盧俊龍， 張 蔭

(1.西安理工大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 西安，710048) (2.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院 西安，710055)

1 問題的引出

密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)是一種新型可裝配式結(jié)構(gòu)，適應(yīng)我國建筑產(chǎn)業(yè)化及墻體改革的發(fā)展方向，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造如圖1所示[1]。在鋼筋混凝土框格單元中填充砌塊構(gòu)成密肋復(fù)合墻板，砌塊采用工業(yè)廢料或農(nóng)作物秸稈等制作，復(fù)合墻板通過連接柱、暗梁形成抗側(cè)力構(gòu)件，承擔(dān)結(jié)構(gòu)內(nèi)力。密肋復(fù)合墻構(gòu)造特殊，其動(dòng)力計(jì)算及抗震設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別較大。

通過密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能及簡化計(jì)算模型研究，初步建立了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法[2-4]。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[5-6]建立密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型，通過非平穩(wěn)隨機(jī)地震反應(yīng)分析研究基于動(dòng)力可靠度的設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)[7-8]等通過分析墻體承載特性及滯回性能，建立三道抗震防線量化設(shè)計(jì)方法。郭猛等[9-11]通過對比密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)的耗能性能，研究隱形框架與密肋復(fù)合墻的剪力分配關(guān)系。劉佩等[12]通過試驗(yàn)研究輕鋼龍骨密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。文獻(xiàn)[13-14]通過1/6比例密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)及數(shù)值模擬，研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、地震響應(yīng)與破壞形態(tài)。

圖1 密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造Fig.1 Constitute of multi-ribbed composite wall structure

因密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)抗震性能研究未考慮結(jié)構(gòu)與地基動(dòng)力相互作用的影響，相關(guān)結(jié)論存在局限性。為研究結(jié)構(gòu)與地基的動(dòng)力相互作用關(guān)系，易偉建等[15]考慮樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用，研究了脈沖型地震和常規(guī)地震作用下鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)影響因素及規(guī)律。尚守平等[16]對比激振后剛性地基與設(shè)置土槽地基時(shí)鋼框架模型的底部剪力，得到底部剪力折減系數(shù)。 陳躍慶等[17]通過動(dòng)力相互作用體系振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，研究不同地基條件對相互作用的影響。

因密肋復(fù)合墻體力學(xué)性能、破壞模式均與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別較大，地震時(shí)與地基相互作用的規(guī)律較為復(fù)雜。為了研究二者動(dòng)力相互作用關(guān)系，筆者設(shè)計(jì)制作了密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)模型及地基模型箱，分別進(jìn)行剛性地基條件及相互作用條件下的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的變化規(guī)律，研究密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)與地基動(dòng)力相互作用及破壞機(jī)制，以完善密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法。

2 試件設(shè)計(jì)與制作

2.1 結(jié)構(gòu)模型

以某大學(xué)7層密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)學(xué)生公寓為研究對象，原型結(jié)構(gòu)為8度設(shè)防，Ⅱ類場地，黃土地基，底層結(jié)構(gòu)高度為4.8 m，各層建筑層高均為3.0 m，建筑總高度為21 m，結(jié)構(gòu)平面如圖2所示。結(jié)構(gòu)平面總尺寸為33.8 m×13.8 m，門窗洞口尺寸分別為900 mm×2 400 mm和1 500 mm×1 500 mm，密肋復(fù)合墻厚度為300 mm，樓板厚度為100 mm。該結(jié)構(gòu)為平面規(guī)則結(jié)構(gòu)，各開間單元橫墻剛度及結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布相同，因而各橫向開間單元的動(dòng)力特性與原結(jié)構(gòu)接近。由于受到結(jié)構(gòu)與地基相互作用系統(tǒng)中對結(jié)構(gòu)模型尺寸的限制，故以1個(gè)橫向子單元為對象來研究原結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)及破壞規(guī)律。

選取中間一榀代表性受力單元為原型結(jié)構(gòu)(見圖2陰影部分)，受到地基模型尺寸限制，幾何相似系數(shù)設(shè)計(jì)為1/15，平面尺寸為0.54 m×0.45 m，總高度為1.52 m，采用質(zhì)量配重滿足質(zhì)量相似，模型結(jié)構(gòu)質(zhì)量為212 kg，各層配重質(zhì)量均為65 kg，總質(zhì)量為0.97 t，復(fù)合墻體采用與原型材料類似的微?；炷粒摻钜藻冧\鐵絲模擬。主要控制參數(shù)的相似系數(shù)如表1所示。

圖2 原型結(jié)構(gòu)平面(單位：mm)Fig.2 Plan of the structure(unit:mm)

按相似比條件設(shè)計(jì)的墻板厚度為20 mm，墻板肋梁及肋柱縱筋采用4根直徑為1.2 mm的鍍鋅鐵絲(4φ1.2)，箍筋直徑為0.9 mm,間距為20 mm(φ0.9@20)，形成鋼筋骨架后，將砌塊按框格尺寸切割后置入，再澆筑細(xì)石混凝土制作墻體。在鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)澆筑完成后，將基礎(chǔ)、墻體與樓板進(jìn)行裝配，完成模型制作，如圖3所示。

表1 結(jié)構(gòu)模型的相似系數(shù)Tab.1 Similitude coefficients of the model

圖3 密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)模型Fig.3 Model of the multi-ribbed composite wall structure

