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建筑物的地震响应是一个上下部相互作用的过程,忽略地基影响必然导致设计不能够真实地反映建筑物在地震中的受力和工作性状。因此,考虑地基影响对超高层建筑物的抗震设计有着重要的作用。 本文对土体-结构动力相互作用的研究背景、分析方法、历史现状及存在的一些问题进行了系统的归纳和总结。以财富中心为研究背景,建立了刚性地基假定和考虑相互作用两种情况下的有限元模型。同时,基于ANSYS有限元软件,对财富中心的有限元模型,在刚性地基假定和考虑动力相互作用两种情况下进行模态分析、比较了上部筒体结构在加速度、位移等反应上的差别,分析了考虑相互作用前后的影响。 本文的主要内容和结论如下: 1)选择了上下部结构的材料本构关系,上部筒体结构采用了线弹性模型,下部地基则采用等效复合体,模型将桩土等效复合体看作横观各向同性体,确定相应的参数。 2)动力相互作用分析时,为了把无限地基模拟为有限域,在有限元程序中实现了三维粘弹性人工边界。 3)对于财富中心有限元模型,在刚性地基假定和考虑相互作用两种情况下进行模态分析。通过对比前八阶频率和相应振型图,探讨了考虑相互作用后结构动力特性的变化,即自振周期延长,振型发生改变。 4)对于财富中心有限元模型,选择反演至模型“基底”处的地震动参数作为输入,在考虑相互作用情况下进行时程分析,并与刚性地基假定情况下的分析进行比较。发现考虑相互作用后,各层最大位移有所增大,层间最大位移有所减小,各层最大剪力和弯矩均有不同程度的减小。通过对比分析上述结构地震反应的差异,认为此类结构在地震作用下,相互作用的影响不容忽略,为工程设计提供了一定的参考。