Influence of Sand Liquefaction on Seismic Response of Base Isolated Structures

Mingxuan ZHU; Lifei CHEN; Xu YU; Haiyang ZHUANG; Xiaofei WU

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.201912083

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Influence of Sand Liquefaction on Seismic Response of Base Isolated Structures

更新时间：2025-09-25

- Influence of Sand Liquefaction on Seismic Response of Base Isolated Structures
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 42, Issue 1, Pages: 162-170(2022)
- 作者机构：
  
  1.南京工业大学岩土工程研究所，江苏南京 210009
  2.扬州工业职业技术学院建筑工程学院，江苏扬州 225127
  3.南京工程学院建筑工程学院，江苏南京 211167
  4.南京江宁经济技术开发总公司，江苏南京 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.201912083
  CLC： TU443
- Published：28 February 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
朱明轩,陈礼飞,于旭等.砂土液化对基础隔震结构地震反应的影响分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(01):162-170.

ZHU Mingxuan,CHEN Lifei,YU Xu,et al.Influence of Sand Liquefaction on Seismic Response of Base Isolated Structures[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(01):162-170.
朱明轩,陈礼飞,于旭等.砂土液化对基础隔震结构地震反应的影响分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(01):162-170. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201912083.

ZHU Mingxuan,CHEN Lifei,YU Xu,et al.Influence of Sand Liquefaction on Seismic Response of Base Isolated Structures[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(01):162-170. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201912083.

摘要

砂土液化会对结构的地震反应产生不可忽视的影响，这一现象也将对基础隔震结构地震反应规律产生影响。基于有限元方法，采用ABAQUS建立了土⁃隔震结构非线性动力相互作用的整体有限元分析模型，针对不同地基液化情况对基础隔震结构地震反应规律及隔震效果的影响进行了深入分析。结果表明：隔震结构下部桩基础能够有效提高下部地基的抗液化能力，进而保证隔震结构的整体稳定性。总体来看，液化场地上隔震结构的隔震效果及地震反应与输入地震动的特性相关，近场地震作用下液化地基上隔震结构的隔震性能保持良好，而远场强震作用下液化地基上隔震结构的隔震效果降低。同时隔震层产生较大的位移反应可能导致隔震支座失稳或强度破坏，设计时需特别注意。

Abstract

Sand liquefaction will have a non-negligible impact on the seismic response of the structure， and this phenomenon will also have an impact on the seismic response laws of the base isolation structure. Based on the finite element method， the finite element analysis model of nonlinear dynamic interaction of soil-isolated structures was established by ABAQUS. The influence of different liquefaction conditions on the seismic response laws of base-isolated structures and the isolation effect were analyzed. The research shows that the pile foundation of the isolated structure can effectively improve the liquefaction resistance of the foundation soil， and thus ensure the overall stability of the isolated structure. In general， the isolation effect and seismic response of the isolated structures on the liquefied site are related to the characteristics of the input ground motion. The isolated performance remains good under near-field earthquakes， but reduced under far-field strong earthquakes. Besides， the large response of the isolation layer displacement may lead to the instability or strength damage of the isolation bearings. Particular attention must be paid to the design.

关键词

Keywords

references

马宗晋，杜品仁，高祥林，等 . 东亚与全球地震分布分析［J］. 地学前缘， 2010 ， 17 （ 5 ）： 215 - 233 .

Ma Z J ， Du P R ， Gao X L ， et al . Analysis of earthquake distributions in East Asia and in the world ［J］. Earth Science Frontiers ， 2010 ， 17 （ 5 ）： 215 - 233 . （in Chinese）

朱宏平，周方圆，袁涌 . 建筑隔震结构研究进展与分析［J］. 工程力学， 2014 （ 3 ）： 1 - 10

Zhu H P ， Zhou F Y ， Yuan Y . Development and analysis of the research on base isolated structures ［J］. Engineering Mechanics ， 2014 （ 3 ）： 1 - 10 . （in Chinese）

邓长根，曾苗，徐忠根 . 结构工程竖向隔震技术研究进展［J］. 建筑科学与工程学报， 2019 ， 36 （ 4 ）： 1 - 10

Deng C G ， Zeng M ， Xu Z G . Progress of research on vertical isolation technology in structural engineering ［J］. Journal of Architecture and Civil Engineering ， 2019 ， 36 （ 4 ）： 1 - 10 . （in Chinese）

王志华，周恩全，徐超 . 土体液化大变形研究进展与讨论［J］. 南京工业大学学报（自然科学版）， 2012 ， 34 （ 5 ）： 143 - 148 .

Wang Z H ， Zhou E Q ， Xu C . Advance and discussion on liquefaction-induced large deformation of soil ［J］. Journal of Nanjing University of Technology （Natural Science Edition）， 2012 ， 34 （ 5 ）： 143 - 148 . （in Chinese）

中国地震局工程力学研究所“强震及工程震害资料基础数据库”项目组。 “强震及工程震害资料基础数据库”建成［J］. 世界地震工程， 2003 （ 4 ）： 22 .

Institute of Engineering Mechanics，China Earthquake Administration "Basic Database of Strong Earthquake and Engineering Damage Information" project team . Basic database of strong earthquake and engineering damage information completed ［J］. World Earthquake Engineering ， 2003 （ 4 ）： 22 . （in Chinese）

郭迅 . 汶川大地震震害特点与成因分析［J］. 地震工程与工程振动， 2009 ， 29 （ 6 ）： 74 - 87 .

