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建筑物直接坐落于基岩上的情况少,大多数都建立在土层之上。地基土、基础和上部结构联系紧密,地基土的运动将会影响基础和上部结构的受力和位移,上部结构的振动也会带动下部基础与地基运动,改变地基土和基础的受力状况,反馈到上部结构的受力和位移。地基土、基础和上部结构动力相互作用(简称SSDI)广泛存在建筑结构的抗震设计中。如何有效地评估地震(特别是大地震)时SSDI效应在结构抗震设计的影响,使结构设计更加安全、经济和合理,是我国抗震研究的一项重要任务。目前国内抗震规范对考虑SSDI效应的影响比较粗糙,只是简单地采用与周期相关的折减法计算地震作用下的动力响应,并只考虑8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地的情况。对于Ⅱ类场地,规范并未予以考虑。事实上,当上部结构周期相对于下部场地的特征周期较小(简称相对周期比)时,SSDI效应会很大程度上影响结构的受力状况。如果简单地按照刚性地基设计,结构会存在设计过于保守或不安全两种情况。本文以研究SSDI效应为目的,在室内土槽中建立一个钢框架—桩(筏)基础模型。增减斜撑和人工质量改变上部结构的刚度和重量,形成18种不同试验工况。利用可控低频激振器激振钢框架,相应地输入高斯白噪声、El Centro波、Taft波和上海人工波。利用数据采集仪、891型放大器和941型拾振器测试钢框架的楼层动力响应。土槽中试验完成后,再把钢框架移动到刚性地基上,进行与土槽中一样的激振试验。旨在研究:考虑SSDI效应后,上部结构在不同相对周期比下,其自振周期、加速度、位移以及底部剪力的变化情况。试验结果分析表明:一、对于结构自振周期,当相对周期比T小于0.80时,随着减小,周期延长率不断增大,SSDI效应愈发明显。而当相对周期比T大于0.80时,周期延长率基本处于1.0附近,结构自振周期放大率小(均小于5%),SSDI效应不够明显。本文拟合出适合Ⅱ类场地结构考虑SSDI效应时的自振周期简化计算公式。二、对于结构底部剪力,当相对周期比小于0.70时,土槽地基中的结构底部剪力比刚性地基上小,且随着的减小,剪力折减率不断增大,可适当地减小上部结构底部剪力。而当相对周期比大于0.70时,土槽地基中上部结构底部剪力可能会比刚性地基上大,如按常规的刚性地基假定计算,结构又会存在安全隐患。本文拟合出适合Ⅱ类场地结构考虑SSDI效应且相对周期比小于0.70时底部剪力折减系数的计算公式。三、对于结构顶层位移,试验表明土槽地基中的位移峰值均较刚性地基上大。当相对周期比小于0.80时,随着减小,位移放大率不断增大;而当相对周期比T大于0.80时,顶层位移放大率小。本文拟合出Ⅱ类场地结构考虑SSDI效应时顶层位移放大系数的计算公式。