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分层土-基础-高层框架结构相互作用体系振动台模型试验研究 总被引：30，自引：6，他引：30
本文设计实现了分层土－基础－高层框架结构相互作用体系的振动台模型试验，再现了地震动激励下上部结构和基础的震害现象和砂质粉土的液化现象。通过试验，研究了相互作用体系地震动反应的主要规律：由于动力相互作用的影响，软土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构－地基相互作用的结构频率，而阻尼比则大于结构材料阻尼比；体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线明显不同，基础处存在平动和转动。土层传递振动的放大或减振作用与土层性质、激励大小等因素有关，砂土层一般起放大作用，砂质粉土层一般起减振隔振作用；由于土体的隔震作用，上部结构接受的振动能量较小，各层反应均较小。上部结构顶层加速度反应组成取决于基础转动刚度、平动刚度和上部结构刚度的相对大小。 相似文献
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采用ABAQUS有限元分析软件,分别对基于刚性地基假定的环板基础、考虑土-结构动力相互作用的环板基础和桩基础超大型冷却塔模型进行了模态分析、弹性和弹塑性时程分析,研究了土-结构动力相互作用和基础形式对超大型冷却塔结构动力特性和地震反应的影响。结果表明:当考虑相同阶数的振型时,刚性地基模型的振型参与质量系数最小。地震作用下,刚性地基模型和桩基础模型的加速度响应、支柱内力、塔壳混凝土主应力等一般比考虑土-结构动力相互作用的环板基础模型偏大,但塔顶水平位移偏小。土-结构动力相互作用比基础形式对冷却塔动力特性以及地震反应的影响更大,且二者对冷却塔竖向振动的影响比水平向大。三种模型计算所获得的冷却塔薄弱部位均集中于支柱,且支柱最大侧移角相差不大。 相似文献
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为了分析软土地基－筏基础核电厂房结构地震反应规律和特征,利用地震模拟振动台开展了软土地基－筏基础－核电厂房动力相互作用问题的试验研究。分别进行了表面水平土体模型和表面凹陷土体模型的运动相互作用试验、地基土－筏基础－核电厂房振动台相互作用试验、核电厂房直接固定在振动台面上的刚性基底振动台试验。试验采用圆形叠层剪切模型箱,地基土模型为某工程场地的均匀粉质粘土,其剪切波速为213 m/s;核电厂房简化为3层框架剪力墙结构模型。试验输入波形为美国核电规范常用的RG1.60反应谱合成得到的人工地震动时程。振动台试验结果对比分析表明:土－结构体系中系统的振动周期和阻尼明显大于刚性基底下结构的振动周期和阻尼;相同地震作用下在土－结构动力相互作用体系中结构加速度明显小于刚性基底下的结构加速度反应;而位移明显大于刚性基底下结构的位移。本文的研究成果可为软土地基建立核岛厂房的适应研究提供参考。 相似文献
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结构-地基动力相互作用体系振动台模型试验研究 总被引：81，自引：20，他引：61
本文设计实现了结构－地基动力相互作用体系的振动台试验,通过试验研究了动力相互作用体系的地震动反应的主要规律,由于动力相互作用的影响,软土地基中相互作用体系的频率远小于刚性地基上不考虑结构－地基相互作用的结构频率,而阻尼比例则远大于结构材料阻尼比,软上地基对地震动走滤波和隔震作用,由于上部结构的振动反馈,基底地震动与自由场地震动不相同,上部结构柱顶加速度反应主要由基础转动引起的摆动分量组成,平均分量次之,而弹性变形分量很小,桩身应变幅值呈桩顶大,桩尖小的倒三角形分布,桩上接触压力幅值呈桩顶小,桩尖大的三角形分布,试验表明,结构－地基动力相互作用对体系地震反应的影响是很是显著的,本试验为验证理论与计算分析的研究成果,改进或提出合理的计算模型和分析方法,提出了丰富的试验数据,为进一步研究奠定的基础。 相似文献
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上部结构与地基相对刚度比对土-结构体系基频影响试验研究 总被引：3，自引：2，他引：1
本文进行了室内刚性地基上和土槽中1:4钢框架模型的顶部牵引释放试验。对采集的信号进行频谱分析,得到不同刚度时刚性地基上钢框架模型的基频和土槽中土-结构体系的基频。比较钢框架在土槽中的基频和在刚性地基上的基频,发现土-结构动力相互作用(SSI)使土-结构体系基频降低,基频折减率最大为29.37%,且基频折减率与上部结构与地基相对刚度比有关,相对刚度比越大,折减率越大。根据试验结果得出钢框架模型基频折减率随上部结构与地基相对刚度比变化拟合公式。本文试验结果还表明即使在Ⅱ类场地上的结构,当上部结构与地基刚度比较大时有必要考虑土-结构动力相互作用。 相似文献
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用ANSYS模拟结构-地基动力相互作用振动台试验的建模方法 总被引：37，自引：6，他引：37
本文以结构－地基动力相互作用振动台模型试验为基础，结合通用有限元软件ANSYS，对结构－地基动力相互作用体系进行有限元计算建模的一些问题作了研究，主要包括柔性土容器的模拟、土体动力本构模型的选用、土体与结构交界面上的状态非线性模型、网格划分、重力的考虑、结构中钢筋的处理以及对称性的应用等。文中给出了利用上述建模方法对结构－地基动力相互作用体系进行计算的一些加速度时程结果，并与试验结果相对照，吻合较好。通过计算分析，验证了简化处理方法的合理性和计算模型的可行性。 相似文献
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主次结构减震特性研究 总被引：1，自引：2，他引：1
本文探讨了主次结构的减震特性以及土－结构相互作用对减震效果的影响，在一定条件下，次结构对主结构有减震作用，其减震效果与主次结构的刚度比和质量比、次结构的阻尼和输入地震动的特性有关，对于多层建筑，次结构既可能减小主结构的加速度，也可能减小其相对位移，对于高层建筑、则主要是减小主结构的相对位移，对于中软至弱地基条件，ＳＳＩ效应明显降低高层建筑的加速度反应；对于中等地基条件，ＳＳＩ效应显著降低次结构对高 相似文献
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结构-地基相互作用体系的动力相似关系研究 总被引：3，自引：4，他引：3
模型试验的动力相似理论是结构试验技术中的一个重要的基础性研究课题。本文设计实现了缩比为1／20和1／10的结构－地基相互作用体系的振动台模型试验，通过对两个模型的试验结果的对比研究。对结构－地基相互作用体系的动力相似关系进行了初步探讨。按照本文的动力模型的设计施工及试验原则进行的模型体系的振动台试验，在结构－地基动力相互作用体系的主要特征和规律方面有较好的相似性。在激励较小阶段和激励较大阶段，两个缩尺模型在动力特性、加速度反应时程以及上部结构的应变反应等方面具有较好的相似关系；但在试验的中间阶段，两者存在明显的差异，影响两个缩尺模型在试验中间阶段的相似性的主要原因是土体在模拟地震激励下的非线性发展程度的差异。 相似文献
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近断层地震动中长周期、短持时和高能量的加速度脉冲将对高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能产生不利影响,考虑土-结构相互作用（SSI效应）后的隔震结构将产生动力耦合效应,可能进一步放大隔震结构地震响应。为此,通过一幢框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的非线性地震响应分析,考察近断层脉冲型地震动作用下框架-核心筒摩擦摆基础隔震结构的层间位移角、楼层加速度和隔震层变形等响应规律,揭示隔震体系的损伤机理。基于集总参数SR （sway-rocking）模型,分析不同场地类别与不同地震动类型对隔震体系动力响应影响规律。结果表明:高层摩擦摆基础隔震结构在近断层脉冲型地震动作用下的减震效果相比普通地震动减震效果变差,楼层剪力、层间位移角和隔震层变形等超越普通地震动作用下的1.5倍;对于Ⅲ和Ⅳ类场地类别,考虑SSI效应使隔震结构的地震响应进一步放大,弹塑性层间位移角随着土质变软增大尤为明显。 相似文献
