考虑SSI效应的基础隔震框架结构抗震性态水平分析

赵畅; 于旭; 庄海洋; 单志承; 吴晓飞

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20220123001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑SSI效应的基础隔震框架结构抗震性态水平分析

论文 | 更新时间：2025-09-25

- 考虑SSI效应的基础隔震框架结构抗震性态水平分析
- Horizontal Analysis of Seismic Behavior of Base Isolated Frame Structure Considering SSI Effect
- 防灾减灾工程学报 2023年43卷第5期页码：1024-1034
- 作者机构：
  
  1.华东交通大学土木建筑学院, 江西南昌 330013
  2.南京工程学院建筑工程学院, 江苏南京 211167
  3.南京工业大学交通学院, 江苏南京210009
  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：
  
  赵畅（1997—），男，硕士研究生。主要从事考虑土-结构动力相互作用的隔震结构抗震性能研究。E-mail：1012858348@qq.com
  于旭(1977—)，男，教授，博士。主要从事考虑土-结构动力相互作用的隔震结构抗震性能研究。E-mail：yuxurichard@sina.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上基金项目(51778282)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20220123001
  中图分类号： TU352.1;TU435
- 收稿：2022-01-23，
  
  修回：2022-11-10，
  
  纸质出版：2023-10-15
- 稿件说明：
移动端阅览
赵畅,于旭,庄海洋等.考虑SSI效应的基础隔震框架结构抗震性态水平分析[J].防灾减灾工程学报,2023,43(05):1024-1034.

ZHAO Chang,YU Xu,ZHUANG Haiyang,et al.Horizontal Analysis of Seismic Behavior of Base Isolated Frame Structure Considering SSI Effect[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(05):1024-1034.
赵畅,于旭,庄海洋等.考虑SSI效应的基础隔震框架结构抗震性态水平分析[J].防灾减灾工程学报,2023,43(05):1024-1034. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220123001.

ZHAO Chang,YU Xu,ZHUANG Haiyang,et al.Horizontal Analysis of Seismic Behavior of Base Isolated Frame Structure Considering SSI Effect[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(05):1024-1034. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220123001.

摘要

目前针对于基础隔震结构的性态水平研究往往基于刚性地基假设，未考虑SSI效应对结构损伤的影响。因此，为研究柔性地基上小高宽比基础隔震结构的抗震性态水平，本文以拟建结构为背景，利用ABAQUS有限元软件建立该小高宽比基础隔震结构建筑物的有限元计算模型，依据相关规范规定，选取El‑Centro波、Kobe波和卧龙波，通过改变土体等效剪切波速设计扩展出5种场地，分析了地震动特性、场地条件以及输入地震动加速度峰值对该结构地震反应的影响规律，对该结构的损伤程度进行了统计分析。结果表明：柔性地基上随结构‑土体相对刚度比的增大，基础隔震结构的上部结构损伤和隔震层损伤均增大，且上部结构的损伤明显滞后于隔震支座损伤，IV场地在同等条件下损伤最严重；中长周期地震波对于隔震结构损伤影响较大；选取了层间位移角、隔震层位移作为抗震性态水平的量化指标，基于计算结果，本文初步给出了两类指标与结构‑土体相对刚度比的预测公式，提出了不同类别场地下小高宽比基础隔震结构的抗震性态水平划分及其破坏程度的物理描述。

Abstract

At present， research on the behavioral characteristics of base isolation structures often assumes a rigid foundation， neglecting the influence of Soil-Structure Interaction （SSI） on structural damage. Therefore， in order to study the seismic behavior level of small aspect ratio foundation isolation structures on flexible foundations， this paper takes the proposed structure as the background and uses ABAQUS finite element software to establish a finite element calculation model of the small aspect ratio foundation isolation structure building. We selected El-Centro wave， Kobe wave， and Wolong wave and designed five different site conditions according to relevant specifications. These conditions were created by varying the equivalent shear wave velocity of the soil. The influence of seismic characteristics， site conditions， and input seismic acceleration peak on the seismic response of the structure was analyzed， and the degree of damage to the structure was statistically analyzed. The results demonstrate that as the relative stiffness ratio between the structure and the soil on a flexible foundation increases， damage to the superstructure and isolation layer of base isolation structures also increases. Furthermore， under the same conditions， site IV experiences the most severe damage； Medium to long-period seismic waves have a substantial impact on the damage sustained by isolated structures. Quantitative indices for assessing seismic behavior levels were chosen as the inter-story displacement angle and isolation layer displacement. Based on the calculation results， this paper presents preliminary prediction formulas for both types of indices， the relative stiffness ratio between the structure and the soil， and proposes a classification system for seismic behavior levels. Additionally， it provides a physical description of the degree of damage to small aspect ratio isolation structures under various site conditions.

关键词

Keywords

references

谢礼立，马玉宏 . 基于抗震性态的设防标准研究［J］. 地震学报， 2002 （ 02 ）： 200 - 209 .

