珠三角沿海软弱场地对高层建筑地震反应的影响分析

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近几十年来的多次实际震例表明,场地条件对建筑结构的震害有十分显著的影响,特别是软弱场地上长周期建筑结构有较为明显的震害。而在我国沿海地区,广泛分布的软弱土场地上建设有大量高层建筑,这些高层建筑在地震中是否安全,值得深入研究。本文选择珠三角沿海地区的深厚软土场地和含软夹层的填海场地两种典型场地为研究对象,从此类型场地的地震动特性及其对高层建筑结构地震响应的影响两方面展开分析,以期对这类特殊场地得到更进一步的认识。本文的研究内容可概述为以下几个方面:  (1)珠三角沿海软弱场地的地震动特性分析。选取珠三角地区两个典型的深厚软土和含软夹层填海场地,应用土层反应一维等效线性化计算方法,分析两种场地的地表地震动特性。  结果表明:随着输入地震动的增大,场地地表加速度峰值与输入峰值之比逐渐减小,在大震输入情况下比值小于1,表现出减震作用;而反应谱的特征周期则显著增大,表明此类场地的软土效应非常显著,对长周期结构的地震安全更为不利。  (2)软夹层的埋深和厚度对地表地震动的影响。基于含软夹层填海场地中的典型钻孔数据,构造含不同厚度和埋深软夹层的土层剖面,采用一维等效线性化方法,计算得到各模型土层的地表地震动参数。  结果表明:软夹层位于地表时,对地震动具有放大效应;位于土层上部时,在小厚度下放大地震动,厚度偏大时削弱地震动;位于中部时,厚度的变化对地表地震动影响不大;位于下部时,地表加速度峰值相对基岩输入已变得很小,具有明显的减震效应。  (3)珠三角沿海软弱场地上高层建筑的地震响应特性分析。本文以深圳市某高层建筑作为研究对象,利用有限元软件SAP2000建立其有限元分析模型,并分别用前述典型场地地震动参数和抗震规范中对应于该场地的地震动参数作为结构动力反应的输入。  结果表明:多遇地震和基本地震下,两种类型场地的设计加速度峰值与抗震规范差别不大,但结构最大层间位移角却是后者的1.5~2倍;罕遇地震下,两种场地的设计加速度峰值小于抗震规范,但结构最大层间位移角仍然是后者的接近2倍之多。最大层间位移角主要出现在结构的中下部位。
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