考虑共同作用的桩筏基础-土-框架结构地震响应有限元分析

摘要

地震是一种给社会带来巨大生命财产损失的突发性自然灾害,2008年5月12日,汶川地震带来的伤痛至今仍然刻在人们的心中,因此研究建筑物抗震性能意义重大。近年来,国内外对上部结构与地基基础共同作用的影响进行了一定的试验和数值研究,但是由于这类问题的复杂性,研究者们的侧重点不尽一样,对于地震作用下的动力相互作用需要更深入的分析和研究。
　　 本文在国内外相关理论和方法的基础上,采用动力有限元分析方法,对大型有限元软件ANSYS建立的桩筏基础-土-框架结构共同作用模型进行地震模拟分析。主要研究内容和成果如下:
　　 (1)较为全面地总结三维地震模型相关参数的确定方法,包括:模型的简化,单元的选取,人工边界的设置,自由场地震参数、动力分析中的阻尼等。
　　 (2)对某12层框架结构的三维有限元模型进行了模态分析和动力时程分析,比较不考虑共同作用时的分析结果,得到考虑共同作用对上部结构动力性能如周期、位移等的影响,发现考虑共同作用下结构的柔性增加,周期增大。考虑共同作用时,楼层最大的位移发生在顶层,但最大相对位移发生在底层。分析剪力的变化规律,发现在底层剪力最大,然后剪力随楼层增高而递减,提出在抗震设计时要对底层结构采取特殊的措施加强刚度的建议。
　　 (3)在不改变建筑总面积的情况下,改变框架结构的平面形式,比较不同平面形式的框架结构地震作用下的反应,研究平面形式对框架结构抗震性能的影响,得出对称规则的建筑平面形式抗震性较好的结论,为考虑共同作用的抗震设计提供参考性建议。