[1]吴应雄,林友勤.远场长周期地震作用下桩-土-层间隔震结构体系的响应特征与失效控制[J].水利与建筑工程学报,2022,(04):1-8.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2022.04.001]
点击复制

远场长周期地震作用下桩-土-层间隔震结构体系的响应特征与失效控制()
分享到:

《水利与建筑工程学报》[ISSN:1672-1144/CN:61-1404/TV]

卷:
期数:
2022年04期
页码:
1-8
栏目:
出版日期:
2022-08-30

文章信息/Info

作者:
吴应雄12林友勤12
1.福州大学 土木工程学院,福建 福州 350108; 2.福建省土木工程多灾害防治重点实验室,福建 福州 350108
关键词:
层间隔震结构地基与结构相互作用效应(SSI)远场长周期地震动结构损伤评价失效控制
分类号:
TU352.12
DOI:
10.3969/j.issn.1672-1144.2022.04.001
摘要:
国内外建筑抗震规范对处于深厚软弱地基上的结构采用层间隔震技术的相关规定和设计方法 尚未涉及;深厚软弱土层放大远场地震动的长周期成分后,产生类似谐波振动的多个循环长周期脉冲, 可能引起周期较长的层间隔震结构严重破坏。为此,研究远场长周期地震下桩-土-层间隔震结构体系的 动力耦合作用机理、响应特征、结构损伤评价及失效控制,是进行其抗失效设计的关键问题。考虑土与 桩、土与桩承台动态接触与分离现象,建立桩-土-层间隔震体系动力相互作用的三维分析模型;揭示软弱 土层条件下桩-土-层间隔震体系的振动特征及相互作用机理;建立能够考虑桩-土-结构动力相互作用效 应的桩-土-层间隔震体系的整体简化分析模型。以此为基础,探究远场长周期地震下桩-土-层间隔震体 系的灾变机理与失效模式,研究隔震层软限位与层间组合隔震的结构失效控制策略,并对上述结果进行 振动台试验验证。以上研究为层间隔震结构在深厚软弱地基上的应用提供充分的理论依据。

参考文献/References:

