试验洞悉工程|评估场地振动对建筑影响的混合土-结构相互作用方法

CELab-001 2022年8月9日浏览：1279

1. 背景

预测建筑物在底部受到动态激励时的动态响应是一个广泛的主题，在许多工程领域都很常见。进行直接分析需的大量计算资源，或地面基础系统模拟所需的全3D数值模型（例如，在处理铁路交通引起的振动时），这对于很多实际工程而言非常困难。因此，提出了一种结合数值/实验结果和后处理技术的混合方法。当规划有新建筑临近振动源，且有条件进行自由场地试验时候，本文是一个具有吸引力的方法。

2. 方法效果:以冲击荷载为例

试验洞悉工程|评估场地振动对建筑影响的混合土-结构相互作用方法的图1

图-1 计算模型示意图

试验洞悉工程|评估场地振动对建筑影响的混合土-结构相互作用方法的图2

图-2 在基脚位置评估的垂直振动位移：a）时域；b）频域

文章比较了假设了四种计算方法： 1 ）直接法； 2 ）子结构方法，其中输入运动考虑建筑物柱脚的存在； 3 ）一种子结构方法，其中输入运动在自由场条件下进行评估，即忽略运动相互作用效应； 4 ）建议的混合方法。其中，考虑柱脚影响的子结构法 2) 与直接法 1 ）计算结果几乎相同，这是因为考虑柱脚影响的子结构法 2) 同时满足协调条件与平衡条件。但是不考虑柱脚影响，而采用自由场地评估建筑输入的子结构法 3 ）却与直接法 1 ）存在较大差别，这是因为考虑到所考虑的刚性构件（即建筑物基脚）的尺寸，其存在 / 不存在影响响应的中 / 高频（短波）。而混合法 4 ）可以不考虑柱脚影响的子结构法 3 ）的不足。

简而言之，考虑柱脚影响的子结构法 2) 较准确，但是实际工程中考虑柱脚的影响需要精细的模型。当可以对柱脚位置的自由场响应进行实验评估时，本文的混合方法非常有用。作为一种后处理技术，该方法允许考虑由柱脚的存在所引起的效应，并减少与预测过程相关的不确定性。