考虑场地行波效应的三维框架建筑群地震研究

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在土—结构相互作用(SSI)的研究领域中,由于地基阻尼的存在,导致位于土层上的建筑结构的地震动力反应,往往不同于规范中常见的刚性地基假设这一前提下计算出的结果。在当前工程建设中,大规模群体建筑的开发屡见不鲜,目前针对群体建筑的土—结构动力相互作用研究还比较少,对于考虑场地因素的群体建筑动力反应特性还有待更深入的研究。本文基于ANSYS大型通用有限元计算软件APDL语言的二次开发,建立了成片的大规模建筑群体及其场地有限元模型,通过模拟场地底部基岩地震波加载,比较系统的研究了各栋建筑的静力和动力反应特点。本文主要的研究内容如下:(1)分析了土—结构相互作用研究的必要性,总结国内外在SSI问题已有研究成果,归纳出对于SSI问题常见的几类分析方法,并指出在当前SSI研究过程中还存在的一些问题和局限性;(2)针对土-结构相互作用动力分析进行ANSYS二次开发。本文采用了边界条件远置的方法,研究了一致输入、多点输入两种SSI有限元动力分析的计算方法,采用大质量法模拟基岩地震波输入。通过建立节点约束方程、结构—土体接触对单元的方法来提高计算的精确度;研究了ANSYS有限元软件中的土体、混凝土单元本构模型。(3)研究建筑群在不同楼间距变化下,因为重力作用引起的土体不均匀沉降引起的结构构件内力重分布现象的规律。(4)研究SSI模型的数值求解方法,计算了平行地震动输入方向上侧向边界的远置距离L’适用于本模型的合理值,以及有限元网格划分的密度,通过采用不同的地震动输入方式、不同的特性地震波输入,来研究建筑群体的动力反应特性,并对计算结果的规律进行总结归纳。通过考察自由场的振动特性,来分析建筑群动力反应差别的原因。本文的研究结果表明,考虑场地因素的建筑群体在楼间距较小的情况下,无论静力还是动力作用,它们相互之间的影响会引起各栋建筑内力和位移都大大区别于单栋的建筑,当楼间距较大时,建筑群体的相互影响可以忽略不计。
其他文献
本研究利用形态学和分子细胞遗传学研究方法,对八倍体小偃麦(麦草8号,AABBDDEE,2n=56)同六倍体小黑麦(哈师209,AABBRR,2n=42)杂交后代F4中选育的86个株系进行分析鉴定,旨在选育具有大