土-结构相互作用下消能减震结构损伤分析

基于系统化的集总参数模型表征土体动力特性,上部结构每层恢复力模型采用Takeda滞回模型,研究了地震动输入强度和土体剪切波速对消能减震结构损伤指数的影响。研究结果表明：无论是否考虑土-结构相互作用,随着结构阻尼比的增加,消能减震结构的损伤指数都得到了有效降低;考虑土-结构相互作用后,在峰值加速度为0.1g地震动作用下,非减震结构随着土体剪切波速的下降结构损伤指数基本不变,而对于消能减震结构,随着土体剪切波速的下降结构损伤指数会上升;当地震动峰值加速度增加到0.3g时,非减震结构与减震结构随着土体剪切波速的下降,结构损伤指数随之增大。     

土-结构相互作用对隔震结构减震效果影响研究

为研究土-结构相互作用(SSI:Soil Structure Interaction)对隔震结构减震效果的影响,在考虑SSI地震动力反应的前提下,采用子结构方法,建立了隔震结构计算模型,并利用Matlab语言编制了求解软件。通过输入Elcentro波,得到结构在考虑SSI作用时的地震动力反应。对比是否考虑SSI的地震动力反应,分析结果表明:①对于不隔震的结构,考虑SSI作用时,地基土的作用类似于设置隔震层,基本上能使结构地震动力反应减小;②在软土地基上设置隔震层,可能对结构地震动力反应出现放大效应,而在坚硬土地基上设置隔震层,则类似于不考虑SSI作用情况;③基础宽度、基础埋深及基础重心高度等参数增加时,基本上都能使结构的鞭梢作用增强,使上半部分楼层加速度有放大的现象。     

土-结构相互作用效应对长周期地震动下层间隔震结构减震性能的影响

考虑土-结构相互作用(SSI效应)的层间隔震结构减震机理及振动特性有别于底部刚接于地基的层间隔震结构。长周期震动具有的丰富低频成分、大的速度与加速度脉冲、明显谐波成份等特性,对考虑土-结构相互作用的层间隔震结构具有更为不利的影响。为此,基于集总参数S-R(Sway-Rocking)模型建立一幢大底盘层间隔震框架结构,考虑不同场地类别下的影响,分析多类型长周期地震动作用下土-结构相互作用隔震体系的动力响应规律。结果表明:SSI效应使层间隔震体系的刚度弱化,结构周期延长,致使长周期地震动下Ⅲ、Ⅳ类场地上的层间隔震结构弹塑性层间位移角增大,且随着土质的变软,层间位移角增大越明显,而SSI效应对峰值层间剪力影响不大。此外,远场长周期类谐和地震动作用下的楼层峰值加速度与隔震支座变形值也均有所放大,长周期地震动下考虑SSI效应隔震结构体系的减震效果变差。     

土-结构相互作用对半主动结构控制的影响

本文运用子结构法建立了考虑土-结构相互作用的结构总位移方程,并结合瞬时最优控制算法,进一步推导了考虑土-结构相互作用的半主动控制结构的运动方程.通过对一安装有4个磁流变(MR)阻尼器的7层框架结构地震反应的数值模拟,验证了土-结构相互作用对半主动结构控制的影响.     

考虑土-结构相互作用的黏弹性减震结构失效概率的参数化分析

基于基础阻抗与黏弹性阻尼器频率相关的动力特性,在频域中建立了考虑土-结构动力相互作用的黏弹性框架减震结构的动力模型,采用随机振动理论对结构体系进行抗震研究。考虑地基-土体运动相互作用对输入地震动的影响,对自由场地功率谱进行修正得到了基础底部水平有效输入功率谱和回转有效输入功率谱。以结构层间位移角作为控制参数,基于首次穿越原则,定义了结构的失效概率。根据工程实例选取了10层及20层典型框架结构体系,数值分析了结构在不同初始附加阻尼比、基础埋深比及土体剪切波速下的随机地震反应及其失效概率。研究表明,随着土体的变软,阻尼器对结构层间位移角的控制效果将有所减弱,对于高宽比较大的20层结构,其控制效果的下降幅度更为明显。对于软土地基上高层建筑的消能减震设计,SSI效应的影响不容忽视。     

