随着计算手段和试验条件的提高，目前国内外对于桩(基础)-土-结构物的研究遵循着理论先行，合理配置实验相辅验证的思路；但关于相应的工程抗震概念设计方法较少，整个体系各部、各构件的量化研究工作也甚少，加之规范条文对共同作用所能提供的依据也仅限于经验估计，可能会给计算造成较大误差而难以满足工程需要。开展(桩)土-结构相互作用体系的计算理论研究，并以振动台模型为计算模拟对象，对进一步定性、量化分析群桩-土-高层结构(PGSS)体系的动力相互作用的规律和效果，而有效运用至工程实际中有着重要的理论和现实意义。 本研究的主要内容是结合土-基础-结构的相互作用的实质，针对动力作用下桩承结构体系的自身属性，开展全域内的三维群桩-土-上部结构的动力有限元数值模拟，这其中包含结构与桩(承台基础)动力特征以及与近、远场土域耦合等方面的综合考虑分析，并为实际的工程设计提供合理、有效的计算模型。其主要技术思路及工作内容如下： 根据远域2D、3D单向、双向及三向耦合映射无限单元计算式以适应边区及角区土域的划分，不仅能与各种平面、空间有限单元耦合，而且还能与周围的单向及多向无限元保持位移协调以形成二维、三维全匹配型有限-无限映射单元。实现了对无限体的全域不遗漏计算，其单元网格亦可根据需要进行任意规则或不规则划分，可用于半无限地基上的经典问题数值分析、土-弹性基础板(筏)相互作用分析以及遭受轴、剪、弯等荷载作用形式的单(群)桩-土静力反应计算，以为后续的动力分析打下基础。 在无限单元静态分析的基础上，提出了土-基础相互作用动态分析方法，导出了具有不同波动组合位移衰减型式的二维、三维谐振无限元，计算了置于弹性半空间上、层状半空间上遭受谐振力条形基础和三维刚性圆盘的无量纲位移函数随频变化曲线。在桩基静态分析的基础上，进一步建立了土-桩基础相互作用动态分析模型，并将其应用到单、群桩的动力计算中；采用有限元与谐振无限元耦合方法描述了竖向、水平及弯矩谐振作用下具有底部有限节点固定，周边无限边界的端承单、群桩及具有无限制边界、全域无限元的摩擦单、群桩在不同土性中的动力反应。 当上部结构类型复杂，土层属性复杂、桩数较多且基桩布置不均时，给群桩-土-结构的平面取榀分析或三维计算带来一定困难；而若直接取土的实体单元而建立的整体有限元模型进行动力分析，则在目前的计算条件下其计算过程是难以为继的，一般需要分成两步法来实施：因此，需对桩-土子结构系统进行适当简化，才能快速而有效地反映结构各部件SSI效应。结合简化阻抗法思想和有限元方法各自的优点，提出了几种均质/层状地基中，考虑复杂群桩-土效应的简化全三维结构动力有限元计算方法：采用连续分布的弹簧-阻尼动力文克梁桩土模式与结构有限元法，建立了不考虑桩-土-桩相互作用的桩(筏)-土-高层结构时域分析模型；结合三维相互作用结构的二步动力有限元分析，导出了考虑群桩刚体、惯性效应作用时的结构相互作用时程积分方程式，引入具有桩(筏)-土阻抗特性的弹阻单元来描述不同群桩布置、土层状况因素对体系反应的参与作用的考虑群桩效应的相互作用结构体系模型；结合频域内桩土子结构的简化线性、非线性动力文克尔梁理论，引入各种具有S-R阻抗特征的弹阻单元作为桩-桩、桩周土近、远域以及土-筏基础之间的一种反馈力边界，形成了既能反映了桩土基础的柔性参与，又极大降低了模型解题规模的考虑桩-土-桩非线性相互作用的近、远域整体PGSS体系模型。 结合本所已实施完成的地基-结构室内振动台模型试验，以各种简化等代动力有限元模型对体系的模态特征以及相应的时程反应开展数值计算分析，通过上部结构刚度、构件布置、群桩、基础及土层属性的变化来反映相互作用因素对SSI效应的影响，并作出简单的强度、刚度以及延性变形对比，以加强共同作用理论应用的概念设计。由于桩基结构的特殊性，一些关于土-结构物体系的一般性特点可能会有所弱化或更显著，甚至出现不同的新特征。本研究模型对于不同的群桩-土体系以及上部结构特征其结果并不一定具有普适性，但通过“一对一”的工程具体进行计算后归纳出其共性，是能对今后相互作用的结构设计规范化过程有所裨益的。 本研究的目的在于建立起一种为在抗震设计中较为精确地考虑上、下部结构共同作用的数值计算概念，以提高结构设计人员依据结果对相互作用问题有更进一步的认识；考虑到且桩基-土体的参与对结构动力反应的贡献是不同的，对于一些规范中未作相互作用验算要求的结构型式在一定的桩土条件下可能反而会有更强的动力相互作用效应，而按一般概念上的单纯根据位移的增大或加速度的减少来判别共同作用的产生大小是不合理的，本研究试图通过不同结构体系的数值计算，引入群桩相互作用的结构一体化设计，从而可以从量化和定性两方面来较简捷、准确地预估体系的共同作用效应程度。