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

CHEN Bowei; XU Longjun; TIAN Hao

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20250430021

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

更新时间：2026-01-07

- Numerical Simulation Analysis of Surface Rupture‑Foundation‑Frame Structure Interaction under Fault Action
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 6, Pages: 1503-1514(2025)
- 作者机构：
  
  1.中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江哈尔滨 150080
  2.江汉大学精细爆破国家重点实验室，湖北武汉 430056
  3.华中科技大学土木与水利工程学院，湖北武汉 430074
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20250430021
  CLC： TU443
- Received：30 April 2025，
  
  Revised：2025-07-02，
  
  Published：28 December 2025
- 稿件说明：
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陈伯蔚,徐龙军,田浩.断层作用下地表破裂-基础-框架结构相互作用数值模拟分析[J].防灾减灾工程学报,2025,45(06):1503-1514.

CHEN Bowei,XU Longjun,TIAN Hao.Numerical Simulation Analysis of Surface Rupture‑Foundation‑Frame Structure Interaction under Fault Action[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(06):1503-1514.
陈伯蔚,徐龙军,田浩.断层作用下地表破裂-基础-框架结构相互作用数值模拟分析[J].防灾减灾工程学报,2025,45(06):1503-1514. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20250430021.

CHEN Bowei,XU Longjun,TIAN Hao.Numerical Simulation Analysis of Surface Rupture‑Foundation‑Frame Structure Interaction under Fault Action[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(06):1503-1514. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20250430021.

摘要

为探究断层错动引发的“地表破裂-基础-结构相互作用“特征及规律。利用有限元软件，考虑结构与断层引发的地表破裂露头位置的不同方位关系的影响，建立了土体及其上部建筑结构的模型。计算了正、逆断层作用下的土体的应变、基础弯矩以及二层框架结构上的和应力分布特征，分析了断层上建筑物的存在对地表破裂形态的影响。结果表明：断层上建筑物的存在会改变破裂在近地表土体中的发展趋势；在重力作用下，基础底部压应力的差异造成的土体破裂面与基础底面之间的摩阻力差异会使主动盘土体竖直方向上的变形受到抑制，同时在被动盘上产生更大变形。相关结论可为断层区建筑结构的选址提供参考依据。

Abstract

This study aims to explore the characteristics and patterns of surface rupture–foundation–structure interaction caused by fault dislocation. Using the finite element software

a model of the soil and its upper building structure was established

taking into account the influence of the different orientation relationships between the structure and the location of the fault-induced surface rupture outcrop. The strain of soil

the bending moment of the foundation

and the stress distribution of the two-storey frame structure under the action of normal and reverse faults were calculated

and the influence of the presence of buildings located on the fault on the surface rupture morphology was analyzed. The results showed that the presence of buildings on the fault changed the development trend of rupture in the near-surface soil. Under the action of gravity

differences in compressive stress at the foundation bottom led to the variations in frictional resistance between the soil fracture surface and the foundation bottom surface

which restricted vertical deformation of the active side of the soil while inducing greater deformation on the passive side. These findings can provide references for the site selection of building structures in fault zones.

关键词

Keywords

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