基于土与结构相互作用的铰桩-人工土复合地基结构减震的振动台试验研究

设计了一种新型的铰桩-人工土复合地基,并分别对刚性地基-框架结构体系模型及铰桩-人工土复合地基-框架结构体系模型进行了小型振动台试验研究。在铰桩-人工土地基-框架结构体系的模型试验中,采用了木屑土以及层状剪切土箱模拟实际场地的人工土,用两端带铰的桩模拟产生端塑性铰的桩,并在振动台上输入ElCentro波。试验结果表明,其地震反应较之刚性地基-框架结构体系有很大变化。在铰桩-人工土复合地基上,框架结构各层加速度、层间剪力明显减小,自振周期增大,特别是阻尼有很大的提高,说明此复合地基有明显的减震效果。     

土-结构相互作用对隔震体系的影响

为研究地基-结构相互作用效应对基础隔震结构隔震效果的影响,以多层带地下室的基础隔震平面框架为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件建立二维有限元模型,采用黏弹性人工边界来模拟无限域介质对计算区域的影响,利用等效荷载波动输入方法来实现地震波作用下人工边界上的波动输入,通过对不同场地类别下结构的动力特性进行分析,研究了考虑SSI时结构的地震响应。结果表明,考虑SSI效应会减小结构的自振频率,增大结构的动力响应,场地土较软时尤其显著;考虑SSI效应能减小隔震层相对于基底的位移量;软弱地基会降低隔震效果。     

土-结构相互作用对地震反应的影响

利用集总参数法建立了土-结构相互作用模型，分析了该模型下土结构相互作用对地震性能的影响，通过对单自由度体系地震反应数值的计算，对结构位移、速度和加速度进行了分析比较，同时得出了相互作用体系在不同的地面运动加速度作用下，质点的最大绝对加速度和最大水平地震作用力都较不考虑土结构作用时的地震反应数值有所折减。     

粘弹性阻尼器消能减震结构能力谱分析法

根据粘弹性阻尼器的特点，给出了装设粘弹性阻尼器消能减震结构等价阻尼比的简化计算公式；结合我国抗震设计规范，提出了考虑高阶振型影响的粘弹性阻尼器消能减震结构体系的能力谱分析法，并对一8层钢筋混凝土消能减震框架结构在设防中震作用下进行了计算分析，结果表明采用该方法分析粘弹性阻尼器消能减震结构体系是可行的、有效的。     

考虑土与结构相互作用效应的 TMD 减震特性研究

将土体－框架结构简化为二维问题，地基土视为粘弹性材料，框架结构简化为平面杆系非弹性结构。以一幢实际的六层二跨框架结构为研究对象，探讨了ＴＭＤ（调谐质量阻尼器）的减震特性及土－结构相互作用（ＳＳＩ）效应对ＴＭＤ减震效果的影响。在一般地基条件下，ＳＳＩ效应显著降低多层框架结构在地震时的层间位移反应，降低幅度达１０％～５０％。当ＴＭＤ的振动周期与被控制（土体与）结构体系的基本周期一致时，ＴＭＤ才能发挥最佳的减震效果；否则，ＴＭＤ的减震效果将有不同程度的降低，幅度可达５％～１０％。在软土地基条件下ＴＭＤ的减震效果很差。若抗震设计时顾及客观存在的ＳＳＩ效应的影响，则按刚性地基假定下设置的ＴＭＤ设施有时可能是不必要的。     

土-结构相互作用对结构风振响应的影响

通过框架结构的风振响应计算，说明土-结构相互作用（简称SSI）对结构风振响应的影响，计算结果表明，在结构的风振响应分析中，考虑SSI并不总是安全的，在土中阻尼较小时，考虑SSI后，体系的第一频率较不考虑SSI时（即所谓的“刚性地基”）明显降低，而弹性位移反而较刚性地基时的值大，后一现象在相对刚度较小时更加明显。此外，考虑SSI后，无论结构高度如何，结构各楼层的总位移总是远无远大于刚性地基时的位移，这可能使人体产生明显的不舒适感，因此，在风振响应分析中应当考虑SSI效应。     

