地基土—偏心結構相互作用體系平扭耦聯(lián)振動特性研究.pdf

1、由于結構樓層中的質量和剛度分布的不規(guī)則，造成樓層的質量中心和剛度中心不重合，從而使得在地震作用下結構各樓層受到的慣性力與樓層抗力不共線，結構將會在不同程度上表現(xiàn)為平動與扭轉耦聯(lián)的變形特征。目前，國內外對偏心結構地震反應的研究工作還不完善，尤其對考慮地基影響后偏心結構平扭耦聯(lián)問題涉及更少。實際上，偏心結構的平扭耦聯(lián)動力特性會受到地基土的影響。為此對考慮土—結構相互作用的偏心結構平扭耦聯(lián)問題進行參數分析，對完善結構抗震設計理論，完善結構抗震

2、設計規(guī)范有重要意義。
　　 本文結合國家自然科學基金項目“偏心結構—基礎—地基土相互作用平扭耦聯(lián)參數影響分析”(項目批準號：50878143)，分別對地基土—單層偏心結構相互作用體系、基礎偏心時土—單層偏心結構相互作用體系以及地基土—兩層偏心結構相互作用體系平扭耦聯(lián)反應進行了深入的研究。文中采用拉格朗日能量法對不同體系分別建立運動方程，假定上部結構具有經典振型，單獨對上部結構采用模態(tài)法進行解耦，求得解析解。確定了影響各體系平扭耦

3、聯(lián)反應的參數，詳細研究了各參數的影響規(guī)律，并在時域內編制彈性地震反應動力分析程序對土—偏心結構相互作用體系平扭耦聯(lián)反應進行參數分析，驗證采用時程分析法進行參數分析的可行性，并討論了現(xiàn)行設計方法的有效性。通過上述工作，本文主要得出了以下成果：
　　 (1)確定了土—單層偏心結構相互作用體系的影響參數：扭平頻率比Ω、偏心率B、地基土特性和高寬比。指出由于土的介入，相互作用體系的自振頻率和振動幅值會相應減小，地基土越軟，減小程度越大；

4、偏心率和扭平頻率比對結構平扭耦聯(lián)反應的影響規(guī)律會受到土—結構相互作用程度的影響；土體的介入使得平扭耦聯(lián)程度減弱，且地基土越軟，減弱程度越多。
　　 (2)研究了基礎偏心對上部結構位移的影響規(guī)律，得出：基礎質量偏心率對上部結構平動位移和扭轉位移傳遞函數的影響均很?。换A剛度偏心率對上部結構的影響要明顯得多，尤其是對扭轉位移的影響。因此，在實際工程中應盡量優(yōu)化基礎結構，在剛度偏心與質量偏心兩者中應更注重控制剛度偏心。
　　

5、(3)確定了地基土—兩層偏心結構相互作用體系平扭耦聯(lián)問題的主要參數：偏心率、扭平頻率比、偏心樓層位置和地基土特性；偏心率對偏心樓層平動位移起放大作用，對結構非偏心樓層平動位移起減小作用；均勻偏心結構的平動位移隨偏心率的變化規(guī)律受地基土條件的影響；不同偏心形式(底層偏心，頂層偏心及均勻偏心)結構的平動位移的相對關系受地基土條件的影響。
　　 (4)通過時域內利用直接積分法計算的結果與頻域內強解耦結果進行傅立葉逆變換后的結果進行比較

6、，驗證了頻域內分析所采用的強解耦方法的可行性。同時本文在時域范圍內分析地基土—偏心結構相互作用體系參數對結構體系彈性地震反應的影響，驗證采用時程分析法進行參數分析的可行性。
　　 (5)抗震設計規(guī)范中為控制結構扭振效應給出了兩個參數：位移比和周期比。本文通過對考慮了土—結構相互作用以后的周期比進行研究，發(fā)現(xiàn)：考慮土—結構相互作用會影響位移比隨周期比的變化程度，所以建議深入研究地基土—結構相互作用對結構周期比限值問題的影響，以便制