地基-结构动力相互作用的数值实现方法研究及应用

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地震作用下建筑结构遭受的破坏与地基土的性质是密切相关的,仅仅基于刚性地基假定对建筑结构进行动力分析及抗震设计显然是不合理的。地震作用下地基-结构相互作用的重要特征是开放系统对散射波波动能量的吸收性质。所以,处理开放系统的辐射阻尼,成为求解地基-结构动力相互作用问题的核心内容。为此,本文所完成的主要工作包括:   1、应用ANSYS的APDL语言编写了实现粘弹性人工边界的通用程序和简化程序。   2、基于一维平面剪切波,编写了实现等效地震动输入及动力时程分析的相关程序。   3、依据工程波动理论的相关知识,讨论单层均匀线粘弹性土体的地表地震波的反演分析方法。本文推导了频域和时域内的反演计算公式,并利用FORTRAN和VB程序设计语言编写了相关的反演计算程序。   4、利用UIDL和APDL语言,开发了基于FSDI的动力分析模块,该模块提供友好的用户操作界面及相关菜单项、对话框,更适合不熟悉APDL程序设计的用户使用。   最后,本文通过对地基-结构整体系统进行数值计算,取得了如下主要成果:   (l)、在刚性地基假定下,对于封闭系统采用加速度法、位移法、大质量法三种地震动输入方法是完全等效的。   (2)、明确了地震波反演分析的必要性和意义,也验证了本文反演计算程序的可行性。   (3)、地震荷载作用下,上部结构会对地基土有一定的约束作用,会减小地基土的动力反应;同样,下部地基土对散射波的吸收作用使得上部结构的地震动力反应也有所降低,因此,通常的基于刚性地基假定的建筑结构抗震设计是偏于保守的。
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