土—相邻结构动力相互作用地震反应分析

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由于土地资源的稀缺、地块条件的限制以及开发难度和开发成本的增加,决定了城市中心地带房地产开发以高密度的高层建筑为主要的产品形态。然而,在进行城市工程结构地震反应分析时,通常采用刚性地基假设,计算单个结构的地震反应,这对地基刚度比上部结构大得多的情况是近似合理的。但通常情况下,工程结构不可能单独存在于单一场地条件下,特别是在城市中心区,一个工程单体会受到不同区域场地条件和周围不同工程结构单体的地震反应影响,其地震反应与单独存在时的地震反应会有所差异,这种差异可能会给工程结构带来不利影响。因此,在进行地震分析时,需考虑场地及周围环境的影响。土-结构动力相互作用的分析方法正是针对这一问题提出的一种新的抗震设计方法。目前,土-结构动力相互作用的研究成果较多,但考虑周围建筑物及地基土作用的研究非常少,本文在现有土-结构动力相互作用的理论成果上,提出了考虑土-相邻结构动力分析模型,计算得到考虑相邻结构存在时地基阻抗,分析了影响地基阻抗及结构动力反应的相关因素,并对这些因素进行参数分析,得到了这些因素对结构影响的规律。本文主要研究内容及创新:(1)提出了考虑土-结构动力相互作用下,两个相邻结构动力分析模型,建立动力平衡方程,动力平衡方程中考虑上部结构水平运动、基础水平运动及上部结构和基础回转运动,同时,考虑两个体系的运动相位差;(2)根据弹性半空间的明德林解析解,计算确定了考虑相邻结构存在时,地基静刚度公式,并根据地基静刚度推导得到了动力分析时地基各部分阻抗;(3)运用本文提出的关于土-相邻结构相互动力分析模型分析实际结构,讨论了相邻结构存在对结构动力反应的影响;(4)选取影响两相邻结构动力反应的主要因素进行参数分析,包括两个结构基础间净距、基础边长比值、两个上部结构的质量比、基础质量比及地基土特性,分析了这些因素对两相邻结构动力反应的影响规律。
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