土-结构动力相互作用对基础隔震结构的影响

基础隔震结构作为一种有效的被动控制方式,已经被广泛用于建筑结构、桥梁、核电站等工程领域中。现有规范在对其进行理论分析时通常沿用刚性地基假定,忽略土-结构相互作用(SSI);实际上结构物如果不考虑SSI会给其动力特性及地震反应的计算带来较大失真;因而有必要研究SSI对基础隔震结构的影响。视地基为均匀、各向同性的弹性半空间,采用弹簧-阻尼系统对其进行模拟;运用ANSYS有限元分析软件建立结构三维有限元模型,对不同场地类别下结构的动力特性进行了分析,研究了考虑SSI时结构的地震响应。结果表明,考虑SSI时结构的动力特性、地震响应均会受到不同程度的影响。     

土-结构动力相互作用对隔震结构的影响分析

结合一个实际工程,分析了该结构在隔震加固前后及是否考虑土-结构动力相互作用共4种情况,得出了各种情况下结构的周期、层间剪力、楼层位移、隔震支座性能、地震能量输入与结构能量反应的变化等,并得出了一些结论。     

考虑土-结构动力相互作用影响的结构神经网络控制

将人工神经网络控制理论应用于软弱地基上建筑结构地震反应的主动控制分析中。通过训练神经控制器NNC (Neural networkController)预测结构控制力 ,由神经模仿器NNE (Neural networkEmulator)预测结构对地震力的反应来修正NNC的输入 ,从而实现结构的主动控制。数值模拟表明 ,神经网络控制系统能够有效地控制结构的地震反应 ,且对地震输入有很好的自适应性 ,在设计神经网络控制系统时 ,应考虑土—结构动力相互作用的影响。     

土-结构相互作用对基础隔震体系的影响

本文应用子结构法,分析了土-结构相互作用对线性基础隔震体系基频和结构反应的影响.分析模型中,上部结构取为具有埋置刚性基础的均质剪切梁式模型,地基取为均质、各向同性的粘弹性半空间.上部结构和刚性基础之间设置隔震层.通过对隔震体系反应的传递函数及基于FFT的地震时程反应的分析,讨论了地基土柔性、基础埋深和隔震层刚度对于基础隔震体系基频和结构反应的影响.     

接触非线性对土-结构动力相互作用的影响

动力接触非线性是土-结构动力相互作用研究的难点之一。分析土-结构动力相互作用的接触条件和接触状态,构建法向接触单元和切向接触单元模拟土-结构动力相互作用的接触非线性。建立数值模型,分析土-结构在水平加速度波作用下的响应。结果表明,叠加法向接触单元和切向接触单元可以有效模拟土-结构动力相互作用的接触非线性。在水平加速度波作用下,分析土-结构的相互作用而不考虑接触的分析性对基底的竖向应力影响不大,但是会低估基底的水平应力。     

土-结构相互作用中侧向人工边界的影响

采用通用有限元程序ANSYS,针对某一桥墩与地基土层相互作用进行了二维有限元计算,并分析4种侧向人工边界时的影响。计算中均匀地基土体的本构模型采用ANSYS程序里的D rucker-Prager模型,通过地震波输入,对土体4种人工边界进行计算讨论,并确立粘-弹性人工边界作为土体的侧向边界。     

上部结构-筏基-土相互作用分析

在水平荷载和竖向荷载作用下,通过数值分析软件ABAQUS分析生态复合墙与筏板基础-黄土地基相互作用中其受力性能的影响关系。结果表明:相互作用分析方法考虑了上部结构刚度的影响,生态复合墙结构产生了不可忽略的次应力,上部结构构件内力进行重分布;上部结构层顶水平位移明显增加,增幅高达34.4%。     

桥台-土-结构相互作用对桥梁结构地震反应影响的研究进展

首先对国内历次重要地震中桥台震害特点和破坏机理进行综述,随后针对国内外学者对桥梁中常见的桥台-土-上部结构相互作用的理论与试验研究,从桥台抗震的分析方法、模型的建立以及结合试验研究所开展的参数分析等方面进行分析论述,总结各种数值分析模型和试验研究的特点和适用范围,阐述国内外对桥台抗震研究取得的成果和结论,并对未来桥台抗震的研究重点提供了研究建议。     

土-结构动力相互作用分析简介

通过对土与结构动力相互作用机理的研究,并通过算例说明土与结构动力相互作用对结构动力特性(周期及阻尼比)的重要影响.