互作用情况的地震响应要大。在土-结构相互作用及结构-土-结构相互作用影响下不规则结构的顶点位移、基底剪力和层间位移角增大的幅度均比规则结构增大的幅度要大,而底部不规则结构增大的幅度又要大于中部不规则结构;而对于结构的顶点加速度,土层的存在会使得这一响应变小,但不规则结构比规则结构变小的幅度减小。(3)基于地震易损性的结构-土-结构动力相互作用对竖向不规则框架结构抗震性能影响分析。对所研究的规则、底部不规则、中部不规则3种不同形式的框架结构进行地震易损性分析,分别建立其在地基刚接、土-结构相互作用、结构-土-结构相互作用3种情况下的地震易损性曲线,从概率层面全面评估在不同地震强度下土-结构相互作用及结构-土-结构相互作用对3种不同形式框架结构抗震性能的影响。研究表明,在不同极限破坏状态下,土-结构相互作用情况下3种不同形式框架结构的地震易损性曲线始终略大于地基刚接情况,而结构-土-结构相互作用情况的地震易损性曲线又始终大于土-结构相互作用情况,且明显大于地基刚接情况,因此忽略结构-土-结构相互作用的影响会低估竖向不规则框架结构超越不同破坏状态的失效概率,从而增加竖向不规则框架结构的破坏风险。

关键词：结构-土-结构动力相互作用竖向不规则框架结构地震易损性分析

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场地动力特性对土—结构动力相互作用的影响

场地动力特性对土—结构动力相互作用的影响

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作者：韩冰天津大学

学位级别：博士

多年来,土-结构动力相互作用一直是地震工程学科的基本问题之一。近地表的土体多为层状的,但已有的研究成果很少系统地分析场地动力特性的影响。因此研究场地动力特性对土-结构动力相互作用的影响具有重要的理论意义和工程价值。沿海地... 详细信息

多年来,土-结构动力相互作用一直是地震工程学科的基本问题之一。近地表的土体多为层状的,但已有的研究成果很少系统地分析场地动力特性的影响。因此研究场地动力特性对土-结构动力相互作用的影响具有重要的理论意义和工程价值。沿海地区土层多为饱和的,孔隙中流体的存在影响结构的动力响应。因此本文采用间接边界元方法,基于三维埋置刚性基础-多质点模型,分析SV、SH、P1波入射时层状饱和场地的动力特性对土-结构体系动力响应的影响。研究表明,饱和场地的动力特性对结构体系动力响应有显著影响,随着土层厚度的增大和基岩与土层刚度比的减小,结构位移响应峰值大小及峰值的频率逐渐减小;孔隙流体的存在影响结构位移响应的峰值大小和峰值频率,本文算例中差别可达20%和7%;基础表面出现非常显著的孔隙水压;孔隙水压的峰值频率与基础水平线位移的峰值频率非常接近。当结构间距离较近时,结构之间通过土体相互影响产生结构-土-结构动力相互作用。因此本文采用间接边界元法,建立刚性埋置基础-上部结构的二维模型,研究了平面SH和SV波入射下,场地动力特性和结构间距离对结构-土-结构体系动力响应的影响规律。研究表明,虽然结构动力响应的主要特征与结构自身的动力特性相关,但相邻结构的影响不可忽略,结构-土-结构动力相互作用可显著增大结构动力响应幅值,增大幅度达40%,并引起峰值频率偏移;且由于场地动力特性的影响,层状场地中结构-土-结构效应明显大于均匀场地,尤其是土层较薄或基岩刚度较大时;另外,结构间距离对结构-土-结构体系动力响应幅值的影响并不是单调的,与场地及结构的动力特性密切相关;SV波入射时基础水平,摇摆及竖向运动耦合,结构-土-结构动力相互作用效应比SH波入射时更复杂。

关键词：场地动力特性土-结构动力相互作用刚性基础层状饱和场地三维模型平面波结构-土-结构动力相互作用

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地震激励下土—柔性基础—上部结构动力相互作用解析解

地震激励下土—柔性基础—上部结构动力相互作用解析解

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作者：金立国天津大学

学位级别：博士

土-结构动力相互作用问题是地震工程研究领域中的基本问题之一,而基于柔性基础的土-结构动力相互作用的研究比基于“刚性基础”假定的土-结构动力相互作用的研究更具有实际意义。然而目前国内外关于柔性基础所做的研究还很少,基础刚度... 详细信息