[1] 沈聚敏.抗震工程学[M].北京:中国建筑工业出版社,2015.
[2] 祁 皑.层间隔震技术评述[J].地震工程与工程振动,2004,24(6):114-120.
[3] JungHJ,EemSH,JangDD,etal.Performanceanal-ysisofasmartbase-isolationsystemconsideringdynamicsofmrelastomers[J].JournalofIntelligentMaterialSys-temsandStructures,2011,22(13):1439-1450.
[4] WuYX,LuJF,QiA.Shakingtabletestandnumericalanalysisofmid-storyisolationeccentricstructurewithtower-podium[J].AdvancesinMechanicalEngineering,2019,11(1):1-16.
[5] 周福霖,张 颖,谭 平.层间隔震体系的理论研究[J].土木工程学报,2009,42(8):1-8.
[6] WangSJ,ChangKC,HwangJS,etal.Simplifieda-nalysisofmid-storyseismicallyisolatedbuildings[J].EarthquakeEngineering&StructuralDynamics,2011,40(2):119-133.
[7] LucoJE,WongHL.Seismicresponseoffoundationsembeddedinalayeredhalf-space[J].EarthquakeEngi-neeringandStructuralDynamics,2010,15(2):233-247.
[8] 李 慧,姚云龙,杜永峰,等.叠层橡胶支座与柱串联体系动力失稳特性探讨[J].世界地震工程,2005,21(1):18-23.
[9] 日本建筑学会著.隔震结构设计[M].刘文光译.北京:地震出版社,2006.
[10] 沈绍建,刘伟庆,杜东升,等.地震动频谱特性对隔震结构非线性地震响应的影响[J].南京工业大学学报(自然科学版),2013,35(3):1-5.
[11] 周福霖,崔鸿超,安部重孝(日),等.东日本大地震灾害考察报告[J].建筑结构,2012,42(4):1-20.
[12] 翁大根,刘 帅,李霄龙,等.软土地基结构隔震方案及其工程应用[J].建筑结构学报,2015,36(2):41-50.
[13] ConstantinouM C,KneifatiM C.Dynamicsofsoil-base-isolationedstructuresystems[J].JournalofStruc-turalEngineering,1988,114(1):211-221.
[14] NovakM,HendresonP.Base-isolatedbuildingwithsoil-structureinteraction[J].EarthquakeEngineeringandStructuralDynamics,1989,18(6):751-765.
[15] LucoJE.Effectsofsoil-structureinteractiononseismicbaseisolation[J].SoilDynamicsandEarthquakeEngi-neering,2014,66:167-177.
[16] SpyrakosCC,ManiatakisCA,KoutromanosIA.Soil-structureinteractioneffectsonbase-isolatedbuildingsfoundedonsoilstratum[J].EngineeringStructures,2009,31(3):729-737.
[17] 李昌平,刘伟庆,王曙光,等.土-隔震结构相互作用体系动力特性参数的简化分析方法[J].工程力学,2013,30(7):173-179.
[18] 于 旭,庄海洋,朱 超.考虑SSI效应的隔震结构体系简化分析方法[J].地震工程与工程振动,2014,34(6):51-58.
[19] 张尚荣,谭 平,杜永峰,等.土-结构相互作用对层间隔震结构的影响分析[J].土木工程学报,2014(S1):246-252.
[20] ChoKH,KimMK,LimYM,etal.Seismicresponseofbase-isolatedliquidstoragetanksconsideringfluid-structure-soilinteractionintimedomain[J].SoilDy-namicsandEarthquakeEngineering,2004,24(11):839-852.
[21] MahmoudS,AustrellPE,JankowskiR.Non-linearbe-haviourofbase-isolatedbuildingsupportedonflexiblesoilunderdamagingearthquakes[J].KeyEngineeringMaterials,2012,488-489:142-145.
[22] HokmabadiAS,FatahiB,SamaliB.Assessmentofsoil-pile-structure interaction influencing seismic re-sponseofmid-risebuildingssittingonfloatingpilefoun-dations[J].ComputersandGeotechnics,2014,55:172-186.
