地面建筑群地震响应的二维数值分析研究

来源 :南华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alexzhujun
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随着城市化进程,城市用地愈发紧张,建筑密度越来越大,且二类高层民用建筑在新建建筑中所占的比例也越来越高,城市密集建筑群的抗震安全极其重要。目前的抗震设计与研究大多仅针对单栋建筑进行,仅考虑孤立建筑结构的地震响应,而事实上大多数时候建筑物并不是单独存在的,城市中建筑物周边存在大量的其他建筑结构,紧密分布的相邻建筑在地震中不可避免地的存在极其复杂的相互作用,即结构-土-结构相互作用(Structure-Soil-Structure Interaction,SSSI效应)。现今相关研究尚属于起步状态,常常通过简化模型材料等方式进行分析,多数未考虑非线性材料,且均未考虑静力作用下的初始应力状态,为了更准确的研究结构-土-结构相互作用对结构造成的影响,本文选取了Ⅱ类和Ⅲ类两种场地,利用ABAQUS软件,结合庄海洋教授已开发的非线性土体本构,建立了单栋模型和多种间距比(建筑间距与建筑基础宽度的比值)的两栋和三栋钢筋混凝土筏板-框架结构二维有限元模型,并以此为研究对象,通过静-动力耦合有限元模拟计算,从峰值加速度、层间位移角、剪力峰值三个宏观参数进行分析,探讨间距、栋数对结构-土-结构相互作用效应的影响,并对比分析不同位置的建筑结构受结构-土-结构相互作用的影响区别,主要结果表明:(1)结构-土-结构相互作用对地震时结构的加速度峰值、层间位移角、剪力峰值响应影响显著,均可产生有利或不利的影响。其中对峰值加速度影响最为不利,最大影响达到34.48%。对层间位移角最大值影响基本趋于有利,最大影响为-21.08%。对剪力峰值最大影响系数为-71.45%,最不利影响系数为18.97%。(2)SSSI效应对三个参数的影响特征各不相同。SSSI效应对峰值加速度的影响更多受间距比控制,其中在间距比为1和2的时候,SSSI效应对结构峰值加速度反应最为不利。而结构层间位移角反应受地震波种类影响更多,其中高频成分越多的地震波会使层间位移角最大值出现楼层向上移动。剪力峰值反应受结构部位影响更为明显,结构顶底部剪力峰值更容易受SSSI效应的影响。但当间距比大于4时,结构-土-结构相互作用给三个参数带来的影响均可以忽略不计。(3)Ⅲ类场地相对与Ⅱ类场地下,结构-土-结构动力相互作用会给目标结构的峰值加速度、层间位移角、剪力峰值带来更大的影响,且更为不利。
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