鋼框架-樁(筏)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與土動力相互作用試驗研究.pdf

1、建筑物直接坐落于基巖上的情況少，大多數(shù)都建立在土層之上。地基土、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密，地基土的運動將會影響基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的受力和位移，上部結(jié)構(gòu)的振動也會帶動下部基礎(chǔ)與地基運動，改變地基土和基礎(chǔ)的受力狀況，反饋到上部結(jié)構(gòu)的受力和位移。地基土、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)動力相互作用(簡稱SSDI)廣泛存在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中。如何有效地評估地震（特別是大地震）時SSDI效應(yīng)在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的影響，使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加安全、經(jīng)濟和合理，是我國抗震研究的一項重要

2、任務(wù)。目前國內(nèi)抗震規(guī)范對考慮SSDI效應(yīng)的影響比較粗糙，只是簡單地采用與周期相關(guān)的折減法計算地震作用下的動力響應(yīng)，并只考慮8度和9度時建造于Ⅲ、Ⅳ類場地的情況。對于Ⅱ類場地，規(guī)范并未予以考慮。事實上，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)周期相對于下部場地的特征周期較?。ê喎Q相對周期比）時，SSDI效應(yīng)會很大程度上影響結(jié)構(gòu)的受力狀況。如果簡單地按照剛性地基設(shè)計，結(jié)構(gòu)會存在設(shè)計過于保守或不安全兩種情況。
　　 本文以研究SSDI效應(yīng)為目的，在室內(nèi)土槽中建立一

3、個鋼框架—樁（筏）基礎(chǔ)模型。增減斜撐和人工質(zhì)量改變上部結(jié)構(gòu)的剛度和重量，形成18種不同試驗工況。利用可控低頻激振器激振鋼框架，相應(yīng)地輸入高斯白噪聲、E(1) Centro波、Taft波和上海人工波。利用數(shù)據(jù)采集儀、891型放大器和941型拾振器測試鋼框架的樓層動力響應(yīng)。土槽中試驗完成后，再把鋼框架移動到剛性地基上，進行與土槽中一樣的激振試驗。旨在研究:考慮SSDI效應(yīng)后，上部結(jié)構(gòu)在不同相對周期比下，其自振周期、加速度、位移以及底部剪力的

4、變化情況。試驗結(jié)果分析表明:
　　 一、對于結(jié)構(gòu)自振周期，當(dāng)相對周期比(T)小于0.80時，隨著(T)減小，周期延長率β不斷增大，SSDI效應(yīng)愈發(fā)明顯。而當(dāng)相對周期比(T)大于0.80時，周期延長率β基本處于1.0附近，結(jié)構(gòu)自振周期放大率?。ň∮?％），SSDI效應(yīng)不夠明顯。本文擬合出適合Ⅱ類場地結(jié)構(gòu)考慮SSDI效應(yīng)時的自振周期簡化計算公式。
　　 二、對于結(jié)構(gòu)底部剪力，當(dāng)相對周期比(T)小于0.70時，土槽地基中的結(jié)

5、構(gòu)底部剪力比剛性地基上小，且隨著(T)的減小，剪力折減率不斷增大，可適當(dāng)?shù)販p小上部結(jié)構(gòu)底部剪力。而當(dāng)相對周期比(T)大于0.70時，土槽地基中上部結(jié)構(gòu)底部剪力可能會比剛性地基上大，如按常規(guī)的剛性地基假定計算，結(jié)構(gòu)又會存在安全隱患。本文擬合出適合Ⅱ類場地結(jié)構(gòu)考慮SSDI效應(yīng)且相對周期比(T)小于0.70時底部剪力折減系數(shù)Ψ的計算公式。
　　 三、對于結(jié)構(gòu)頂層位移，試驗表明土槽地基中的位移峰值均較剛性地基上大。當(dāng)相對周期比(T)小于