Xie L L ， Ma Y H . Study on fortification standards based on seismic behavior ［J］. Journal of Seismology ， 2002 （ 2 ）： 200 - 209 . （in Chinese）

刘娟，马玉宏，赵桂峰，等 . 高层基础隔震结构基于性态的抗震设防标准研究［J］. 科学技术与工程， 2013 ， 13 （ 26 ）： 7889 - 7893 .

Liu J ， Ma Y H ， Zhao G F ， et al . Study on behavior based seismic fortification standards of high-rise base isolated structures ［J］. Science， Technology and Engineering ， 2013 ， 13 （ 26 ）： 7889 - 7893 . （in Chinese）

刘阳，刘文光，何文福，等 . 长周期地震作用下考虑碰撞效应的偏心隔震结构损伤性能评价［J］. 振动工程学报， 2015 ， 28 （ 6 ）： 910 - 917 .

Liu Y ， Liu W G ， He W F ， et al . Damage performance evaluation of eccentric isolated structures considering collision effect under long-period earthquake ［J］. Journal of Vibration Engineering ， 2015 ， 28 （ 6 ）： 910 - 917 . （in Chinese）

杜永峰，黄小宁，李慧 . 基于性能的基础隔震钢筋混凝土框剪结构的倒塌可靠度分析［J］. 地震工程学报， 2018 ， 40 （ 5 ）： 879 - 886 .

Du Y F ， Huang X N ， Li H . Collapse reliability analysis of performance-based base isolated reinforced concrete frame shear wall structure ［J］. Journal of Seismic Engineering ， 2018 ， 40 （ 5 ）： 879 - 886 . （in Chinese）

楼梦麟，王文剑，朱彤 . 土–结构体系振动台模型试验中土层边界影响问题［J］. 地震工程与工程振动， 2000 ， 20 （ 2 ）： 30 ‑ 36 .

Lou M L ， Wang W J ， Zhu T . Soil lateral boundary effect in shaking table model test of soil-structure system ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Dynamics ， 2000 ， 20 （ 2 ）： 30 ‑ 36 . （in Chinese）

庄海洋，任佳伟，王瑞，等 . 两层三跨框架式地铁地下车站结构弹塑性工作状态与抗震性能水平研究［J］. 岩土工程学报， 2019 ， 41 （ 1 ）： 131 ‑ 138 .

Zhuang H Y ， Ren J W ， Wang R ， et al . Elasto-plastic working states and seismic performance levels of frame-type subway underground station having two layers and three spans ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2019 ， 41 （ 1 ）： 131 ‑ 138 . （in Chinese）

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

Zhuang H Y ， Hu Z H ， Chen G X . Numerical modeling on the seismic responses of a large underground structure in soft ground ［J］. Journal of Vibroengineering ， 2015 ， 17 （ 2 ）： 802 ‑ 815 .

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）

建筑隔震橡胶支座： JG/T 118-2018 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2018 .

Tso W ， Zhu T ， Heidebrecht A . Engineering implication of ground motion A/V ratio ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 1992 ， 11 （ 3 ）： 133 ‑ 144 .

杜永峰，杨晨晓，黄小宁 . 支座失效下基础隔震结构的损伤路径识别［J］. 兰州理工大学学报， 2019 ， 45 （ 1 ）： 112 - 119 .

Du Y F ， Yang C X ， Huang X N . Damage path identification of base isolated structure under bearing failure ［J］. Journal of Lanzhou University of Technology ， 2019 ， 45 （ 1 ）： 112 - 119 . （in Chinese）

Park Y J ， Ang A H S . Mechanistic seismic damage model for reinforced concrete ［J］. Journal of Structural Engineering ， 1985 ， 11 （ 4 ）： 722 - 739 .

丁雅杰 . 考虑地基不均匀沉降的基础隔震结构损伤分析［D］. 兰州：兰州理工大学， 2017 .

Ding Y J . Damage analysis of base isolated structure considering uneven settlement of foundation ［D］. Lanzhou ： Lanzhou University of Technology ， 2017 . （in Chinese）

马玉宏，赵桂峰，谭平，等 . 基础隔震结构性态水准和性态目标的研究［J］. 四川建筑科学研究， 2013 ， 39 （ 5 ）： 169 - 173 .

Ma Y H ， Zhao G F ， Tan P ， et al .. Study on structural state level and behavior target of base isolation ［J］. Sichuan Institute of building science ， 2013 ， 39 （ 5 ）： 169 - 173 . （in Chinese）

Chang F K . Human response to motion in tall buildings ［J］. Journal of the Structural Division ，ASCE， 1973 ， 199 （ 6 ）： 1259 - 1272 ．

林凯 . 基础隔震结构性能化设计指标研究［D］. 武汉：华中科技大学， 2015 .

Lin K . Study on performance-based design index of base isolated structure ［D］. Wuhan ： Huazhong University of science and technology ， 2015 . （in Chinese）

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

震后钢筋混凝土柱耐火性能有限元分析