城市复杂场地-建筑（群）地震动力相互作用模拟研究

论文摘要

近年来,随着国内城市用地的日益紧张以及轨道交通的快速发展,建筑（群）建于复杂场地中的情况越发普遍。然而建筑的大量修建多未经历强震考验,对其位于复杂场地条件下可能出现的破坏区域与破坏位置工程界缺乏相应的评估,因而地震对城市建筑（群）及周围复杂局部场地的影响愈发受到重视。局部场地包括含特殊地形和不均匀地质的天然场地以及地下车站、隧道、综合管廊等人工场地。由于地震波在传播过程中会使局部复杂场地沿边界产生次生波源,次声波与入射波的叠加使得城市建筑与局部场地地震动力相互作用的地震反应更加复杂。目前城市建筑与其近场场地的地震相互动力放大作用已被越来越多的震害调查和科学研究所证实。故有必要研究地震作用下复杂场地-城市相互作用（即SCI效应）,服务震前防灾减灾规划和震后快速救援,对减轻城市地震灾害风险具有非常重要的意义。本文采用地铁衬砌隧道与层状沉积盆地两种典型复杂局部场地条件,分别通过间接边界元与粘弹性边界波动有限元模拟方法,研究了地铁衬砌隧道-邻近建筑、层状沉积盆地-建筑群的地震动力相互作用。首先采用间接边界元法计算了地铁衬砌隧道-邻近建筑地震动力相互作用,然后采用ANSYS有限元软件中的谐响应分析与瞬态分析研究了层状沉积盆地-城市建筑群地震动力相互作用。研究表明:（1）建筑物与邻近地铁隧道存在着明显的相互作用,整体动力反应规律取决于隧道,建筑物之间的空间位置关系、隧道埋深、入射波的频率和角度等因素。隧道位于建筑物正下方时,刚性衬砌隧道对上部结构主要表现为隔震效应;隧道位于建筑物左侧时,隧道对建筑顶部位移有明显放大效应,最大可放大约40%。同时隧道应力也明显增大,最大可放大约43%。因此实际中需根据隧道-建筑物的空间位置关系,适当调整衬砌隧道与沿线建筑物的抗震设防水平。（2）建筑群数量、建筑间距、超高层建筑的存在对层状沉积盆地-城市建筑群地震动力相互作用均有一定的影响。建筑群的存在使得层状沉积盆地-建筑群产生相干效应,易导致盆地位移响应幅值的空间重分布。整体上会减弱沉积盆地的地震响应,最大可减小50%左右。盆地的存在对建筑群的影响较为复杂,频率较低时,盆地中心建筑群的地震动位移响应较大。实际工程中应尽量避免建筑群建在盆地中心处附近。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 符瞻远

导师: 刘中宪

关键词: 间接边界元,黏弹性边界有限元,衬砌隧道,沉积盆地,建筑群

来源: 天津城建大学

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

单位: 天津城建大学

分类号: TU435

DOI: 10.27355/d.cnki.gtjsy.2019.000001

总页数: 104

文件大小: 9684K

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