劉書賢，白　春，魏曉剛，劉少棟，麻鳳海

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 阜新123000；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 土木與交通學(xué)院，遼寧 阜新123000；3.金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司，北京 密云 101500；4.大連大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 1166224)

?

土
—結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)煤礦采動(dòng)損傷建筑的抗震性能影響分析*

劉書賢1，2，白春1，3，魏曉剛2，劉少棟1，麻鳳海4

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 阜新123000；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 土木與交通學(xué)院，遼寧 阜新123000；3.金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司，北京 密云 101500；4.大連大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 1166224)

摘要：為了探討土—結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)煤礦采動(dòng)損傷建筑地震動(dòng)力破壞的影響，基于損傷力學(xué)和能量耗散理論，研究采動(dòng)區(qū)土—基礎(chǔ)—上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用，通過建立考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用的煤礦采動(dòng)損傷建筑的動(dòng)力學(xué)方程，重點(diǎn)分析了煤礦采動(dòng)損害影響下的建筑物地震動(dòng)力災(zāi)變演化過程。計(jì)算結(jié)果表明：土—結(jié)構(gòu)的相互作用對(duì)煤礦采動(dòng)建筑的地震動(dòng)力響應(yīng)影響較大，不考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用是偏于安全的；煤礦采動(dòng)作用明顯改變了建筑物的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，建筑結(jié)構(gòu)的薄弱層位置改變明顯、塑性鉸和層損傷分布規(guī)律發(fā)生改變，嚴(yán)重降低了建筑物的抗震性能，對(duì)于煤礦采動(dòng)區(qū)建筑應(yīng)當(dāng)開展安全損傷評(píng)估工作，以保證礦區(qū)工程建設(shè)的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：土—結(jié)構(gòu)相互作用；損傷力學(xué)；抗震性能；煤礦采動(dòng)；地震動(dòng)力；安全評(píng)估

0引言

我國(guó)擁有豐富的煤炭資源，煤炭資源位居世界首列。對(duì)地下的煤炭資源進(jìn)行開采，采出空間周圍的巖層失去支撐而逐漸向采空區(qū)內(nèi)移動(dòng)，導(dǎo)致上覆巖層原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞，采動(dòng)區(qū)的巖層發(fā)生應(yīng)力重分布現(xiàn)象，采動(dòng)區(qū)周圍的巖體會(huì)發(fā)生移動(dòng)變形、彎曲等破壞現(xiàn)象，導(dǎo)致地表發(fā)生沉陷破壞現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)建筑物造成嚴(yán)重的損壞。我國(guó)80%以上的礦區(qū)位于地震多發(fā)帶，采動(dòng)區(qū)建筑物除了要承受開采沉陷的影響，還要承受地震災(zāi)害的影響(劉書賢等，2013)。因此，開展地震作用下的煤礦采動(dòng)損傷建筑的抗震性能的研究工作非常有必要。

隨著對(duì)煤礦采動(dòng)建筑保護(hù)工作研究的不斷深入，取得了豐碩的研究成果。周長(zhǎng)海(2011)從不均勻沉降對(duì)建筑物的危害性出發(fā)，以剛性地基假設(shè)條件，建立了層間高層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)模型，重點(diǎn)研究了沉降與地震耦合作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力分布和變化規(guī)律；夏軍武等(2007)建立了地基—獨(dú)立基礎(chǔ)—框架結(jié)構(gòu)共同作用的理論計(jì)算模型，揭示了地表變形對(duì)建筑物附加變形和附加內(nèi)力的關(guān)系；劉書賢等(2011)在分析地震作用下采動(dòng)區(qū)建筑物抗震能力的基礎(chǔ)上，提出了基于建筑隔震技術(shù)的的抗開采沉陷隔震保護(hù)裝置。

以上研究對(duì)于地震作用下煤礦采動(dòng)損傷建筑的研究大多是以剛性地基為假設(shè)的，忽略了土—結(jié)構(gòu)相互作用(簡(jiǎn)稱SSI)對(duì)建筑物抗震性能的影響。

