层状地基-非线性结构系统地震响应特性分析

关 键 词:结构设计论文
资料等级:层状地基-非线性结构系统地震响应特性分析
发布时间:2014-7-8
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                                           层状地基-非线性结构系统地震响应特性分析
在现行抗震设计的结构抗震验算中,地基对结构地震作用的影响是通过场地类别的划分来体现的,场地类别则根据土层平均剪切波速和覆盖层厚度划分【l】。当地震烈度、结构自振频率等因素相同时,同一类别的地基(场地)对结构地震作用的影响是相同的,因而,结构抗震验算的结果也是相同的。实际上,地基对结构抗震特性的影响包括对结构的地震作用(力)和地震响应两个方面的影响。基岩的地震力是通过上卧土层的传递后作用于基础和上部结构的I2,引,而结构的地震响应受到地基变形和相对运动的约束即相互作用的影响。因此,影响地震波传递的土层构造和性质以及影响地基与结构相互作用的动力参数对结构地震的动力性质都有明显的影响,特别是非线性结构的动力性质对外部作用和系统参数非常敏感,因而,地基性质对结构地震响应的影响将更为明显。为合理地分析地基对结构地震响应的影响,本文把地基和结构作为系统的整体考虑,把地基和结构分别视为层状土层和“质点.非线性弹簧体系”,从系统能量出发,由拉格朗日方程导出系统地震分析的动力方程;采用渐近解析法[41给出了共振区的振幅.频率以及相位.频率的解析公式,并对地基参数的不同取值,给出了一系列的相应计算结果,进而,讨论了地基参数对结构地震响应的分叉、突变等非线性性质的影响。分析结果表明,对同一类别场地(地基),土层厚度、平均剪切波速、土层剪切模量比值等参数的变化对结构的地震动力特性有明显的影响。这一结果说明,按现行抗震设计规范对地基.非线性结构系统进行抗震分析时,可能产生较大的偏差,此时,需合理考虑地基.结构的相互作用和非线性对地震响应特性的影响。
编辑评价
根据从系统能量导出的地震动力方程,采用渐近解析法对层状地基一非线性结构系统的地震响应进行了分析,给出了共振区的振幅一频率以及相位一频率的解析公式,并对地基参数的不同取值,给出了一系列相应的计算结果。进而根据计算结果分析了地基参数对结构地震响应特性的影响,讨论了共振区畸变、振幅的分叉和突变现象以及“路径”效应等非线性动力特性。分析结果表明, 同一类别地基的参数变化对结构的动力特性有显著的影响,按现行抗震设计方法对层状地基一非结构系统进行抗震分析时,可能产生较大的偏差,需考虑相互作用和非线性特性,以使设计参数更合理和优化。
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