高層建筑上部結(jié)構(gòu)、樁基礎(chǔ)與地基土相互作用的地震響應(yīng)分析.pdf

1、對(duì)于上部結(jié)構(gòu)-樁基礎(chǔ)-土這一偶聯(lián)體系的動(dòng)力相互作用,由于涉及到上部結(jié)構(gòu)、群樁、下覆地基等多種因素使得這一課題成為近年來(lái)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和土動(dòng)力學(xué)中最為復(fù)雜的課題之一,引起了結(jié)構(gòu)工程師和巖土工程師的極大興趣。同濟(jì)大學(xué)呂西林等在常規(guī)均勻土上試驗(yàn)的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了分層土-基礎(chǔ)-高層框架結(jié)構(gòu)相互作用體系的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn),這是我國(guó)首次引入較全面的建筑-基礎(chǔ)-地基相互作用室內(nèi)模型試驗(yàn)。湖南大學(xué)尚守平等人通過(guò)框架結(jié)構(gòu)-樁-土結(jié)構(gòu)1/2比例模型動(dòng)力相互作

2、用的野外試驗(yàn)建立了試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)的三維有限元分析模型,通過(guò)對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠?jì)算驗(yàn)證了有限元模型的可靠性。重慶大學(xué)姬淑艷等人探討了土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用對(duì)結(jié)構(gòu)彈塑性變形影響。
　　目前對(duì)樁-土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的數(shù)值模擬,還存在以下問(wèn)題:樁基地震反應(yīng)計(jì)算的簡(jiǎn)化有待進(jìn)一步探討;樁-土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的運(yùn)動(dòng)方程以及分析方法的研究仍待發(fā)展;對(duì)結(jié)構(gòu)與土體本構(gòu)關(guān)系的處理仍處于對(duì)以往經(jīng)驗(yàn)性的選擇;不同類型單元的連接以及樁土體系兩側(cè)人工邊界選取值得商榷

3、;場(chǎng)地材料特性場(chǎng)地材料特性等效及網(wǎng)格劃分還缺乏說(shuō)服力。本文對(duì)某十六層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力有限元分析,討論了土體分層對(duì)樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用的影響,得到了一些對(duì)工程實(shí)際有益的結(jié)論。
　　本文研究大體上以如下步驟進(jìn)行:首先,理論分析部分中簡(jiǎn)單介紹了樁土接觸分析的理論計(jì)算方法。其次,在有限元分析方法的選擇中,具體介紹了接觸分析方法和集中質(zhì)量模型方法,對(duì)比兩種方法優(yōu)劣,選擇集中質(zhì)量模型方法作為本文研究方法。之后,進(jìn)入建模分析階段,本文分

4、三次建模,上部結(jié)構(gòu)采用布置規(guī)則的十六層框架-剪力墻模型,土層選擇參考土左旗某地勘報(bào)告。依據(jù)實(shí)際場(chǎng)地土層情況調(diào)整土層深度建立了模型一;統(tǒng)一土層為礫砂層建立模型二;按常規(guī)設(shè)計(jì)方法不考慮相互作用,底部按完全嵌固考慮建立模型三。建模完畢后,開始各自求解。最后,針對(duì)三個(gè)有限元模型模態(tài)、時(shí)程分析的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。
　　結(jié)果表明土層情況對(duì)上部結(jié)構(gòu)、樁基礎(chǔ)和地基土的地震響應(yīng)情況影響顯著,若能大量開展分析得出相互作用的定量關(guān)系,將會(huì)使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)