地震作用下上部结构-筏形基础-地基共同作用的分析与模拟

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地震作为一种突发性的自然灾害,会给人类社会造成巨大的生命和财产损失,因此,研究建筑物的抗震性能具有十分重要的意义。传统的抗震设计方法常常假定地基为刚性,只分析上部结构的动力特性和动力响应,然而,上部结构、基础和地基是一个有机统一的整体,三者相互影响、共同作用,人为将其分开有时会给地震反应计算结果带来较大的失真。因此,对地震作用下上部结构、基础和地基的动力相互作用进行研究非常必要。本文在继承国内外相关理论和方法的基础上,综合相关的文献资料,对地震作用下上部结构-筏形基础-地基的共同作用做了以下几个方面的分析与研究:(1)对土与结构物的动力相互作用的基本原理、研究方法以及研究的历史现状进行了系统的阐述和总结。选取了合理的上部结构、筏形基础和地基各部分的本构模型,并给予了一定的评述,为后续的研究工作打下了理论基础。(2)进行了自由场的地震反应分析,同时较为全面、详细地总结了一些参数的确定方法,如:单元的选取;土体边界的模拟;地震动输入方法;网格大小的划分;阻尼的确定等等。(3)采用ANSYS有限元建立了上部结构-筏形基础-地基的三维数值分析模型。在常遇和罕遇地震波作用时,不同的地基刚度、不同的基础刚度以及不同的上部结构形式和刚度条件下,研究了三者之间的动力特性和地震反应,并与刚性地基假定的上部结构的动力特性和地震反应进行了分析与对比,为考虑相互作用的抗震设计及变形验算提供参考性建议。
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