场地土对小高层框架混凝土结构基频影响的研究

论文摘要

场地土-结构相互作用体系自振频率的研究是一个十分有意义的课题。对于结构设计,通常是将地基假设为刚性,在场地土土层较硬时,这种假设所产生的误差是可以接受的,但是当场地土土层比较软时,将带来很大误差。本文利用软件ABAQUS建立场地土-基础-上部结构相互体系模型,综合分析场地土分类、土层组合形式、侧向土体崁固以及基础埋深对结构基频的影响,为结构设计提供一些参考。基于本文模型,有以下内容和成果:（1）对建模过程中需要注意的各种问题进行了系统研究,得出了合适的网格划分尺寸和土体截取尺度;分析了土体质量对结构基频的影响,验证了有限元-无限元结合方法用于结构基频计算的可行性。（2）分析了场地土等效剪切波速和覆土层厚度对结构基频的影响,并用本文提出的嵌套拟合法对它们与结构基频之间的函数关系进行了二元非线性拟合分析,相关系数均在0.98以上,并将用其推算的频率值与计算值对比,最大误差为2.826%;同样,分析了软弱土层位置和厚度的影响,结果表明,软弱土层位置较厚度对结构基频的影响要大的多,拟合分析的相关系数均在0.99以上,推算的频率值与计算值对比,最大误差为5.327%,以上结果表明,嵌套拟合法可用于二元函数的非线性拟合和推算。（3）按照《建筑抗震设计规范GB 50011-2001》中的场地土分类,对比分析各类场地土上结构体系基频,结果表明,不仅第三、第四类场地土对结构体系基频的影响不容忽视,而且在某些情况下第一、第二类场地土的影响也应予以考虑;将建立在不同组合土层上的结构的基频与具有相同等效剪切波速的匀质土层上的结构的基频对比,结果表明,对基频影响的程度与土层的具体组合形式有关,最大相对偏差为23.83%。（4）分析了侧向崁固场地土剪切波速和基础埋深对结构基频的影响,结果表明,侧向崁固场地土剪切波速的和基础埋深的增加都使结构基频变大;侧向崁固场地土剪切波速大于200m/s时,基础埋深的影响较小,当基础埋深大于结构高度的1/10时,侧向崁固场地土剪切波速的影响比较小;场地土对结构基频的影响趋势与结构高度和平面形式几乎没有关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外发展现状及分析
• 1.3.1 国外场地土-结构相互作用研究现状及分析
• 1.3.2 国内场地土-结构相互作用研究现状及分析
• 1.3.3 场地土-结构相互作用结构自振频率研究现状及分析
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 分析方法与基本理论以及有限元建模相关问题
• 2.1 引言
• 2.2 理论分析方法的简单介绍
• 2.2.1 基本方程介绍
• 2.2.2 求解方法介绍
• 2.2.3 无限元方法简单介绍
• 2.3 有限元模型建立及参数确定
• 2.3.1 模型建立
• 2.3.2 参数确定
• 2.4 方法验证
• 2.4.1 验证土体无质量算法
• 2.4.2 验证有限元-无限元算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 场地土对结构基频的影响
• 3.1 引言
• 3.2 场地土类别对结构基频影响
• 3.2.1 计算结果
• 3.2.2 数据拟合分析
• 3.2.3 分析小结
• 3.3 覆土层中软弱土层厚度与位置对结构基频的影响
• 3.3.1 计算结果
• 3.3.2 数据拟合分析
• 3.3.3 分析小结
• 3.4 地基土分层组合形式对结构基频影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 场地土侧向崁固以及基础埋深对结构基频的影响
• 4.1 引言
• 4.2 侧向崁固场地土对结构自振特性的影响
• 4.2.1 侧向崁固场地土对结构基频的影响
• 4.2.2 周期对比分析
• 4.3 基础埋深对结构自振特性的影响
• 4.3.1 基础埋深对结构基频的影响
• 4.3.2 周期对比分析
• 4.4 不同结构高度和平面形状下的影响对比
• 4.4.1 平面形式对结构基频的影响
• 4.4.2 结构高度对接构基频的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