基于楼面激振的土—结构相互作用试验研究

摘要

我国在建筑结构抗震设计中对结构的地震反应一般采用刚性地基假定，计算模型仅考虑上部结构。然而，大量的理论分析和研究结果表明，土-结构相互作用会在一定程度上影响结构物的动力特性，土与结构相互作用的研究是一个具有重要理论意义和工程应用价值的课题。在过去四十年的研究中，在理论和实践方面已取得重大进展，但仍存在许多有待进一步研究的重要问题。本文在湖南大学土结构实验室进行了钢框架-筏板基础模型在低频激振器下的楼面激振试验，以期通过一系列理论分析与试验研究对SSI问题有一个较为深入的认识，为实践应用提供指导。本文共分为四章，分别做了如下工作:
　　 (1)通过对大量文献的概括和总结，回顾了土-结构动力相互作用研究的发展历程和研究方法，探讨了进行SSI研究的工程意义，并介绍和对比了土与结构相互作用问题在我国抗震设计和欧洲规范中的规定和具体应用。
　　 (2)主要介绍了钢框架模型在低频激振器楼面激振试验研究方面的情况，主要包括前期场地土动力特性参数的测试、结构模型的制作、试验工况的设计以及具体的试验操作等。
　　 (3)通过对土与结构相互作用体系等效单自由度体系的推导，确定了刚性地基上部结构和SSI体系等效刚度的求解。
　　 (4)对刚性地基和柔性地基上改变上部结构刚度和质量的9组工况进行低频激振器下的了楼面激振试验，在时域和频域内对数据结果进行分析，研究考虑相互作用下结构基频、位移和内力的变化，以及探索上部结构单位面积刚重比对土与结构动力相互作用效应的影响程度，取得了一些有益的结论。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 土-结构动力相互作用研究背景

1．1．1 土-结构相互作用的概念

1．1．2 土-结构相互作用研究的发展

1．2 土-结构相互作用的研究方法

1．2．1 理论分析法

1．2．2 原型测试法

1．2．3 模型试验法

1．3 土-结构相互作用的效应

1．4 土-结构相互作用研究的必要性

1．5 考虑土-结构动力相互作用的抗震设计

1．5．1 《欧洲规范》

1．5．2 《建筑工程抗震性态设计通则》

1．5．3 《建筑抗震设计规范》

1．5．4 三者的比较

1．6 论文的主要内容及安排

第2章 低频激振器楼面激振试验研究

2．1 引言

2．2 场地土特性

2．3 基础及上部结构模型设计

2．3．1 基础设计

2．3．2 上部结构设计

2．4 试验仪器设备

2．5 楼面激振模拟试验

2．5．1 试验方法

2．5．2 加速度输入波的选择

2．5．3 拾振器的布置

2．5．4 试验工况

第3章 考虑SSI效应的等效单自由度体系

3．1 等效单自由度体系

3．1．1 不考虑SSI效应的等效单自由度体系

3．1．2 考虑SSI效应的等效单自由度体系

3．2 等效单自由度体系的等效参数

3．2．1 上部结构的等效参数

3．2．1 SSI体系的等效参数

3．3 底部剪力的确定

第4章 楼面激振试验研究结果分析

4．1 引言

4．2 频域分析

4．2．1 试验基频

4．2．2 考虑相互作用的体系基本周期估算公式

4．3 时域分析

4．3．1 上部结构单位面积刚重比计算

4．3．2 位移分析

4．3．2 内力分析

4．4 基于等效单自由度体系的体系刚度退化分析

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文