土-结构动力相互作用问题是地震工程研究领域中的基本问题之一,而基于柔性基础的土-结构动力相互作用的研究比基于“刚性基础”假定的土-结构动力相互作用的研究更具有实际意义。然而目前国内外关于柔性基础所做的研究还很少,基础刚度对于土-结构动力相互作用的影响规律亟待深入研究。本文分别采用均匀半空间中二维埋置半圆形柔性基础-单质点模型、复合基础-单质点模型等不同分析模型,使用波函数展开法研究了平面SH波入射下土-结构动力相互作用问题,获得了各模型基础响应与上部结构相对响应的解析解,并进一步深入研究了基础刚度对于系统响应与系统频率的影响规律。虽然本文使用的分析模型较为简单,但在一定程度上能够揭示基础刚度对土-结构动力相互作用影响的基本规律。理论分析表明,基础刚度对于基础响应和上部结构相对响应有明显影响。当基础具有明显柔性时,基础响应的峰值比刚性基础相应结果大,并且当波斜入射时,基础会出现较大的出平面扭转响应;上部结构相对响应的峰值总是小于刚性基础相应结果,且系统频率会产生向低频的偏移现象。基础内的相对变形会进一步在结构内引起按刚性基础假定分析时所没有的附加内力。若上部结构的质量和刚度均较大,即便基础的刚度比土大很多倍(基础剪切波速为土的100倍),基础也不能近似认为是刚性基础,此时结构内依然存在较明显的附加内力。在结构-土-结构动力相互作用中考虑基础刚度的影响时,系统响应与基础刚度、基础间距、入射角等因素密切相关,即便是两基础距离大于10倍基础尺寸时,两基础之间依然存在较明显的相互作用,两基础各自的系统频率也会围绕单独柔性基础的系统频率产生一定的摆动。

关键词：土-结构动力相互作用结构-土-结构动力相互作用柔性基础复合基础单自由度体系均匀半空间波函数展开法 SH波

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考虑周边建筑影响的地铁车站地震响应特性及简化抗震分析方法研究

考虑周边建筑影响的地铁车站地震响应特性及简化抗震分析方法研究

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作者：邱滟佳北京交通大学

学位级别：博士

城市轨道交通是大城市和特大城市大容量快速公共交通体系的核心解决方案,城市轨道交通基础设施的建设已成为国家发展的重大需求。近年来,随着城市轨道交通基础设施建设的进一步加快,及轨道交通网密度的不断加大,大量地铁车站需要建在各... 详细信息

城市轨道交通是大城市和特大城市大容量快速公共交通体系的核心解决方案,城市轨道交通基础设施的建设已成为国家发展的重大需求。近年来,随着城市轨道交通基础设施建设的进一步加快,及轨道交通网密度的不断加大,大量地铁车站需要建在各种建筑物密集的区域,为城市轨道交通地下结构的地震响应分析和抗震设计带来了新的挑战。与单一车站不同,邻近地面建筑地铁车站除了会受到场地变形的影响外,地面建筑在地震过程中产生的惯性力也会通过场地传递给车站。考虑周边建筑影响的地铁车站地震响应分析具有重要科学意义和应用前景。鉴于此,本文通过整体模型的动力平衡分析、邻近地面建筑地铁车站的子结构分析、参数化分析和实例的数值模拟分析等方法,针对当前地铁车站-场地-地面建筑动力相互作用方面研究的不足,重点研究了邻近地面建筑地铁车站地震响应特性和简化抗震分析方法两个关键问题,为复杂城市环境下地铁车站的抗震设计提供建议和方法。主要内容和研究成果有以下几个方面:(1)从整体模型和子结构模型出发对地铁车站-场地-地面建筑的动力相互作用问题进行理论分析,从运动相互作用和惯性相互作用的角度揭示了邻近地面建筑地铁车站地震响应的机制——从产生机制上,邻近地面建筑地铁车站的地震响应可以分解为由场地运动引起的运动相互作用和由地面建筑振动引起的惯性相互作用。(2)通过参数化分析讨论了周边建筑动力特性、地铁车站结构形式、地下-地上结构相对位置、地震动输入特性、场地条件等因素对邻近地面建筑地铁车站地震响应中运动相互作用和惯性相互作用的影响,系统地探究了考虑周边建筑影响的地铁车站地震响应特性。(3)以地震响应机制为切入点,基于大型三维数值模拟分析探究了邻近地面建筑地铁车站地震响应的三维空间特性。通过对车站横向及纵向不同位置内力和变形的分析,得到了邻近地面建筑地铁车站地震响应横向(侧墙比中柱更受影响,站厅层靠近建筑一侧的侧墙最受影响)及纵向(地面建筑对车站的纵向影响范围包括“核心区域”及其两侧约7倍柱间距的“过渡区域”)的空间特性。(4)基于非线性静-动力耦合模型,探究了在强震作用下邻近地面建筑地铁车站的破坏机制和破坏模式。通过与单一车站的结果进行对比,得到地面建筑对车站非线性发展规律的影响及邻近地面建筑地铁车站的抗震薄弱环节(车站站厅层靠近地面建筑一侧的侧墙)。(5)根据邻近地面建筑地铁车站地震响应的机理及特性,分别从整体模型和子结构模型出发推导得到两种考虑周边建筑影响的地铁车站横截面简化抗震分析方法。新方法在邻近地面建筑地铁车站的地震响应分析中,具有“更高的计算精度、更安全的结构设计、更少的消耗时间以及更快的分析过程”的优势。(6)将横截面拟静力抗震分析方法推广至三维,得到邻近地面建筑地铁车站的“三维反应加速度法”和“二加二维等效分析方法”。两种邻近地面建筑地铁车站的三维拟静力抗震分析方法设计结果偏于安全、计算精度较高,且可以大幅度降低三维抗震分析的难度。(7)根据邻近地面建筑地铁车站地震响应的三维空间特性提出一种基于截断模型的局部分析方法。局部分析方法能在保证计算精度的同时,极大地降低计算难度,提高三维抗震设计的效率。

