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高层建筑结构-地基动力相互作用效果的振动台试验对比研究 总被引：10，自引：1，他引：10
本文通过对高层建筑结构－地基动力相互作用体系和刚性地基上高层建筑结构的振动台模型试验成果的对比分析，研究了相互作用对结构动力特性和地震反应的影响。结果－地基动力相互作用使结构频率减小，阻尼增大；相互作用体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线不同，基础处存在平动和转动；在地震动作用下考虑相互作用的结构加速度、层间剪力、弯矩以及应变通常比刚性地基上的情况小，而位移则比刚性地基上的情况大。 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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对广州地区一例地基-基础-隔震板柱结构动力相互作用体系进行了计算分析.通过与常规设计方法及非隔震体系的比较,研究了该体系地震反应的变化规律,并分析了阻尼比、地基土特性、基础刚度、基础型式、基础埋深、土体深度、上部结构刚度和地震波等因素对相互作用体系动力特性及地震反应的影响. 相似文献
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对结构-土相互作用体系中结构基础底面积和结构基础埋深对体系地震反应的影响进行了研究.基于有限元分析方法建立了结构-土相互作用三维计算模型,通过改变结构底面积及基础埋深在不同地震动下进行了地震反应分析.结果表明,考虑相互作用时,在同一种地震动作用下,结构顶层总位移及基础转动随着结构底面积的增大而明显减小,上部结构本身位移在总位移中所占比例随着底面积的增加而增大;底面积相同,结构顶层总位移及基础转动均随着埋置深度的增大而减小,上部结构本身位移在总位移中所占比例随着埋置深度的增加而增大.比较不同特性的地震动,不同底面积及埋深结构顶层总位移、基础转动、基础平动和结构自身位移的变化规律趋势相同. 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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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。 相似文献
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相邻结构-地基-土相互作用的分支模态实用研究 总被引：2，自引：0，他引：2
本文在提出模态综合二步分析法研究相邻结构－地基－土相互作用的基础上,采用振动特性和实际结构相同的模拟结构,求得上,下部之间的耦合项,将耪合项和地震动一起组成修正地震动,以此作为刚性基础的结构抗震的分析的地震输入,本文为利用专业程序进行相邻结构－地基－土相互作用抗震分析提供了新的途径。 相似文献
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结合典型工程实例，采用在土体侧向边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟，在平面应变单元和桩体梁单元连接处用约束方程的方法进行节点耦合、满足连续条件，选择桩、土、荷载参数，用整体有限元方法进行桩－土－结构相互作用体系的地震反应分析。重点讨论了三种不同的上部结构刚度对桩基地震内力的影响，得到了在水平地震荷载作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移，且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。关键词：上部结构刚度改变；桩－土－结构相互作用；弹性－阻尼边界；地震反应分析 相似文献
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《震灾防御技术》2022,17(4):643-650
利用振动台模型试验和有限元数值模拟的方法对土质地基-群桩-钢框架结构体系动力相互作用的规律和特征进行研究,并讨论了基桩长径比对于体系动力相互作用特征的影响。试验地基土体模型为均匀粉质黏土,剪切波速约为213 m/s;群桩基础由9根长2.0 m、直径0.1 m的基桩3×3对称布置;上部结构模型简化为三层钢框架结构。本文研究结果表明:土-桩-钢框架结构体系的阻尼比相较固定基础情形有所增加,输入相同地震动时其地震反应小于固定基础情形;动力相互作用体系中运动相互作用的贡献与惯性相互作用相当,不应忽略;随着基桩长径比的增大,运动相互作用增大,钢框架结构的加速度反应增大。 相似文献
11.
基于水平摇摆阻尼系统模型，建立土-层间隔震结构简化分析模型，将地基土等效到上部结构，推导得到简化模型动力特性参数表达式，并通过对结构周期比及振型参与位移进行分析，讨论质量比及土体剪切波速对层间隔震结构自振特性的影响规律。利用虚拟激励法及均匀调制非平稳随机响应分析方法，分别从时域和频域角度分析不同场地条件下SSI效应对层间隔震结构的振动响应影响。结果表明：在刚性地基下，结构质量比对结构周期比及振型参与位移的影响较小，SSI效应放大了各子结构响应，尤其对下部子结构响应影响最大，各子结构在场地土差异下变化明显，软土场地下各子结构响应变大。 相似文献
12.
