考虑土—结构动力相互作用的基础隔震研究

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该文着重分析土-结构动力相互作用对建筑结构特别是基础隔震结构的动力特性以及地震反应的影响,表明在结构抗震分析中有必要考虑土-结构动力相互作用.文中首先综述了基础隔震技术以及土-结构动力相互作用理论的发展状况,提出了研究考虑土-结构动力相互作用的基础隔震结构抗震分析的必要性.然后,应用间接边界元法推导了埋置基础的地基土动力刚度矩阵,这种方法计算量小,精确度高,适用性强,能够很好的反映地基土动力刚度的频变特性.为了分析考虑土-结构动力相互作用的基础隔震结构的动力特性,利用叠加原理,采用子结构法针对橡胶支座隔震结构和滑移隔震结构分别建立了频域内的计算模型以及运动方程,特别是采用正交多项式逼近函数的方法实现了连续型摩擦力的傅立叶变换.然后,针对刚度较大和刚度较小的上部结构,通过变化地基土的刚度参数,数值仿真分析了上部结构刚度对土-结构动力相互作用程度的影响以及土-结构动力相互作用对不同型式隔震结构的隔震效果的影响.同时,比较了选取不同的隔震参数,即取不同的隔震度,限位器刚度以及摩擦系数时,土-结构动力相互作用对隔震结构隔震效果的影响.最后得出结论:(1)考虑土-结构动力相互作用会使结构的动力特性发生变化,采用基础隔震技术可以减小这种影响;(2)考虑土-结构动力相互作用,基础隔震结构的隔震效果会有所降低,但是隔震层的位移也会大幅减小,这有利于避免因管线、电路等建筑辅助设备的损坏而导致的次生灾害.
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