考虑相邻结构—桩—土相互作用影响的高层建筑振动台试验及分析

在高层建筑的抗震研究中，考虑相邻高层结构-桩-土相互作用对其抗震性能的影响是非常重要和复杂的研究课题，深入开展这个问题的试验和计算分析研究，对于完善与发展高层建筑抗震设计理论，对于发展和验证模型试验的动力相似理论和计算分析方法，对于指导工程实践具有重要的现实意义。本课题以工程实例为背景，建立考虑相邻结构-桩-土相互作用影响的高层建筑大比例振动台模型试验的实现方法；通过振动台模型试验的土性参数识别以及试验的数值模拟分析，研究相邻高层建筑与地基动力相互作用的机理及效应，建立考虑相邻高层结构-桩-土相互作用影响的高层建筑的三维非线性力学模型和计算机仿真分析方法，提出合理的计算方法并用于指导工程设计。

随着社会和经济建设的不断发展，以及城市用地的日益紧张，我国的建筑物高度越来越高，相邻建筑物之间的间距也越来越小，地震时，它们之间存在着不可忽视的动力相互作用，改变了结构的动力特性和地震反应。因此，相邻结构动力相互作用研究是高层结构抗震研究的重要组成部分。. 本课题以工程实例为背景，完成了粉质黏土自由场、单个高层结构—桩—土动力相互作用体系以及两不同间距的相邻高层结构—桩—土动力相互作用体系共4个模型振动台试验，再现了震害现象，并获得完整的试验数据。通过试验现象可以看出相邻结构的作用有加大震害的效果，上部框架结构地震反应、桩身应变和桩土接触压力的都发生相应的改变。. 通过振动台模型试验的土性参数识别以及试验和数值模拟的对照分析，对比研究了单个高层结构动力相互作用体系与相邻高层结构动力相互作用体系在结构动力特性和动力反应等各方面反应的不同，得出相邻高层结构动力相互作用对结构体系地震反应的影响效果。. 阐述了地面差动效应的基本理论和计算方法，并解决了在ANSYS中如何实现地面差动效应的问题，进行了考虑地面差动影响下相邻高层结构-地基的动力相互作用研究。. 模拟了两个间距很近的高低不同剪力墙结构考虑碰撞作用，讨论了刚性地基、箱基和桩基三种工况下不碰撞和碰撞时结构的动力反应。计算结果表明考虑碰撞时，碰撞处附近楼层反应增大，不同基础形式和地震波对结构的反应有影响。. 对多个高层结构组成的结构群在单向地震激励下的相邻高层结构动力反应相互影响进行了三维有限元计算和分析，研究结构群之间在地震激励下的动力反应规律。研究发现，两方向上的结构对中心结构的单独影响与共同影响呈线性关系。. 考虑相邻高层结构-桩-土相互作用对其抗震性能的影响是非常重要和复杂的研究课题，深入开展这个问题的试验和计算分析研究，对于完善与发展高层建筑抗震设计理论，对于发展和验证模型试验的动力相似理论和计算分析方法，对于指导工程实践具有重要的现实意义。