不同上部结构高宽比的土‑桩‑隔震结构体系地震响应分析

单志承; 于旭; 庄海洋; 吴晓飞

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20231009002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

不同上部结构高宽比的土‑桩‑隔震结构体系地震响应分析

论文 | 更新时间：2025-05-07

- 不同上部结构高宽比的土‑桩‑隔震结构体系地震响应分析
- Seismic Response Analysis of Soil‑Pile‑Isolated Structures with Different Aspect Ratios of Superstructure
- 防灾减灾工程学报 2025年45卷第2期页码：405-415
- 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：
  
  单志承（1999—），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：2215468165@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.20231009002
  中图分类号： TU352
- 收稿：2023-10-09，
  
  修回：2023-11-28，
  
  纸质出版：2025-04-28
- 稿件说明：
移动端阅览
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

references

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

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 ， 24 （ 2 ）： 200 ‑ 209 .

Xie L L ， Ma Y H . Study on fortification standards based on seismic behavior ［J］. Journal of Seismology ， 2002 ， 24 （ 2 ）： 200 ‑ 209 . （in Chinese）

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

Yu X ， Zhu C ， Zhuang H Y ， et al . 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 ， 2016 ， 36 （ 5 ）： 758 ‑ 765 . （in Chinese）

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 .

Li C P ， Liu W Q ， Wang S G ， et al . Shaking table test on high‑rise isolated structure on soft soil foundation ［J］. Journal of Building Structures ， 2013 ， 34 （ 7 ）： 72 ‑ 78 . （in Chinese）

于旭，宰金珉，庄海洋 . SSI效应对隔震结构地震效应的影响分析［J］. 南京航空航天大学学报， 2011 ， 43 （ 6 ）： 846 ‑ 851 .

Yu X ， Zai J M ， Zhuang H Y . Shaking table model test on lead core rubber bearing in isolation structure system considering SSI ［J］. Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics ， 2011 ， 43 （ 6 ）： 846 ‑ 851 . （in Chinese）

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 （ 5 ）： 1024 ‑ 1034 .

Zhao C ， Yu X ， Zhuang H Y ， et al . Horizontal analysis of seismic behavior of baseisolated frame structure considering SSI Effect ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation ， 2023 ， 43 （ 5 ）： 1024 ‑ 1034 . （in Chinese）

Takaoka E ， Takenaka Y ， Nimura A . Shaking table test and analysis method on ultimate behavior of slender ase‑isolated structure supported by laminated rubber bearings ［J］. Earthquake Engineering&Structural Dynamics ， 2011 ，（ 40 ） 5 ： 551 ‑ 570 .

余文正，孙柏锋，张然，等 . 隔震结构高宽比及支座竖向力分析［J］. 土木工程与管理学报， 2023 ， 40 （ 1 ）： 54 ‑ 63 .

Yu W Z ， Sun B F ， Zhang R ， et al . Study on height‑width ratio of isolated structure and vertical force of bearing ［J］. Journal of Civil Engineering and Management ， 2023 ， 40 （ 1 ）： 54 ‑ 63 . （in Chinese）

冯绍林，黄襄云，马玉宏，等 . 不同高宽比高层隔震结构的地震反应分析［J］. 地震工程与工程振动， 2014 （增1 ）： 788 ‑ 794 .

Feng S L ， Huang X Y ， Ma Y H ， et al . Seismic response analysis of high‑rise isolated structure to various height‑to‑width ratio ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Dynamics ， 2014 （ Sup1 ）： 788 ‑ 794 . （in Chinese）

何文福，李雪，许浩，等 . 高层隔震结构提离摇摆耦合理论模型及振动台试验验证［J］. 土木工程学报， 2020 ， 53 （ 3 ）： 19 ‑ 27 .

He W F ， Li X ， Xu H ， et al . Theoretical model and verification of shaking table test for high－rise isolated structures coupling with uplifting and rocking ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2020 ， 53 （ 3 ）： 19 - 27 . （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 ， 26 （ 2 ）： 81 ‑ 86 .

Liu W Q ， Wang S G ， Lin Y . Research on the design method of base‑isolated structure of Suqian Renfang Zhi‑hui Building ［J］. Journal of Building Structures ， 2005 ， 26 （ 2 ）： 81 ‑ 86 . （in Chinese）

楼梦麟，王文剑，朱彤，等 . 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 （ 4 ）： 30 ‑ 36 .

Lou M L ， Wang W J ， Zhu T ， et al . Soil lateral boundary effect in shaking table model test of soil‑structure system ［J］. Earth Quake Engineering and Engineering Vibration ， 2000 ， 20 （ 4 ）： 30 ‑ 36 . （in Chinese）

庄海洋，吴祥祖，陈国兴 . 考虑初始静应力状态的土‑地下结构非线性静、动力耦合作用研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2011 （增1 ）： 3112 ‑ 3119 .

Zhuang H Y ， Wu X Z ， Chen G X . Study of nonlinear static and dynamic coupling interaction of soil-underground structure considering initial static stress ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2011 （ Sup1 ）： 3112 ‑ 3119 . （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）

Zhuang H Y ， Hu Zh 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 .

建筑隔震橡胶支座： JG/T118—2018 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2018 .

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］. 南京航天航空大学学报， 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）

王栋，吕西林，刘中坡 . 不同高宽比基础隔震高层结构振动台试验研究及对比分析［J］. 振动与冲击， 2015 ， 34 （ 16 ）： 109 ‑ 118 .

Wang D ， Lyu X L ， Liu Z P . Shaking table test and comparison analysis for base‑isolated high‑rise buildings with different aspect ratios ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2015 ， 34 （ 16 ）： 109 ‑ 118 . （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

建筑地震响应的视觉监测与虚拟现实验证

断层场地非线性驱动的跨断层隧道地震响应机制研究

SV/P波斜入射下岩溶盾构隧道的地震响应和损伤研究

基于易损性分析的可液化场地单桩基础抗震性能研究

基于监测数据和拟静力方法的海上风机地震动力响应分析