基于单向Pushover分析的群桩—土—结构相互作用研究

摘要

地震是危及人类生命财产安全以及破坏社会稳定的突发式自然灾害。中国是世界上地震多发的国家之一，全国有60％的地区处于高烈度区，但是中国对房屋结构的抗震性能的研究仍处于起步的阶段。静力弹塑性(Pushover)分析方法是一种工程界认可的有效简便的评估结构抗震性能的工具。它可以获得比较稳定的分析结果，减少分析结果的偶然性，有效评估结构及构件的弹塑性变形，克服了动力时程分析技术计算工作量大的缺点。但在进行Pushover分析时，往往假定结构地基对上部结构的约束作用是完全刚性的，随着高层建筑的发展，地基相对上部结构来说变得柔性，地基刚性的假设不尽合理，忽略了土-结构相互作用对结构抗震性能的影响。针对这个现实情况，本文对考虑桩-土-结构相互作用的结构体系采用Pushover分析的相关问题进行研究。
　　本文对一个10层规则钢筋混凝土框架结构和一个6层不规则钢筋混凝土框架结构采用Pushover方法进行推覆分析，探讨框架结构在地基刚性假定、考虑桩-土-结构相互作用情况下结构体系的反应情况，并通过改变结构的单一参数(梁柱截面尺寸、m值)讨论其对相互作用体系抗震性能的影响，总结其规律。最后，选择三条地震波作为地震动输入，对上述10层框架结构进行动力时程分析，比较Pushover的分析结果，进一步考察考虑桩-土-结构相互作用对结构抗震性能评估的影响，检验Pushover分析得到的结论。
　　通过上述分析可知，从基于位移/性能的抗震思想出发，考虑桩-土-结构相互作用的体系与刚性假定的体系得到上部结构反应的结果是有差异的，考虑桩-土-结构相互作用更符合实际工程情况。本文的研究结果可以为今后基于土-结构相互作用的结构设计提供一些建议，并对以后进一步的试验研究有一定的帮助。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 土-结构相互作用研究的历史

1.3 土-结构相互作用的研究方法

1.3.1 土-结构相互作用的理论研究方法

1.3.2 土-结构相互作用的试验研究方法

1.4 Pushover分析方法的研究发展概况

1.5 Pushover分析方法的功能与缺点

1.6 Pushover分析方法在土-结构相互作用研究中的应用

1.7 本文的主要研究内容

第2章 桩-土-结构相互作用体系的计算模型

2.1 桩的计算模型

2.2 框架结构的计算模型

2.3 土体的阻尼

2.4 本章小结

第3章 桩-土-结构相互作用体系的Pushover分析

3.1 Pushover分析方法的基本原理

3.1.1 基本假定

3.1.2 水平侧力加载模式

3.1.3 结构位移性能点的确定

3.2 通用结构分析软件SAP2000介绍

3.3 SAP2000中的Pushover分析

3.3.1 Pushover分析的步骤

3.3.2 SAP2000中的侧力分布

3.3.3 荷载施加控制

3.3.4 SAP2000中的框架非线性铰

3.3.5 反应谱参数转换

3.4 十层规则钢筋混凝土框架结构Pushover分析

3.4.1 两种体系的模态分析

3.4.2 性能点的确定

3.4.3 能力曲线

3.4.4 楼层位移与层间位移

3.4.5 楼层剪力

3.4.6 塑性铰发展情况比较

3.5 不同参数相互作用体系的比较分析

3.5.1 不同梁截面尺寸的相互作用体系分析

3.5.2 不同柱截面尺寸的相互作用体系分析

3.5.3 不同地基土比例系数的相互作用体系分析

3.6 六层不规则钢筋混凝土框架结构Pushover分析

3.6.1 两种体系的模态分析

3.6.2 第一振型侧力推覆

3.6.3 第二振型侧力推覆

3.7 本章小结

第4章 桩-土-结构相互作用体系的时程分析及对比

4.1 非线性时程分析方法

4.2 地震波的选取

4.3 十层规则框架结果分析

4.3.1 顶层位移分析

4.3.2 底部剪力分析

4.3.3 层间位移分析

4.3.4 楼层剪力分析

4.4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