[23] 李海岭,葛修润.土-结构相互作用对基础隔震体系的影响[J].土木工程学报,2001,34(4):83-87.
[24] 王阿萍,姚谦峰.土与隔震结构共同作用的随机地震反应分析[J].北京交通大学学报,2007,31(4):40-44.
[25] 张之颖,王洪卫,段学刚,等.地基-结构动力相互作用对基础隔震效果的影响[J].工业建筑,2007,37(10):54-57.6 水利与建筑工程学报                  第20卷
[26] PangYB.Seismicresponseanalysisofsoil-structureinteractiononbaseisolationstructure[J].AdvancedMaterialsResearch,2013,663:87-91.
[27] 项 征.地震作用下软土地基基础隔震结构体系的动力反应分析[D].上海:同济大学,2006.
[28] 苏 毅,李静珠,何 强,等.土与结构相互作用对层间隔震结构影响的参数分析[J].工业建筑,2015,45(11):9-13,34.
[29] SayedM,AustrellPE,JankowskiR.Simulationoftheresponseofbase-isolated buildingsunderearthquakeexcitationsconsideringsoilflexibility[J].EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration,2012,11(3):359-374.
[30] 杜东升,刘伟庆,王曙光,等.SSI效应对隔震结构的地震响应及损伤影响分析[J].土木工程学报,2012,45(5):18-25.
[31] 曾建仙,潘钦锋,方艺文,等.土-结构相互作用效应对长周期地震动下层间隔震结构减震性能的影响[J].工业建筑,2018,48(11):81-86.
[32] 刘方成.土-结构动力相互作用非线性分析及基于SSI效应的结构隔震研究[D].长沙:湖南大学,2008.
[33] 吴应雄,郑泽炜,窦 慧,等.振动台试验用层状剪切型土箱的研制及测试[J].南昌大学学报(工科版),2021,43(1):11-16,72.
[34] 刘伟庆,李昌平,王曙光,等.不同土性地基上高层隔震结构振动台试验对比研究[J].振动与冲击,2013,32(16):128-133.
[35] 李昌平,刘伟庆,王曙光,等.软土地基上高层隔震结构模型振动台试验研究[J].建筑结构学报,2013,34(7):72-78.
[36] ZhuangHY,YuX,ZhuC,etal.Shakingtabletestsfortheseismicresponseofabase-isolatedstructurewiththeSSIeffect[J].SoilDynamicsandEarthquakeEngi-neering,2014,67:208-218.
[37] ZhuangHY,FuJ,YuX,etal.Earthquakeresponsesofabase-isolatedstructureonamulti-layeredsoftsoilfoundationbyusingshakingtabletests[J].EngineeringStructures,2019,179:79-91.
[38] 于 旭,宰金珉,王志华.考虑SSI效应的铅芯橡胶支座隔震结构体系振动台模型试验[J].南京航空航天大学学报,2010,42(6):786-792.
[39] 朱 超,庄海洋,于 旭,等.土-桩-隔震结构动力相互作用体系振动反应特性试验研究[J].岩土工程学报,2015,37(12):2182-2188.
[40] 许立英,刘 阳,吴应雄.不同土性地基考虑SSI效应的隔震结构地震响应分析[J].水利与建筑工程学报,2021,19(2):149-154,214.
[41] 吴应雄,郑泽炜,颜桂云,等.远场长周期地震动下桩-土-层间隔震结构振动台试验研究[J].建筑结构学报,2021,42(12):11-22.
[42] 唐 能.近场多维地震激励下串联隔震结构的倒塌模拟[D].兰州:兰州理工大学,2011.
[43] 廖述清,裴星洙,周晓松,等.长周期地震动作用下结构的弹塑性地震反应分析[J].建筑结构,2005,35(5):24-27.
[44] 杨伟林,朱升初,洪海春,等.汶川地震远场地震动特征及其对长周期结构影响的分析[J].防灾减灾工程学报,2009,29(4):473-478.
[45] 许智星,孙 颖,谷 音,等.长周期地震动参数及频谱特征[J].福州大学学报(自然科学版),2013(4):760-764.
[46] 杜东升,王曙光,刘伟庆,等.长周期地震动影响因素及频谱参数研究[J].建筑结构学报,2014,35(S1):1-8.
[47] 王 博,刘伯权,吴 涛,等.远场长周期地震动频谱特征周期与强度指标研究[J].振动与冲击,2018,37(7):211-219.
[48] 许立英,刘 宁,吴应雄.基于抗震分析的长周期地震动的界定与选取[J].地震研究,2019,42(4):569-578.
[49] MinagawaK,FujitaS.Fundamentalstudyonthesuper-long-periodactiveisolationsystem[J].JournalofPres-sureVesselTechnology,2006,128(4):502-507.
[50] 王亚楠,杜永峰,胡高兴,等.远场地震动长周期特性对基础隔震结构地震响应影响研究[J].世界地震工程,2017,33(4):68-75.
[51] 李雪红,周鹤鸣,李晔暄,等.远场长周期地震动作用下减隔震连续梁桥的动力响应特性研究[J].自然灾害学报,2016,25(3):137-142.
