考虑土-结构相互作用的超高层结构地震非线性分析

目前，对于超高层结构进行动力弹塑性分析时，大多采用刚性地基假定，并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响，建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型，并对一栋高度366 m超高层塔楼进行了罕遇地震动力弹塑性分析。首先根据工程场地条件进行了一维等效线性化分析，以获取土层的地震反应。然后，利用波动法解决了在三维土层地震波动输入的问题，并验证了所采用方法的准确性。计算结果表明：与刚性地基假定相比，考虑土-结构相互作用会增加塔楼的自振周期；在预估的罕遇地震作用下，考虑土-结构相互作用后，塔楼的整体地震反应减小；塔楼层间位移角在低区增大，在高区减小，高区最大层间位移角减小，呈现变形向底部转移的趋势；塔楼高区墙体损伤减轻，结构整体刚度退化程度减小，同时基底剪力和倾覆弯矩降低；塔楼巨柱个别位置的内力增大，忽略土-结构相互作用的影响可能会导致设计结果偏于不安全；所提出的方法能够全面考虑场地土的影响，较为真实地模拟超高层结构的地震响应。