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层状剪切模型箱是土-结动力相互作用振动台试验中的重要设备。针对地下结构非一致地震作用振动台阵试验，设计了能够在相互垂直的两个方向上均满足层间剪切变形的模型箱，并利用自由场振动台试验结果对模型箱性能进行了检验，提出采用2-范数偏差方法对模型箱边界效应进行了定量分析和对比。结果表明，所研制的模型箱性能良好，能够正确模拟原型场地的水平地震动特性，采用2-范数偏差方法能够较好地描述模型箱的边界效应。