Guo X . Characteristics and mechanism analysis of great Wenchuan earthquake ［J］. Journal of earthquake engineering and engineering vibration ， 2009 ， 29 （ 6 ）： 74 - 87 . （in Chinese）

Giona B M ， Villamor P ， Almond P ， et al . Associations between sediment architecture and liquefaction susceptibility in fluvial settings： The 2010‑2011 Canterbury Earthquake Sequence， New Zealand ［J］. Engineering Geology ， 2018 ， 237 ： 181 ‑ 197 .

曹振中，侯龙清，袁晓铭，等 . 汶川8.0级地震液化震害及特征［J］. 岩土力学， 2010 ， 31 （ 11 ）： 3549 - 3555 .

Cao Z Z ， Hou L Q ， Yuan X M ， et al . Characteristics of liquefaction-induced damages during Wenchuan Ms 8.0 earthquake ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2010 ， 31 （ 11 ）： 3549 - 3555 . （in Chinese）

于旭，朱超，庄海洋 . 不同场地上多层基础隔震结构振动台试验对比研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2016 ， 36 （ 5 ）： 758 - 765 .

Yu X ， Zhu C ， Zhuang H Y . Seismic responses of a base isolated multi-story structure with different soil foundations by the shaking table tests ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2016 ， 36 （ 5 ）： 758 - 765 . （in Chinese）

刘伟庆，王曙光，林勇 . 宿迁市人防指挥大楼隔震设计方法研究［J］. 建筑结构学报， 2005 （ 2 ）： 81 - 86 .

Liu W Q ， Wang S G ， Lin Y . Research on the design method of base-isolated structure of Suqian Renfang Zhihui Building ［J］. Journal of Building Structures ， 2005 （ 2 ）： 81 - 86 . （in Chinese）

楼梦麟，陈清军 . 侧向边界对桩基地震反应影响的研究［M］. 上海：同济大学， 1999 .

Lou M L ， Chen Q J . Influence of lateral boundary on seismic response of pile foundation ［M］. Shanghai ： Tongji University ， 1999 . （in Chinese）

庄海洋，陈国兴 . 砂土液化大变形本构模型及在 ABAQUS软件上的实现［J］. 世界地震工程， 2011 ， 27 （ 2 ）： 45 - 50 .

Zhuang H Y ， Chen G X . Constitutive method for large liquefaction deformation of sand and its implementation in ABAQUS software ［J］. World Earthquake Engineering ， 2011 ， 27 （ 2 ）： 45 - 50 . （in Chinese）

ABAQUS ［CP］. Theory Manual Version 6 . 9 . H .K.S. 2009.

建筑抗震设计规范： GB 50011—2010 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2010 .

陈国兴 . 岩土地震工程学［M］. 北京：科学出版社， 2007 .

Chen G X . Geotechnical Earthquake Engineering ［M］. Beijing ： Science Press ， 2007 . （in Chinese）

庄海洋，陈国兴，朱定华 . 土体动力粘塑性记忆型嵌套面本构模型及其验证［J］. 岩土工程学报， 2006 ， 28 （ 10 ）： 1267 - 1272 .

Zhuang H Y ， Chen G X ， Zhu D H . Dynamic visco‑plastic memorial nested yield surface model of soil and its verification ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2006 ， 28 （ 10 ）： 1267 ‑ 1272 . （in Chinese）

庄海洋 . 土-地下结构非线性动力相互作用及其大型振动台试验研究［D］. 南京：南京工业大学， 2006 .

Zhuang H Y . Study on nonlinear dynamic soil-underground structure interaction and its large-size shaking table test ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University ， 2006 . （in Chinese）

贺拥军，郭文豪 . 圆柱面巨型网格结构的粘滞阻尼器减震研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2017 ， 37 （ 2 ）： 230 - 236 .

He Y J ， Guo W H . Study on vibration reduction of cylindrical reticulated mega-structures with viscous dampers ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation ， 2017 ， 37 （ 2 ）： 230 - 236 . （in Chinese）

于旭，朱超，庄海洋，等 . 软夹层场地隔震结构动力特性试验与数值计算对比分析［J］. 南京航空航天大学学报， 2016 ， 48 （ 4 ）： 590 - 597 .

Yu X ， Zhu C ， Zhuang H Y ， et al . Result comparison between experiment and numerical simulation for base isolated structure on soil ground ［J］. Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics ， 2016 ， 48 （ 4 ）： 590 - 597 . （in Chinese）

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 - 133，151 .

Liu W Q ， Li C P ， Wang S G ， et al . Comparative study on highrise isolated structure founded on various soil foundations by using shaking table tests ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2013 ， 32 （ 16 ）： 128 - 133，151 . （in Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Invariance Theory of Sand Liquefaction under Cyclic Loadings

Numerical Simulation Analysis of Surface Rupture‑Foundation‑Frame Structure Interaction under Fault Action

Experimental and Numerical Simulation Study on Combustion Characteristics of Multifunctional Massage Chairs

Research on Instability and Collapse of Seismic Slopes Based on Continuous‑discontinuous Method

Study on Effect of Subgrade Moisture Variation on Pavement Mechanical Response in Rainy Regions

Related Author

CHEN Guoxing

WU Qi

Charng Hsein JUANG

CHEN Bowei

XU Longjun

TIAN Hao

LIU Chang

ZHANG Yang

Related Institution

Institute of Geotechnical Engineering, Nanjing Tech University

Civil Engineering and Earthquake Disaster Prevention Center of Jiangsu Province

Emeritus College, Clemson University

Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration

State Key Laboratory of Precision Blasting, Jianghan University

⁰