考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用后，地基的振動(dòng)特性將對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系帶來影響，同時(shí)土體的濾波效應(yīng)和耗能改變了地震波的傳播途徑，對(duì)建筑物的動(dòng)力效應(yīng)影響較大。王海等(2012)通過研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)考慮土—結(jié)構(gòu)的相互作用后，隨著土體的剪切波速下降，結(jié)構(gòu)的損傷指數(shù)會(huì)上升；曹青和張豪(2011)則認(rèn)為土—結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)力響應(yīng)不容忽視；劉潔平(2009)提出了一種實(shí)用的高層建筑土—結(jié)構(gòu)相互作用地震反應(yīng)整體分析方法，研究了土—結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)位于厚和深厚地基土層上高層建筑地震反應(yīng)的影響。

筆者針對(duì)煤礦采動(dòng)和地震共同作用下建筑物損傷演化災(zāi)變研究的不足，從能量演化和損傷力學(xué)的角度分析煤礦采動(dòng)損傷建筑的災(zāi)變演化過程，綜合考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)建筑物抗震性能的影響，深入探討采動(dòng)、地震對(duì)建筑物的不同致災(zāi)機(jī)理，重點(diǎn)研究了地震作用下考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用的煤礦采動(dòng)損傷建筑的抗震性能。

1土—結(jié)構(gòu)相互作用影響下煤礦采動(dòng)建筑的地震動(dòng)力學(xué)方程

考慮到土體非線性對(duì)地震波傳遞的影響以及采動(dòng)對(duì)土層間力學(xué)性能和相互作用的影響，土體本構(gòu)關(guān)系采用Drucker-Prager理想彈塑性模型。地震作用下，建立考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用影響下建筑物的動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型如圖1所示。

根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論(克拉夫，彭津，2006)，可以建立考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用影響下的煤礦采動(dòng)建筑的地震動(dòng)力學(xué)方程

(1)

(2)

由于建筑結(jié)構(gòu)阻尼使振動(dòng)衰減或振動(dòng)能量耗散，并且與結(jié)構(gòu)所承受的荷載和時(shí)間因素密切相關(guān)，基于此上部建筑結(jié)構(gòu)擬采用Rayleigh阻尼為

[C]=α[M]+β[K].

(3)

式中，α、β為計(jì)算系數(shù)，可根據(jù)結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析所得到的圓頻率及阻尼比按下式計(jì)算求得：

(4)

式中，ξi、ωi和ξj、ωj分別為第i，j振型的臨界阻尼比和圓頻率；

K為剛度矩陣，展開為

(5)

式中，m1～mn、mb分別為各樓層的質(zhì)量和基礎(chǔ)的質(zhì)量；C1～Cn、Cb分別為上部結(jié)構(gòu)和地基的阻尼(等效阻尼)；K1～Kn、Kb分別為上部結(jié)構(gòu)和地基的水平剛度(等效剛度)。

2煤礦采動(dòng)建筑的地震動(dòng)力損傷演化分析

煤礦采動(dòng)引起的開采沉陷作用導(dǎo)致建筑物局部構(gòu)件損傷，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)建筑物的損傷會(huì)加劇，由彈性階段發(fā)展為彈塑性損傷階段。本文采用牛荻濤和任立杰(1996)改進(jìn)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的雙參數(shù)地震損傷模型，來計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的樓層損傷值：

(6)

2.1建筑結(jié)構(gòu)樓層的極限位移計(jì)算分析

由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)可知，建筑結(jié)構(gòu)的初始剛度為

(7)

式中，Iij為建筑結(jié)構(gòu)第i層第j根柱的截面慣性矩，m為第層柱子總根數(shù)，α為框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)影響系數(shù)，Hi為第i層的層高。

建筑結(jié)構(gòu)的層間屈服剪力為

(8)

(9)

(10)

對(duì)于強(qiáng)柱弱梁型結(jié)構(gòu)，求得梁端屈服彎矩后，將柱梁端屈服彎矩之和按節(jié)點(diǎn)處上、下柱的線剛度之比分配給上、下柱。

屈服位移：xyi=fyi/k0i，

極限位移：xui=μixyi.