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土-结构相互作用效应对结构基底地震动影响的试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
利用土与结构动力相互作用振动台模型试验数据,通过各种试验工况下土层表面与基础表面加速度反应的比较,深入探讨了土与结构动力相互作用效应对高层建筑结构基底地震动的影响。从输入地震动频谱特性、输入地震动强度水平和上部结构动力特性3个方面详细分析了与SSI效应对高层建筑基底震动影响程度有关的一些因素。结果表明：SSI效应对高层建筑基底地震动的影响与输入地震波的动力特性有很大关系。在地震动的频谱成分方面,SSI效应对高层建筑基底地震动的影响主要体现为土层表面和基础表面在与输入地震动卓越频率相近处的频谱成分有较大差异;SSI效应对高层建筑基底地震动的影响程度随着输入加速度峰值水平的增加而减小;在某一特定地震波作用下,当上部结构的振动频率与地震地面运动的卓越频率相近时,SSI效应对高层建筑基底地震动的影响较为强烈。 相似文献
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Masoud Moghaddasi Gregory A. MacRae J. G. Chase Misko Cubrinovski Stefano Pampanin 《地震工程与结构动力学》2015,44(11):1805-1821
This paper introduces a simple method to consider the effects of inertial soil–structure interaction (SSI) on the seismic demands of a yielding single‐degree‐of‐freedom structure. This involves idealizing the yielding soil–structure system as an effective substitute oscillator having a modified period, damping ratio, and ductility. A parametric study is conducted to obtain the ratio between the displacement ductility demand of a flexible‐base system and that of the corresponding fixed‐base system. It is shown that while additional foundation damping can reduce the overall response, the effects of SSI may also increase the ductility demand of some structures, mostly being ductile and having large structural aspect ratio, up to 15%. Finally, a design procedure is provided for incorporation of the SSI effects on structural response. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Probabilistic analysis of soil‐structure interaction effects on the seismic performance of structures 
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下载免费PDF全文 This paper revisits the phenomenon of dynamic soil‐structure interaction (SSI) with a probabilistic approach. For this purpose, a twofold objective is pursued. First, the effect of SSI on inelastic response of the structure is studied considering the prevailing uncertainties. Second, the consequence of practicing SSI provisions of the current seismic design codes on the structural performance is investigated in a probabilistic framework. The soil‐structure system is modeled by the sub‐structure method. The uncertainty in the properties of the soil and the structure is described by random variables that are input to this model. Monte Carlo sampling analysis is employed to compute the probability distribution of the ductility demand of the structure, which is selected as the metrics for the structural performance. In each sample, a randomly generated soil‐structure system is subjected to a randomly selected and scaled ground motion. To comprehensively model the uncertainty in the ground motion, a suite of 3269 records is employed. An extensive parametric study is conducted to cover a wide range of soil‐structure systems. The results reveal the probability that SSI increases the ductility demand of structures designed based on the conventional fixed‐based assumption but built on flexible soil in reality. The results also show it is highly probable that practicing SSI provisions of modern seismic codes increase the ductility demand of the structure. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Seismic fragilities of buildings are often developed without consideration of soil-structure interaction (SSI), where base of the building is assumed to be fixed. This study highlights effect of SSI and uncertainty in soil properties such as friction angle, cohesion, density, shear modulus and Poisson's ratio and foundation parameters on seismic fragilities of non-ductile reinforced concrete frames resting in dense silty sand. Three-, five-, and nine-storey three-bay moment resisting reinforced concrete frames resting on isolated shallow foundation are studied and the numerical models