复杂偏心结构-地基土体系在弹塑性阶段的平扭耦联变化规律与参数分析

At present stage the elastic-plastic translation-torsion coupling analysis of asymmetric structure is based on even eccentric structure, which generally only limited to studying the typical numerical calculation of the structure, the size and the proportion of the horizontal displacement and torsional displacement as well as the harm which damage to the structure components. So it is difficult to get the universal law. This project will propose a non-uniform asymmetric calculation model of the complex eccentric structure and the frequency and cycle of the different elastic-plastic stage of structural system for finding out the dynamic dynamic characteristics of the structure system in different elastic-plastic stage, in order to offer a possibility to the analysis of lateral-torsional coupling parameters which influence eccentric structure in different elastic-plastic stage. Meanwhile, in order to reduce the calculation scale of elastic-plastic system of the complex eccentric structure- soil interaction and depth analysis of the mechanical characteristics of the soil under horizontal seismic, soil area is divided into two types of elastic-plastic and elastic region which is analyzed with superelement approach to effectively solve the problem of the huge computing capacity of the soil. The study will provide new ideas and methods for horizontal and torsional displacement coupled elastic-plastic response of complex eccentric structure-soil interaction system.

目前偏心结构弹塑性阶段平扭耦联分析多以均匀偏心情况为主，且一般仅局限于研究典型结构的数值计算，研究水平位移与扭转位移的大小与所占的比例，以及对它们对结构构件带来的危害，难以得到具有普遍性的规律。本项目将提出适用于复杂偏心结构的非均匀偏心率的计算模型，提出求解不同弹塑性阶段时结构体系的频率与周期，以摸清结构体系在不同弹塑性阶段时的动态动力特性，为分析弹塑性不同阶段影响偏心结构扭平耦联参数提供可能；同时为缩小复杂偏心结构-地基土相互作用弹塑性体系的计算规模，深入分析在水平地震作用下地基土的受力特点，将地基土区域划分为弹塑性与弹性两类区域，弹性区域采用超单元的方法，有效解决地基土的计算容量庞大问题。研究将为复杂偏心结构-地基土相互作用体系水平位移与扭转位移耦联弹塑性反应提供新的思路与方法。

随着现代城市发展及人类对建筑物使用功能要求的提高，不规则建筑及复杂建筑大量涌现。该类多层不规则结构在地震作用下将会表现出平扭耦联的破坏特点。目前关于多层偏心结构的研究多集中在某一具体结构的动力分析上，通过对结构的数值计算，研究水平位移与扭转位移的大小与所占的比例，以及对它们对结构构件带来的危害，但难以得到具有普遍性的规律。对多层偏心结构展开平扭耦联的参数分析，能得到影响偏心结构平扭耦联的普遍性的规律，目前虽然已有一些多层偏心结构参数分析的文献，但大都局限于弹性阶段。本项目对复杂偏心结构进行了大比例模型振动台试验，得到了模型在地震激励下的位移响应和应力应变结果，分析了在不同性质的地震输入下模型的平动位移和扭转位移的响应规律。为更深入研究多层偏心结构的一般规律，建立了适合于弹性到弹塑性全面分析的多层双向偏心结构简化模型，对多层双向偏心结构以及地基土-多层双向偏心结构的弹性、弹塑性阶段平扭耦联变化规律进行了系统的参数研究。进行了从弹性到弹塑性各个阶段的多层双向偏心结构平扭耦联效应分析、地震反应参数分析，以及考虑相互作用后的平扭耦联效应分析与地震反应参数分析等研究，为多层偏心结构的抗震分析提供了理论与技术支撑。