(11)

(12)

2.2建筑結(jié)構(gòu)累積滯回耗能反應(yīng)計(jì)算

地震作用下建筑結(jié)構(gòu)的累積滯回耗能是指建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)入非線性階段后滯回環(huán)所包圍面積的累積，結(jié)構(gòu)第i層的累積滯回耗能計(jì)算如下(楊佑發(fā)，崔波，2004)：

(13)

式中：Xmi和Xyi分別為第i層最大位移反應(yīng)和屈服位移，fi(tj)為第i層j時(shí)刻的水平剪力，xi(tj)、xi(tj-i)分別為結(jié)構(gòu)第i層j時(shí)刻和j-1時(shí)刻的相對(duì)位移。

2.3建筑結(jié)構(gòu)極限滯回耗能的計(jì)算

建筑結(jié)構(gòu)的極限耗能是指結(jié)構(gòu)在給定荷載幅值或變形幅值下循環(huán)至破壞的累積滯回耗能，具體計(jì)算如下(楊佑發(fā)，崔波，2004)：

εU(δ)=EC(δ)Nf(δ).

(14)

式中，EC(δ)為變形幅值為δ是每個(gè)單循環(huán)的滯回耗能，可表示為

(15)

f1=0.5+2.34XW/XY;

(16)

f2=0.7-1.54XW/XY.

(17)

式中，μ=δ/XY，剪切型結(jié)構(gòu)可近似取XW=0，Nf(δ)為結(jié)構(gòu)在幅值δ的等幅循環(huán)下的循環(huán)次數(shù)，可近似計(jì)算為

Nf(δ)=(9.86/μ)6.4.

(18)

本文以最大位移幅值Xm下循環(huán)至破壞的累積滯回耗能作為建筑結(jié)構(gòu)的極限滯回耗能。

3地震作用下考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用的煤礦采動(dòng)建筑物損傷演化致災(zāi)分析

3.1有限元分析模型

某礦區(qū)地質(zhì)條件良好，地基土體主要有砂土、砂巖、煤巖、泥巖，簡(jiǎn)化處理后各巖體和煤層力學(xué)性能參數(shù)如表1所示(劉剛，2011)。

表1　巖層力學(xué)參數(shù)

該礦區(qū)(抗震設(shè)防烈度為7度)有現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)辦公樓(圖1)，該樓共六層，底層層高為4.2m，其余層高均為3.6m，縱向4跨，跨度為4.5m，橫向2跨，跨度為6m。該建筑物總高度為4.2m+5×3.6m=22.2m，總寬度為12m，總長(zhǎng)度為18m。柱、梁、樓板、基礎(chǔ)均采用C30混凝土，彈性模量E=30GPa，泊松比ν=0.2，密度取2 700kg/m3。基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，尺寸為28m×16m×1m，為了更好的模擬土—結(jié)構(gòu)相互作用效應(yīng)對(duì)煤礦采動(dòng)損傷建筑的影響，地基作用范圍選120m×60m×11m。

縱筋選用HRB400，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2010)中規(guī)定的框架結(jié)構(gòu)最小配筋率和最大配筋率的要求，選取柱、梁板的配筋率如表2所示。

圖2辦公樓的有限元分析模型

Fig.2Thefiniteelementmodeloftheofficebuilding

表2　建筑物的構(gòu)件屬性

基于有限元分析軟件ANSYS內(nèi)嵌的APDL和FORTRAN語言進(jìn)行二次開發(fā)，編制計(jì)算程序?qū)ㄖY(jié)構(gòu)的梁、柱以及板中鋼筋進(jìn)行處理，采用剛度EI等效方法調(diào)整彈性模量的整體式建模，整體式的單元?jiǎng)偠染仃嚭筒牧媳緲?gòu)矩陣為

[K]=∑∫[B]T[D][B]dV，

(19)

(20)

經(jīng)過上述處理后，不需考慮鋼筋和混凝土分離的組合式模型，不僅縮短了計(jì)算時(shí)間，而且提高了計(jì)算精度，滿足規(guī)范要求(何春林，邢靜忠，2007)。

模擬地下煤層開采形成采空區(qū)的過程中，在土體和建筑物的自重作用下建筑物發(fā)生傾斜，其最大沉降值為0.038m，平均沉降值2mm/m。采動(dòng)引起建筑物產(chǎn)生的附加變形和附加內(nèi)力，局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生初始損傷，如圖3所示。

