Seismic Response Analysis of Soil‑Pile‑Isolated Structures with Different Aspect Ratios of Superstructure

SHAN Zhicheng; YU Xu; ZHUANG Haiyang; WU Xiaofei

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20231009002

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Seismic Response Analysis of Soil‑Pile‑Isolated Structures with Different Aspect Ratios of Superstructure

更新时间：2025-05-07

- Seismic Response Analysis of Soil‑Pile‑Isolated Structures with Different Aspect Ratios of Superstructure
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 2, Pages: 405-415(2025)
- 作者机构：
  
  1.南京工业大学岩土工程研究所，江苏南京210009
  2.南京工程学院建筑工程学院，江苏南京 211167
  3.华东交通大学土木建筑学院，江西南昌 330013
  4.南京江宁经济技术开发集团有限公司，江苏南京 211167
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20231009002
  CLC： TU352
- Received：09 October 2023，
  
  Revised：2023-11-28，
  
  Published：28 April 2025
- 稿件说明：
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单志承,于旭,庄海洋等.不同上部结构高宽比的土‑桩‑隔震结构体系地震响应分析[J].防灾减灾工程学报,2025,45(02):405-415.

SHAN Zhicheng,YU Xu,ZHUANG Haiyang,et al.Seismic Response Analysis of Soil‑Pile‑Isolated Structures with Different Aspect Ratios of Superstructure[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(02):405-415.
单志承,于旭,庄海洋等.不同上部结构高宽比的土‑桩‑隔震结构体系地震响应分析[J].防灾减灾工程学报,2025,45(02):405-415. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231009002.

SHAN Zhicheng,YU Xu,ZHUANG Haiyang,et al.Seismic Response Analysis of Soil‑Pile‑Isolated Structures with Different Aspect Ratios of Superstructure[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(02):405-415. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231009002.

摘要

为探究高宽比因素对柔性地基上基础隔震结构地震响应的影响，基于ABAQUS有限元软件建立了四种不同高宽比的传统抗震以及基础隔震框架结构模型，针对不同场地条件，建立柔性和刚性两种地基上的隔震结构模型对比，分析SSI效应对不同高宽比隔震结构地震反应规律及其隔震效率的影响。结果表明：随着高宽比增加，隔震结构楼层加速度峰值随层号增加先减小后增大，隔震层位移不断减小，隔震效率逐渐降低，但不同高宽比结构隔震效率随楼层号增加变化的规律不一致。当结构高宽比较小时，隔震效率在顶层最好；随着结构高宽比增大，隔震效率最优层出现在结构中间靠上部。此外，选取楼层加速度峰值、隔震层位移和隔震效率为研究参量，得出SSI效应在隔震层和结构顶层的影响明显强于其他楼层，SSI效应会增大隔震结构隔震层的位移反应，降低隔震体系的隔震效率，并且这种不利影响随着隔震结构高宽比增大在增强，因而在进行隔震结构设计时应综合考虑上部结构高宽比与SSI效应联合作用对结构可能产生的影响。

Abstract

To explore the influence of aspect ratio on the seismic responses of base-isolated structures built on flexible foundations

four traditional seismic-resistant and base-isolated frame structure models with different aspect ratios were established using ABAQUS finite element software. For different site conditions

models of base-isolated structures on both flexible and rigid foundations were established for comparison

so as to analyze the influence of Soil-Structure Interaction (SSI) effect on the seismic response patterns and isolation efficiency in structures with different aspect ratios. The results showed that with the increase of the aspect ratio

peak floor accelerations in isolated structures first decreased and then increased with increasing floor levels. Meanwhile

the displacement of the isolation layer continuously decreased

and the isolation efficiency gradually decreased. However

the variation patterns of the isolation efficiency with increasing floor levels were inconsistent among structures with different aspect ratios. For structures with smaller aspect ratios

the isolation efficiency was optimal at the top floor. As the aspect ratios increased

the optimal isolation efficiency layer appeared in the upper middle floors. Furthermore

by using peak floor acceleration

isolation layer displacement

and isolation efficiency as research parameters

it was concluded that SSI effect showed significantly stronger influence on isolation layers and top floor of structures compared to other floors. The SSI effect increased the displacement response of isolation layer in isolated structures and reduced the isolation efficiency of the isolation system. This adverse influence intensified with increasing aspect ratios of isolated structures.. Therefore

when designing isolated structures

the combined influence of the aspect ratio of the superstructure and the SSI effect on structures should be comprehensively considered.

关键词

Keywords

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