土与一般刚度偏心结构地震动力相互作用的研究.pdf

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1、第４０卷第２期四川建筑科学研究２０１４年４月ＳｉｃｈｕａｎＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ１９９土与一般刚度偏心结构地震动力相互作用的研究甘志兴，李春祥（上海大学土木工程系，上海２０００７２）摘要：采用极坐标表示楼层任意刚度偏心位置，能更加详细地分析结构各层刚度中心在任意位置的偏心对结构平移扭转耦合地震响应的影响，另外考虑实际边界条件，即并入土与结构相互作用（ＳＳＩ）以达到结构整体性能，因而提出了分析土与一般刚度偏心结构地震动力相互作用的基本框架。首先，采用极坐标建立双向地震作用下两层一般刚度偏心结构

2、（ＧＳＥＳ）的动力方程（６个自由度）；接着，使用５个自由度土阻抗函数来表征土与一般刚度偏心结构相互作用；最后，建立土与一般刚度偏心结构相互作用（ＳＧＳＥＳＩ）的动力方程，使用ＳＧＳＥＳＩ系统的标准化均方根位移和加速度来分析其地震动力相互作用。通过设置不同的刚度偏心位置，数值研究了在双向地震作用下，考虑ＳＳＩ的同轴、非同轴刚度偏心对结构平扭耦合地震响应的影响。关键词：一般刚度偏心结构；土与结构相互作用；耦合动力分析；极坐标；双向地震中图分类号：ＴＵ３１１文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１９３３（２０

3、１４）０２－１９９－０７ＳｅｉｓｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｇｅｎｅｒａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｅｃｃｅｎｔｒｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｓｏｉｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎＧＡＮＺｈｉｘｉｎｇ，ＬＩＣｈｕｎｘｉａｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇｐｏｌａｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｔｏｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｆｌｏｏｒｓｏｆａｎｙｓｔｉｆ

4、ｆｎｅｓｓｅｃｃｅｎｔｒｉｃｐｏｓｉｔｉｏｎｃａｎｍｏｒｅｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｅｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄｌａｔｅｒａｌｔｏｒｓｉｏｎａｌｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｈｏｓｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｃｅｎｔｅｒｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｌｏｏｒｓａｒｅｌｏｃａｔｅｄｏｎａｎｙｐｌａｃｅ，ａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅａｃｔｕａｌｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈａｔｉｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ（ＳＳＩ），ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｔ

5、ｈｅｒｅａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ａｂａｓｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｄｙｎａｍｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｉｌｇｅｎｅｒａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｅｃｃｅｎｔｒｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｈｅｒｅ．Ｆｉｒｓｔ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｐｏｌａｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆａｔｗｏｓｔｏｒｅｙｇｅｎｅｒａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｅｃｃｅｎｔｒｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（

6、ＧＳＥＳ）ｗｉｔｈｔｈｅ６ｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ（６ＤＯＦｓ）ｕｎｄｅｒｔｈｅｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ．Ｔｈｅｎ，ｗｉｔｈｒｅｓｏｒｔｉｎｇｔｏｔｈｅ５ＤＯＦｓｏｉｌｉｍｐｅｄａｎｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｓｏｉｌｇｅｎｅｒａｌａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｐｌａｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ（ＳＧＳＥＳＩ）．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｂｏｔｈＧＳＥＳａｎｄｓｏｉｌｓｔ

7、ｒｕｃｔｕｒｅ（ｗｈｏｌｅ）ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｒｏｏｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅ（ＲＭＳ）ｓｅｉｓｍｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｔｈｅＳＧＳＥＳＩｓｙｓｔｅｍａｒｅｄｅｒｉｖｅｄ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｂｏｔｈｔｈｅｃｏａｘｉａｌａｘｉｓａｎｄｎｏｎｃｏａｘｉａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｉｅｓｏｎｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄｌａｔｅｒａｌｔｏｒｓｉｏｎａｌｓｅｉｓｍｉｃｒ

8、ｅｓｐｏｎｓｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｅｔｔｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｆｓｔｉｆｆｎｅｓｓｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙｕｎｄｅｒｔｈｅｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅｎｅｒａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｅｃｃｅｎｔｒｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ＧＳＥＳ）；ｓｏｉｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ（ＳＳＩ）；ｃｏｕｐｌｅｄｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓ；ｐｏｌａｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ；ｂｉｄｉｒｅ