通過對(duì)比分析圖4兩種不同結(jié)構(gòu)形式的自振頻率可知：剛性地基下建筑結(jié)構(gòu)的前3階自振頻率是考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用的1.605倍，由此可知地基土在一定程度上集中了建筑結(jié)構(gòu)有效的地震動(dòng)力響應(yīng)，考慮土—結(jié)構(gòu)的相互作用后結(jié)構(gòu)的自振頻率大幅度的減小，即延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)的自振周期。由此可以判斷：對(duì)地震作用下的煤礦采動(dòng)損傷建筑的分析過程中需要考慮土—結(jié)構(gòu)的相互作用，而對(duì)地基土體采用剛性地基假設(shè)是不完善的。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)中的相關(guān)內(nèi)容，選取的地震波要滿足峰值、頻譜特性、地震持時(shí)的要求，結(jié)合該辦公樓所處工程地質(zhì)條件及結(jié)構(gòu)的自振周期，為了能夠清晰的分析建筑物在采動(dòng)與地震聯(lián)合作用下的滯回耗能和損傷的變化過程，需要選取較長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)烈地震波。本文選用了20s的ElCentro地震波，滿足包含最大幅值及持時(shí)5 T～10 T(T為建筑物的自振周期)的要求模擬烈度為7度時(shí)的罕遇地震作用，方向?yàn)槟媳毕颍{(diào)整后的最大加速度為220cm·s-2，如圖5所示。

3.2數(shù)值模擬結(jié)果分析

地下煤炭開采的過程中，地表發(fā)生移動(dòng)、曲率變形、不均勻沉降等現(xiàn)象，建筑物發(fā)生傾斜，導(dǎo)致局部構(gòu)件剛度降低，發(fā)生損傷破壞(框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)塑性鉸)。地震發(fā)生時(shí)，煤礦采動(dòng)損傷建筑在地震動(dòng)力的作用下加劇了破壞程度(劉書賢等，2013，2014)。本文從損傷力學(xué)和能量耗散理論的角度重點(diǎn)考察了土—結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)煤礦采動(dòng)損傷建筑的災(zāi)變影響。

分析圖6可知：不同工況下的建筑物在地震動(dòng)力作用下，煤礦采動(dòng)作用對(duì)建筑物影響較大：地震發(fā)生2s后，加速度迅速達(dá)到峰值，地震單獨(dú)作用時(shí)為4.481m/s2，煤礦采動(dòng)和地震聯(lián)合作用時(shí)為6.266m/s2，較地震單獨(dú)作用時(shí)，結(jié)構(gòu)頂層加速度被放大了1.397倍，這對(duì)建筑物的抗震是不利的。

分析圖7a的樓層最大加速度可知：地震發(fā)生過程中底層和頂層的變化幅值最大，主要是地震發(fā)生初期短時(shí)間內(nèi)輸入建筑結(jié)構(gòu)的能量急劇增大，部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的能量達(dá)到了損傷閥值極限，產(chǎn)生大量的損傷耗散能，致使梁端開裂。隨著時(shí)間的增加，開裂區(qū)向梁柱節(jié)點(diǎn)處蔓延，形成塑性鉸，降低了建筑物的底層剛度和強(qiáng)度，所以底層加速

度出現(xiàn)增大趨勢(shì)。說明地震作用下煤礦采動(dòng)作用加劇了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)，導(dǎo)致建筑物底部梁柱節(jié)點(diǎn)處形成塑性鉸，構(gòu)件強(qiáng)度減小和剛度退化，嚴(yán)重削弱了建筑物的抗震性能。

分析圖7b、7c可知：地震發(fā)生后，隨著層數(shù)的增加煤礦采動(dòng)建筑物的最大樓層位移也增大，與未受采動(dòng)影響相比，各層位移增加幅度明顯，煤礦采動(dòng)建筑的頂層最大位移較未采動(dòng)增大了1.845倍。結(jié)合圖7c可知：煤礦采動(dòng)損害影響下建筑物的最大層間位移增大(其中底層和頂層的最大層間位移增幅最大)，較未采動(dòng)分別增大了2.23倍和2.67倍。煤礦采動(dòng)作用對(duì)建筑物底層的抗震性能的影響最大，頂層次之，中間層最小，同時(shí)也明顯改變了建筑物的薄弱層位置，有向下發(fā)展的趨勢(shì)(未采動(dòng)的建筑的最大層間位移發(fā)生在3～4層，煤礦采動(dòng)后建筑的最大層間位移發(fā)生在2～3層)，在煤礦采動(dòng)建筑的損傷安全評(píng)估工作中必須予以重視。

