多高层RC框架与滨海地区软弱地基土耦合体系抗震分析

多高层RC框架与滨海地区软弱地基土耦合体系抗震分析

论文摘要

土-结构相互作用对软弱地基土上的多高层建筑地震响应有显著的影响。目前关于软弱地基上土-结构相互作用的研究,主要是针对一般软土。而滨海地区软弱土作为一类特殊的场地土,相比于一般软土,其强度、刚度等力学性质有所不同,这些差异将导致考虑土-结构相互作用后的上部结构地震响应发生变化。目前针对滨海地区软弱地基上土-结构相互作用的研究相对不足。本文首先建立了滨海软土场地RC框架的土-结构耦合体系抗震非线性分析数值模型;然后通过数值计算,研究滨海软土场地自由场地震动特性和考虑土-结构相互作用后多高层RC框架基底输入地震动特性;最后分析了滨海软土场地土-结构相互作用对多高层RC框架结构地震响应的影响,并基于我国现行规范,结合滨海软土场地特性,提出该类场地上多高层RC框架考虑土-结构相互作用后地震作用折减的计算方法。主要研究内容和成果如下:1.总结了滨海软土场地土-结构耦合体系抗震非线性分析数值建模方法及相关理论。基于现有相关研究成果,深入讨论了土体材料和上部结构非线性、地基土平面尺寸和边界、地基土有限元网格划分、系统阻尼、基础与地基土接触方式以及地震波的选择与输入方式等技术细节,最终建立了适用于滨海软弱土场地多高层RC框架土-结构耦合体系抗震非线性分析的数值模型。2.基于数值模型,首先研究了滨海软土场地的自由场地震动特性,然后分别以4层和10层的结构算例为代表,研究了多、高层RC框架结构受土-结构相互作用影响后的结构基底地震动特性,重点讨论了耦合模型中结构基底地震动和对应自由场地地表地震动幅值和频谱特性的差异,为揭示滨海软土场地土-结构相互作用对上部多高层RC框架结构的影响机理提供理论基础。3.基于数值模型,计算滨海软土场地多高层RC框架考虑土-结构相互作用后结构各层加速度响应和层间侧移响应,分析了土-结构相互作用对上部结构具体地震响应的影响规律。最后基于我国《建筑抗震设计规范》,提出了适用于滨海软土场地多高层RC框架考虑土-结构相互作用后的地震作用折减计算方案,为抗震设计提供参考。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景与意义
  •   1.2 研究方法
  •     1.2.1 理论分析
  •     1.2.2 试验研究
  •   1.3 国内外研究现状
  •     1.3.1 数值模型
  •     1.3.2 土-结构相互作用对结构基底地震动的影响
  •     1.3.3 土-结构相互作用对结构地震响应的影响
  •   1.4 本文研究目的与主要内容
  • 第二章 土-结构相互作用耦合体系抗震分析建模方法
  •   2.1 引言
  •   2.2 MSC.Marc分析平台简介
  •   2.3 土-结构耦合体系抗震分析模型
  •     2.3.1 地基土本构模型
  •     2.3.2 人工边界理论
  •     2.3.3 滨海软土有限元网格划分与计算精度分析
  •     2.3.4 系统阻尼
  •     2.3.5 土和结构的接触
  •   2.4 地震波选择
  •     2.4.1 地震波反演
  •     2.4.2 两种选波方案对比
  •   2.5 模型校核
  •     2.5.1 试验概况
  •     2.5.2 数值模型
  •     2.5.3 结果对比
  •   2.6 小结
  • 第三章 土-结构相互作用对结构基底地震动的影响
  •   3.1 引言
  •   3.2 多高层RC框架土-结构耦合体系抗震分析模型
  •     3.2.1 多高层RC框架数值模型
  •     3.2.2 地基土模型
  •     3.2.3 整体有限元模型
  •     3.2.4 地震波选择
  •   3.3 自由场地地震动分析
  •     3.3.1 计算工况
  •     3.3.2 地震动幅值
  •     3.3.3 地震动频谱
  •   3.4 土-结构相互作用对结构基底地震动的影响
  •     3.4.1 工况定义
  •     3.4.2 土-结构耦合体系模态分析
  •     3.4.3 考虑土-结构相互作用后结构基底地震动幅值
  •     3.4.4 考虑土-结构相互作用后结构基底地震动频谱
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 结构地震响应分析
  •   4.1 引言
  •   4.2 数值模型信息
  •   4.3 楼层绝对加速度响应分析
  •   4.4 层间侧移响应分析
  •   4.5 滨海软土场地考虑土-结构相互作用后结构地震作用折减计算
  •     4.5.1 现行规范相关规定
  •     4.5.2 规范折减方案原理
  •     4.5.3 剪力折减系数改进方案
  •   4.6 本章小结
  • 第五章 结论与展望
  •   5.1 研究内容与结论
  •   5.2 后续研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表论文
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王尧

    导师: 缪志伟,蒋珂

    关键词: 土结构相互作用,滨海软土,框架,地震响应,剪力折减

    来源: 东南大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地质学,建筑科学与工程,建筑科学与工程

    单位: 东南大学

    分类号: TU435;TU352.11

    DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.001447

    总页数: 93

    文件大小: 4811K

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