[52] 颜桂云,方艺文,吴应雄.远场长周期地震下层间隔震结构的非线性减震分析[J].振动与冲击,2018,37(4):208-218.
[53] 郑莲琼,颜桂云,方艺文,等.远场长周期地震动下基础隔震结构非线性减震分析与控制[J].应用基础与工程科学学报,2019,27(1):116-130.
[54] 夏侯唐斌.长周期地震作用下大底盘上塔楼隔震结构振动台试验研究[D].福州:福州大学,2017.
[55] CosenzaE,ManfrediG,RamascoR.Theuseofdam-agefunctionalsinearthquakeengineering:acomparisonbetweendifferentmethods[J].Earthquakeengineering&structuraldynamics,1993,22(10):855-868.
[56] ShiY C,HaoH,LiZX.Numericalderivationofpressure-impulsediagramsforpredictionofRCcolumndamagetoblastloads[J].InternationalJournalofIm-第4期      吴应雄,等:远场长周期地震作用下桩-土-层间隔震结构体系的响应特征与失效控制7pactEngineering,2008,35(11):1213-1227.
[57] ParkY J,AngA H S.Mechanisticseismicdamagemodelforreinforcedconcrete[J].JournalofStructuralEngineering,1985,111(4):722-739.
[58] 欧进萍,牛荻涛,王光远.非线性钢筋混凝土抗震结构的损失估计与优化设计[J].土木工程学报,1993,26(5):14-21.
[59] ChungY S,MeyerC,ShinozukaM.Modelingofconcretedamage[J].ACIStructuralJournal,1989,86(3):259-271.
[60] KunnathSK,ReinhornA M,ParkY J.AnalyticalmodelingofinelasticseismicresponseofR/Cstructures[J].JournalofStructuralEngineering,1990,116(4):996-1017.
[61] 杜修力,欧进萍.建筑结构地震破坏评估模型[J].世界地震工程,1991,7(3):52-58.
[62] 吴 波,欧进萍.钢筋砼结构在主余震作用下的反应与损伤分析[J].建筑结构学报,1993,14(5):45-53.
[63] DorfmannA,BurtscherSL.AspectsofcavitationdamageinSeismicbearings[J].JournalofStructuralEngineering,2000,126(5):573-579.
[64] SatoN,WatanabeY,KatoA,etal.Shakingtabletestanalysis on ultimate characteristics oflead rubberbearingforbaseisolatedFBR plant[C]//12WCEE,2000:2-8.
[65] YoshidaJ,AbeM,FujinoY.Constitivemodelofhigh-dampingrubbermaterials[J].JournalofEngineeringMechanics,2004,130(2):129-141.
[66] 加藤秀章,森隆浩.免震用积层ゴムの水平2方向加力时の限界特性に!する研究[J].日本建筑学会技术报告集,2010,16(32):167-172.
[67] Kim D K.A cyclicviscoplasticdamagemodelwithapplicationtoseismicresponseofmetallicplatedampers[D].New York: StateUniversityofNew YorkatBuffalo,2010.
[68] 樊 剑,刘 铁,魏俊杰.近断层地震下摩擦型隔震结构与限位装置碰撞反应及防护研究[J].土木工程学报,2007,40(5):10-15.
[69] 韩 淼,姜 岳,郭俸铭.近断层地震作用下基础隔震层弹簧软限位分析[J].福州大学学报(自然科学版),2013,41(4):617-621.
[70] 赵桂峰,马玉宏,张永山.弹塑性缓冲限位与滞变-摩擦并联隔震体系参数分析[J].建筑结构学报,2013,34(1):131-138

相似文献/References:

[1]黄丹青.大底盘单塔楼层间隔震结构地震响应分析[J].水利与建筑工程学报,2021,(04):138.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2021.04.022]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期:2022-04-20 修稿日期:2022-05-26
基金项目:国家自然科学基金项目(51778149)
作者简介:吴应雄(1969—),男,博士,教授,博导,主要从事工程结构减震隔震的研究工作。E-mail:WYXFD2006@fzu.edu.cn
通讯作者:林友勤(1973—),男,博士,高级实验师,主要从事结构健康监测与损伤诊断的研究工作。E-mail:lyq@fzu.edu.cn
更新日期/Last Update: 2022-08-30