由圖7d可以看出：不考慮地震作用，煤礦采動(dòng)引起的開采沉陷促使建筑物底部的剪力增大，增幅13.7kN；建筑物上部的最大層間剪力變化不明顯，此時(shí)建構(gòu)處于彈性階段。地震發(fā)生后建筑物的層間剪力迅速增大，受采動(dòng)影響的建筑物底部最大層間剪力由143.12kN增加到179.976kN，增幅達(dá)到36.856kN，是靜力階段增幅的2.69倍，接近或者超過構(gòu)件的屈服強(qiáng)度，建筑物的底部損傷演化現(xiàn)象嚴(yán)重，且向薄弱層發(fā)展形成多處塑性鉸，嚴(yán)重降低了建筑物的抗震性能。

分析圖8不同工況下建筑物的樓層損傷值圖可知：地震發(fā)生后，未受采動(dòng)影響的建筑的樓層損傷集中在3～4層(這兩層的層間位移最大)，底部和頂部損傷相對(duì)較小，由此可以判斷3～4層是建筑物的薄弱層，在結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析時(shí)應(yīng)予以重視；在煤礦采動(dòng)損害影響下，建筑物的各樓層損傷值均出現(xiàn)明顯增幅，且損傷最大值出現(xiàn)在底部，底層損傷急劇增大了1.643倍，說明建筑物底部已經(jīng)嚴(yán)重破壞，有可能出現(xiàn)倒塌的危險(xiǎn)。

對(duì)于煤礦采動(dòng)區(qū)的擬建建筑物，采動(dòng)和地震聯(lián)合作用加大了結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這種不利影響可能產(chǎn)生的P-Δ效應(yīng)，在地震中建筑物容易傾覆，因此需要提高建筑物的抗側(cè)移能力，同時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)薄弱層的彈塑性變形驗(yàn)算。

4研究結(jié)論

本文基于損傷力學(xué)和能量耗散理論，以有限元軟件ANSYS為工具，建立煤礦采動(dòng)與地震聯(lián)合作用下的有限元模型，重點(diǎn)研究了土—結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)煤礦采動(dòng)損傷建筑抗震性能的影響，通過分析層間加速度、層間位移、層間剪力、層間損傷得到如下研究成果：

(1)在煤礦采動(dòng)建筑的地震動(dòng)力災(zāi)變演化過程中，如果不考慮土—結(jié)構(gòu)的相互作用，而采用剛性地基假設(shè)，使得計(jì)算結(jié)果過于保守、偏于安全。

(2)地震作用下煤礦采動(dòng)作用加劇了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)，導(dǎo)致建筑物底部梁柱節(jié)點(diǎn)處形成塑性鉸，構(gòu)件強(qiáng)度減小和剛度退化，嚴(yán)重削弱了建筑物的抗震性能。

(3)地震作用下煤礦采動(dòng)損傷建筑出現(xiàn)多處塑性鉸，且薄弱層位置向下發(fā)展，底層損傷相當(dāng)嚴(yán)重，建筑物由局部構(gòu)件損傷向結(jié)構(gòu)整體破壞演化發(fā)展，增加了震害的影響，建議對(duì)煤礦采動(dòng)建筑進(jìn)行損傷安全評(píng)估時(shí)必須予以重視。

參考文獻(xiàn)：

曹青，張豪.2011.考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架地震響應(yīng)分析[J].西北地震學(xué)報(bào)，33(1)：62-66.

何春林，邢靜忠.2007.ANSYS對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性問題的仿真研究[J].煤炭工程，(4)：80-82.

劉剛.2011.條帶開采煤柱靜動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性研究[D].西安：西安科技大學(xué).

劉潔平.2009.高層建筑土—結(jié)構(gòu)相互作用地震反應(yīng)分析研究[D].哈爾濱：中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所.