for SSI are developed in OpenSees. Three sets of 10 ground motions, with mean spectrum of 100, 500, and 1000 yr return period hazard level (matching EC-8 design spectrum), are used for the nonlinear time history analyses. An optimized Latin Hyper Cube sampling technique is used to draw the sample of soil properties and foundation parameters. The fragilities are developed for the fixed base model and SSI models. However, the fragilities that incorporate the soil parameter and foundation uncertainties are only slightly different from those based solely on the uncertainty in seismic demand from earthquake ground motion, suggesting that fragilities that are developed under the assumption that all soil and foundation parameters at their median (or mean) values are sufficient for the purpose of earthquake damage or loose estimation of structures resting on dense silty sand. But the consideration of the SSI effect has the significant influence on the fragilities compare to the fixed base model. The structural parameter uncertainty and foundation modeling uncertainty are not considered in the study. 相似文献
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In this study, it is intended to determine the effects of soil–structure interaction (SSI) and spatially varying ground motion on the dynamic characteristics of cable-stayed bridges. For this purpose, ground motion time histories are simulated for spatially varying ground motions, depending on its components of incoherence, wave-passage and site-response effects. The substructure method, which partitions the total soil–structure system into the structural system and the soil system, is used to treat the soil–structure interaction problem. To emphasize the relative importance of the spatial variability effects of earthquake ground motion, bridge responses are determined for the fixed base bridge model, which neglects the soil–structure interaction (no SSI) and for the bridge model including the soil–structure interaction (SSI). This parametric study concerning the relative importance of the soil–structure interaction and spatially varying ground motion shows that these effects should be considered in the dynamic analyses of cable-stayed bridges. 相似文献
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为减少直接分析三维大尺度复杂土-结构动力相互作用问题的计算量,提高计算效率,本文直接从波动方程出发,提出了较常规子结构法更简单的两步简化计算过程,即第一步简化上部复杂结构体系为集中质量杆系模型,并求基础处等效输入,第二步通过等效输入求上部结构各位置的动力反应.其中第一步计算主要采用集中质量显式有限单元法结合局部透射人工... 相似文献
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The nonlinear behavior of a soil-foundation system may alter the seismic response of a structure by providing additional flexibility to the system and dissipating hysteretic energy at the soil-foundation interface. However, the current design practice is still reluctant to consider the nonlinearity of the soil-foundation system, primarily due to lack of reliable modeling techniques. This study is motivated towards evaluating the effect of nonlinear soil-structure interaction (SSI) on the seismic responses of low-rise steel moment resisting frame (SMRF) structures. In order to achieve this, a Winkler-based approach is adopted, where the soil beneath the foundation is assumed to be a system of closely-spaced, independent, nonlinear spring elements. Static pushover analysis and nonlinear dynamic analyses are performed on a 3-story SMRF building and the performance of the structure is evaluated through a variety of force and displacement demand parameters. It is observed that incorporation of nonlinear SSI leads to an increase in story displacement demand and a significant reduction in base moment, base shear and inter-story drift demands, indicating the importance of its consideration towards achieving an economic, yet safe seismic design. 相似文献