关键词：地铁车站高层建筑地震响应结构-土-结构动力相互作用运动相互作用惯性相互作用拟静力方法非线性

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典型框架结构与剪力墙结构间SSSI效应非线性有限元分析

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南华大学学报（自然科学版） 2023年第4期37卷 51-59,82页

作者：油恩禄龙慧汪博豪郭璟仪丘志杰南华大学土木工程学院湖南衡阳421001 南华大学高性能特种混凝土湖南省重点实验室湖南衡阳421001

以典型的框架结构和剪力墙结构为研究对象,在考虑初始静力条件、结构-土体非线性特征的条件下进行二维有限元分析,研究了不同地震动作用下不同类型结构间结构-土-结构相互作用(structure-soil-structure interaction,SSSI)的响应特征。... 详细信息

以典型的框架结构和剪力墙结构为研究对象,在考虑初始静力条件、结构-土体非线性特征的条件下进行二维有限元分析,研究了不同地震动作用下不同类型结构间结构-土-结构相互作用(structure-soil-structure interaction,SSSI)的响应特征。研究表明:1)地震中框架结构和剪力墙结构对SSSI效应的表现不同,且各部位的动力响应存在较大差异。2)中栋与边栋的动力响应表明结构存在相对有利的位置,并且受到结构类型和地震动频谱特性的影响有不一致的规律。3)SSSI效应受地震动频谱特性影响较大,随着低频成分的增多结构响应更为不利,远场波作用下结构安全需要重视。

关键词：结构-土-结构动力相互作用地震响应有限元分析结构相对位置

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埋深比对地铁车站与临近多层建筑峰值加速度响应的影响

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南华大学学报（自然科学版） 2023年第6期37卷 15-23页

作者：汪博豪龙慧丘志杰刘璐瑶南华大学土木工程学院湖南衡阳421001 南华大学高性能特种混凝土湖南省重点实验室湖南衡阳421001

为了对城市密集建筑区的抗震设计提供理论依据和参考,以三层三跨岛式车站和多层框架建筑为研究对象,采用有限元软件Abaqus对层状场地中由地铁车站与两个框架结构所组成的左右对称模型进行数值模拟实验,分析了不同埋深比对结构-土-结构... 详细信息

为了对城市密集建筑区的抗震设计提供理论依据和参考,以三层三跨岛式车站和多层框架建筑为研究对象,采用有限元软件Abaqus对层状场地中由地铁车站与两个框架结构所组成的左右对称模型进行数值模拟实验,分析了不同埋深比对结构-土-结构相互作用(structure-soil-structure interaction,SSSI)效应的影响规律。结果表明,在地震作用下,当地铁车站埋深比小于等于1.5时,地铁车站与临近多层框架建筑间的SSSI效应对车站下半部分和上方框架结构所产生的不利影响值得重视;在埋深比增大过程中,临近建筑对车站上半区域的有利影响以及对车站整体的其他影响逐渐减弱,而车站对临近建筑的影响会整体趋向有利;地震动的频谱特性是地铁车站与临近多层建筑间地震反应的主要影响因素之一。

关键词：结构-土-结构动力相互作用地震加速度响应埋深比非线性

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