劉書賢，郭濤，魏曉剛，等.2014a.地震作用下煤礦開采損傷建筑的能量耗散演化致災(zāi)分析[J].地震研究，37(3)：442-449.

劉書賢，王春麗，魏曉剛，等.2014b.煤礦采空區(qū)的地震動(dòng)力響應(yīng)及其對(duì)地表的影響[J].地震研究，37(4)：642-647.

劉書賢，胡紅珍，魏曉剛，等.2013.煤礦采動(dòng)與地震耦合作用下建筑物災(zāi)變分析[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，28(4)：526-534.

劉書賢，魏曉剛，劉魁星，等.2011.基于隔震技術(shù)的采動(dòng)區(qū)半主動(dòng)雙重保護(hù)裝置減震分析[J].土木工程與管理學(xué)報(bào)，28(4)：1-5.

牛荻濤，任利杰.1996.改進(jìn)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)雙參數(shù)地震破壞模型[J].地震工程與工程振動(dòng)，16(4)：44-54.

王海，劉偉慶，王曙光，等.2012.土—結(jié)構(gòu)相互作用下消能減震結(jié)構(gòu)損傷分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，33(10)：53-58.

夏軍武，袁迎曙，董正筑.2007.采動(dòng)區(qū)地基、獨(dú)立基礎(chǔ)與框架結(jié)構(gòu)共同作用的力學(xué)模型[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，36(1)：33-37.

楊佑發(fā)，崔波.2009.框架結(jié)構(gòu)爆破地震的損傷評(píng)估[J].振動(dòng)與沖擊，28(10)：191-194.

周長(zhǎng)海.2010.不均勻沉降對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)影響的研究[D].青島：青島理工大學(xué).

克拉夫R.，彭津J..2006.結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)[M].北京：高等教育出版社.

GB50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

GB50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

AnalysisonSeismicPerformanceImpactofSoil-StructureInteraction

onCoalMiningDamagedBuildings

LIUShu-xian1，2，BAIChun1，3，WEIXiao-gang1，LIUShao-dong1，MAFeng-hai4

(1.CollegeofArchitectureandCivilEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，F(xiàn)uxin123000，Liaoning，China)

Inordertodiscusstheinfluenceofthesoil-structureinteractionontheseismicdynamicfailureprocessofcoalminingdamagedbuilding，basedondamagemechanicsandtheenergydissipationtheory，westudythesynergeticeffectofsoil-foundation-superstructureinminingarea.Byestablishingthedynamicsequationsofcoalminingdamagedbuildingsconsideringsoil-structureinteraction，wefocusonstudyseismicdynamicdisasterevolutionprocessofthebuildingundertheinfluenceofthecoalminingdamage.Thecalculationresultsshowthattheinfluenceofsoil-structureinteractiononseismicdynamicresponseofthecoalminingbuildingislarger，withoutconsideringsoil-structureinteractionissafer.Duetocoalmining，thestructuredynamiccharacteristicsofthebuildingischanged，thepositionofweaklayerofthestructurechangedsignificantlyandtheplastichingeandthedistributionlawoflayerdamagechanges，whichallseriouslyreducetheseismicperformanceofthebuilding.Thesafetydamageassessmentshouldbetakenforthebuildingsincoalminingarea，whichcouldensurethesafetyandreliabilityofminingengineeringconstruction.

Keywords：soil-structureinteraction；damagemechanics；seismicperformance；coalmining；seismicdynamic；safetyassessment

*收稿日期：2014-09-10. 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51474045，51174038)、遼寧省教育廳科研項(xiàng)目(L2012111)、中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)研究指導(dǎo)性計(jì)劃項(xiàng)目(MTKJ2012-319)和遼寧工程技術(shù)大學(xué)市場(chǎng)調(diào)研信息立項(xiàng)基金(SCDY2012010)聯(lián)合資助.

中圖分類號(hào)：TO352

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-0666(2015)02-0272-08

(2.CollegeofCivilandTransportationEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，F(xiàn)uxin123000，Liaoning，China)

(3.JCHXMiningManagementCO..LTD. ，Miyun101500，Beijing，China)

(4.CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，DalianUniversity，Dalian116622，Liaoning，China)

Abstract