设计并完成了野外大比例(1:2)土-箱形基础-框架结构相互作用系统顶部小幅激振试验.通过改变上部结构质量和基础侧限埋深,激振试验得到了同一基础不同上部结构质量与同一上部结构不同基础侧限埋深等5种工况下相互作用对系统自振频率及箱形基础阻抗函数的影响.由试验结果分析可知,当上部结构质量增加时,上部结构与土体间的相对刚度降低,相互作用对系统自振频率的影响减弱;同时由于上部结构和基础间惯性相互作用的影响,基础阻抗函数随上部结构质量的增加而增加.随着基础侧限埋深的减小,基础刚度降低,相互作用体现得更加明显.与理论结果相比,无侧限埋深基础的平动和转动基础阻抗值和理论值吻合较好.由于基础侧边回填土剪切模量小于基础底部土体剪切模量,所以同理论值相比试验得到的基础侧限埋深对基础阻抗影响系数相对较小. 相似文献
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设计并完成了野外大比例(1∶2)土-箱形基础-框架结构相互作用系统顶部小幅激振试验。通过改变上部结构质量和基础侧限埋深,激振试验得到了同一基础不同上部结构质量与同一上部结构不同基础侧限埋深等5种工况下相互作用对系统自振频率及箱形基础阻抗函数的影响。由试验结果分析可知,当上部结构质量增加时,上部结构与土体间的相对刚度降低,相互作用对系统自振频率的影响减弱;同时由于上部结构和基础间惯性相互作用的影响,基础阻抗函数随上部结构质量的增加而增加。随着基础侧限埋深的减小,基础刚度降低,相互作用体现得更加明显。与理论结果相比,无侧限埋深基础的平动和转动基础阻抗值和理论值吻合较好。由于基础侧边回填土剪切模量小于基础底部土体剪切模量,所以同理论值相比试验得到的基础侧限埋深对基础阻抗影响系数相对较小。 相似文献
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Nonparametric techniques for estimation of wave dispersion in buildings by seismic interferometry are applied to a simple model of a soil–structure interaction (SSI) system with coupled horizontal and rocking response. The system consists of a viscously damped shear beam, representing a building, on a rigid foundation embedded in a half‐space. The analysis shows that (i) wave propagation through the system is dispersive. The dispersion is characterized by lower phase velocity (softening) in the band containing the fundamental system mode of vibration, and little change in the higher frequency bands, relative to the building shear wave velocity. This mirrors its well‐known effect on the frequencies of vibration, i.e. reduction for the fundamental mode and no significant change for the higher modes of vibration, in agreement with the duality of the wave and vibrational nature of structural response. Nevertheless, the phase velocity identified from broader band impulse response functions is very close to the superstructure shear wave velocity, as found by an earlier study of the same model. The analysis reveals that (ii) the reason for this apparent paradox is that the latter estimates are biased towards the higher values, representative of the higher frequencies in the band, where the response is less affected by SSI. It is also discussed that (iii) bending flexibility and soil flexibility produce similar effects on the phase velocities and frequencies of vibration of a building. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Inelastic displacement ratios (IDRs) of nonlinear soil–structure interaction (SSI) systems located at sites with cohesive soils are investigated in this study. To capture the effects of inelastic cyclic behavior of the supporting soil, the Beam on Nonlinear Winkler Foundation (BNWF) model is used. The superstructure is modeled using an inelastic single-degree-of-freedom (SDOF) system model. Nonlinear SSI systems representing various combinations of unconfined compressive strengths and shear wave velocities are considered in the analysis. A set of strong ground motions recorded at sites with soft to stiff soils is used for considering the record-to-record variability of IDRs. It is observed that IDRs for nonlinear SSI systems are sensitive to the strength and the stiffness properties of both the soil and the structure. For the case of SSI systems on the top of cohesive soils, the compressive strength of the soil has a significant impact on the IDRs, which cannot be captured by considering only the shear wave velocity of the soil. Based on the results of nonlinear time-history analysis, a new equation is proposed for estimating the mean and the dispersion of IDRs of SSI systems depending on the characteristic properties of the supporting soil, dimensions of the foundation, and properties of the superstructure. A probabilistic framework is presented for the performance-based seismic design of SSI systems located at sites with cohesive soils. 相似文献
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在Simulink环境下对桩-土-结构相互作用系统进行了仿真计算分析,并利用反应谱理论研究了SSI效应对上部结构动力响应的影响.采用集中参数模型考虑桩-土对上部结构的影响,上部结构简化为单质点模型,给出了桩-土-结构系统的状态方程,根据模型状态方程在Simulink环境下建立系统的仿真模型,得到了不同场地条件下SSI效应对上部结构加速度谱与位移谱的影响规律.计算结果表明:位移谱基本保持着“刚性假定＜Ⅰ类场地＜Ⅱ类场地＜Ⅲ、Ⅳ类场地”的规律;加速度谱受场地影响的规律不太明显,但在场地较软、桩基刚度较大时,加速度比刚性假定下的要小,而在其他情况下,加速度则比刚性假定下的要大. 相似文献
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Seismic behaviour of shallow foundations: Shaking table experiments vs numerical modelling 总被引：1，自引：0，他引：1
The capability of a simplified approach to model the behaviour of shallow foundations during earthquakes is explored by numerical simulation of a series of shaking table tests performed at the Public Works Research Institute, Tsukuba, Japan. After a summary of the experimental work, the numerical model is introduced, where the whole soil–foundation system is represented by a multi‐degrees‐of‐freedom elasto‐plastic macro‐element, supporting a single degree‐of‐freedom superstructure. In spite of its simplicity and of the large intensity of the excitation involving a high degree of nonlinearity in the foundation response, the proposed approach is found to provide very satisfactory results in predicting the rocking behaviour of the system and the seismic actions transmitted to the superstructure. The agreement is further improved by introducing a simple degradation rule of the foundation stiffness parameters, suitable to capture even some minor details of the observed rocking response. On the other hand, the performance of the model is not fully satisfactory in predicting vertical settlements. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Hiroshi Kobayashi Keiichi Tamura Shunsuke Tanimoto 《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》2002,22(9-12):1135-1141
In order to improve seismic design technology of bridges, it is necessary to evaluate the vibration characteristics of a bridge–soil system that consists of soil, foundation structure, pier and superstructure. However, there have been few experimental studies on seismic behavior of bridge–soil system. In this paper, we conducted the hybrid vibration experiment on seismic behavior of bridge–soil system, and examined the applicability of hybrid vibration experiment to study seismic response of bridge–soil system. Based on the experiment results, seismic response of bridge was quantitatively studied. 相似文献