一种三维基础-土-基础动力相互作用的高效分析方法

摘要

由于土地资源的紧缺、城市规划的限制,导致在城市化过程中,出现了越来越多的高密度结构群。发生地震时,结构不但与地基土存在着动力相互作用,而且通过地基土与相邻结构之间也会发生相互作用。然而,目前的结构地震反应分析和抗震设计中,均是针对单个结构进行分析和设计,没有考虑结构与结构之间的相互作用。认清这种相互作用的影响并在结构设计中合理考虑,对结构的抗震设计具有重要意义。
　　本文在现有土-结构动力相互作用研究成果的基础上,建立结构-土-结构动力相互作用分析模型。提出考虑相邻基础动力相互作用影响下基础动力阻抗的分析方法,并通过编程实现。计算出相邻基础存在时基础的阻抗,并分析了相邻基础间距、排列方式、基础相对尺寸和埋置深度对基础阻抗的影响。本文主要工作如下:
　　(1)提出了一种考虑相邻基础影响下基础动力刚度的时域求解方法,并编制程序加以实现。通过给所关心的基础输入脉冲位移,应用集中质量显式有限元方法结合局部透射人工边界,得到地基对各个基础的反力时程,然后应用傅里叶变换(FFT)求得基础动力刚度。
　　(2)选取两相邻的方形基础,采用本文的方法计算其动力柔度,通过与Lin-Rosset-Tassoulas的结果进行对比,初步验证了该方法的有效性。
　　(3)通过数值算例,分析了相邻基础间距、相对尺寸、排列方式和埋置深度对基础阻抗的影响。
　　(4)最后,对本文工作进行了总结,并给出进一步研究的建议。

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注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究现状

1.3 土-结构动力相互作用分析方法

1.4 本文的研究内容与框架

第二章 相邻基础近场波动模拟的有限元法

2.1 引言

2.2 集中质量有限元模型

2.3 人工边界条件

2.4 透射理论及多次透射公式

2.5 相邻结构基础阻抗函数的时域有限元分析方法

2.6 小结

第三章 相邻结构基础动力阻抗函数分析

3.1 引言

3.2 相邻结构基础的动力刚度

3.3 算例验证

3.4 小结

第四章 参数分析

4.1 前言

4.2 基础净距对目标基础动力刚度的影响

4.3排列方式对基础动力刚度的影响

4.4 相邻基础大小对目标基础动力刚度的影响

4.5小结

第五章 结论与展望

5.1 全文小结

5.2 展望

参考文献

致谢

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