基于PUSHOVER分析的群桩—土—结构动力相互作用

论文摘要

随着建筑多样性形式和高层建筑的发展,大多数高层建筑的基础形式主要采用了桩基础。同时,在结构、岩土等领域桩-土-结构动力相互作用成了越来越重要的研究课题。由于桩-土-结构相互作用的过于复杂等其他原因,在实际工程中对结构进行抗震设计及研究时都是建立在刚性地基基础上进行分析计算的,但在上部结构与基础刚度较为接近的情况下,刚性地基假定将产生较大的误差,因此,考虑桩-土-结构动力相互作用是十分有必要的。进行相互作用分析的有限元方法较多,但由于动力时程分析方法计算量很大,不能被广泛应用。静力弹塑性分析方法（Pushover分析方法）是近年来在国内外得到广泛应用的一种结构抗震能力评估的新方法,能有效估计结构和构件的非线性变形,可以获得较为稳定的分析结果,减少分析结果的偶然性,克服了动力时程法分析技术复杂、计算工作量大的缺点。因而本文在进行分析研究时采用了这种方法,侧向荷载的分布方式的研究成果有很多,其中倒三角形荷载和均布荷载最为常用,故本文采用上述两种水平荷载进行分析。本文对12层框架结构用Pushover方法及时程分析方法对其进行了非线性分析,分别探讨了该框架结构在刚性地基、考虑桩-土线性相互作用及非线性相互作用三种不同形式地基下体系的反应情况,从塑性铰分布及出现顺序、能力谱曲线的对比等进行了规律性总结,并讨论了上部结构不同刚度情况下对相互作用体系的影响,并对其规律进行了总结。通过上述分析可以得知,从基于位移/性能的思想出发,考虑相互作用时考虑桩-土的非线性作用更加符合实际工程的情况,上述分析结果可以为以后的抗震设计提供一些建议及参考,并对于以后的试验研究有一定的帮助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 土-结构动力相互作用（SSI）概念及其发展历史
• 1.3 土-结构动力相互作用的分析方法
• 1.3.1 土-结构动力相互作用的分析方法
• 1.3.2 土-结构动力相互作用的分析模型
• 1.4 土-结构动力相互作用分析中存在的主要问题
• 1.5 Pushover 抗震分析方法的提出
• 1.6 Pushover 抗震分析方法的发展及研究现状
• 1.7 Pushover 抗震分析方法的优势及待解决的问题
• 1.7.1 Pushover 抗震分析方法的优势
• 1.7.2 Pushover 抗震分析方法有待解决的问题
• 1.8 本文的主要研究内容
• 第2章 桩-土-结构相互作用问题的研究
• 2.1 引言
• 2.2 动力分析平衡方程的建立
• 2.3 桩-土-结构相互作用分析模型
• 2.3.1 桩-土计算分析模型
• 2.3.2 上部结构的分析模型
• 2.4 SAP2000 分析软件的简介
• 2.5 本章小结
• 第3章 考虑桩-土-结构非线性相互作用的结构Pushover 分析
• 3.1 引言
• 3.2 静力弹塑性分析方法的基本假定及基本原理
• 3.2.1 基本假定
• 3.2.2 基本原理
• 3.3 侧向荷载的分布方式
• 3.4 静力弹塑性Pushover 分析方法的目的及用途
• 3.5 静力弹塑性分析在SAP 中的实现
• 3.6 SAP2000 实现三种不同基础框架结构的 Pushover 分析及动力分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 低层建筑非线性时程分析与 Pushover 分析的对比
• 4.1 非线性时程分析简介
• 4.2 地震波的选择
• 4.3 基本动力方程的求解
• 4.4 低层建筑非线性时程分析与Pushover 分析抗震性能的对比
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