2.2 地基模型

為了減小地基模型箱效應(yīng),控制結(jié)構(gòu)模型的平面尺寸，應(yīng)滿足地基模型與結(jié)構(gòu)模型的平面尺寸之比小于5[18]，因而地基土箱平面尺寸為2.56 m×2.93 m，高為2.1 m，采用6 mm厚的鋼板制作。為防止鋼板在土壓力作用下產(chǎn)生過大變形而破壞，在鋼板外部設(shè)置勁性鋼梁。在箱體鋼板內(nèi)側(cè)以環(huán)氧樹脂膠粘貼5 cm厚的黏滯阻尼材料，模擬遠(yuǎn)場地基效應(yīng)。在箱體底部鋪設(shè)30 cm厚的卵石層模擬基巖層，然后將重塑黃土按分層25 cm進(jìn)行夯實(shí)，地基土層總厚度為1.8 m?？刂茐簩?shí)系數(shù)不低于0.85，含水量為19%左右，夯實(shí)后測得壓縮模量為13.9 MPa，地基模型總質(zhì)量為11.2 t。

2.3 相互作用系統(tǒng)模型

當(dāng)?shù)鼗梁恢粱A(chǔ)底面設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，將結(jié)構(gòu)模型埋入土體并回填夯實(shí)，基礎(chǔ)埋深為0.25 m，壓實(shí)地面形成密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)與地基相互作用體系試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D4所示。

圖4 密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)與地基相互作用體系試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig.4 Model of interaction system of multi-ribbed wall structure and subsoil

3 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)時(shí)，先進(jìn)行密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)與地基相互作用系統(tǒng)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后結(jié)構(gòu)基本完好，而后將上部結(jié)構(gòu)模型嵌固于臺(tái)面模擬剛性地基條件再進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，通過兩種工況對比，研究密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)與地基動(dòng)力相互作用關(guān)系。

3.1 地震波輸入

為了充分考慮場地地基條件及地震動(dòng)輸入對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，按烈度條件及相似比要求將地震波進(jìn)行壓縮與調(diào)幅，加速度峰值按7度、8度及9度遞增，選用EL-Centro波(以下簡稱為EL波)及天津波(以下簡稱TJ波)，分別按單向水平、雙向水平及三向加速度進(jìn)行輸入。

以結(jié)構(gòu)縱向?yàn)榈卣鹱饔弥鞣较?x向)，單向輸入時(shí)加速度峰值按相似比要求取值，雙向水平輸入時(shí)x向與y向(橫向)峰值之比為1∶0.85，三向輸入時(shí)x向、y向與z向(豎向)峰值之比為1∶0.85∶0.65。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，分別在剛性地基條件及考慮地基與結(jié)構(gòu)相互作用條件下進(jìn)行試驗(yàn)，按相應(yīng)烈度輸入地震波，其中x向的加速度峰值如表2所示。

表2 不同烈度所對應(yīng)的加速度峰值Tab.2 Peak value of acceleration at different intensify

3.2 測點(diǎn)布置

試驗(yàn)采集臺(tái)面、地基表面(剛性地基時(shí)為基礎(chǔ)頂面)及部分樓層的加速度及位移響應(yīng)，測點(diǎn)布置如圖5所示。在每個(gè)測點(diǎn)均沿x向、y向及z向布置位移與加速度傳感器各1個(gè)，加速度傳感器采用ICP壓電式傳感器，位移傳感器采用891-Ⅱ型超低頻動(dòng)態(tài)傳感器。

圖5 測點(diǎn)布置示意圖Fig.5 Location of test sensors

地基表面?zhèn)鞲衅靼惭b在埋置土體中的水泥磚表面，保持磚表面水平，在其表面粘接毛玻璃片和薄鋼板，將位移傳感器粘接毛玻璃片，加速度傳感器吸附于薄鋼板上，如圖6所示。各樓層傳感器采用同樣的方法安裝在樓面，使傳感器與測點(diǎn)同步運(yùn)動(dòng)。

圖6 傳感器安裝Fig.6 Installation of sensors

4 試驗(yàn)現(xiàn)象

4.1 地基破壞

地基對地震波具有放大效應(yīng)，地基土具有阻尼效應(yīng)，可吸收大部分振動(dòng)能量，因而進(jìn)行相互作用體系試驗(yàn)時(shí)上部結(jié)構(gòu)基本完好，破壞現(xiàn)象為地基土開裂，隨著烈度愈高，開裂愈顯著，具體破壞過程如下。

為滿足連續(xù)加載的要求，裂縫觀測均在按各烈度三向EL波加載完成后進(jìn)行。對比圖7和圖8可以發(fā)現(xiàn)，完成7度EL波加載后，地基沿結(jié)構(gòu)首層底部四周開裂，進(jìn)而沿縱向與橫向往兩邊延伸(圖8中藍(lán)色線)，裂縫寬度約為0.5 mm，縱向裂縫長度約為結(jié)構(gòu)縱向?qū)挾龋瑱M向裂縫開展至土箱內(nèi)邊緣。

圖7 試驗(yàn)前地基土表面Fig.7 Subsoil surface before test

圖8 7度后地基土表面裂縫Fig.8 Cracks of subsoil surface under 7 degree

完成8度三向EL波加載后的裂縫開展如圖9所示，原裂縫寬度增大并繼續(xù)延伸，出現(xiàn)與原裂縫平行的新裂縫，且在原裂縫周圍產(chǎn)生寬度較小的支裂縫，新出現(xiàn)裂縫如圖9中的黃色線所示。

圖9 8度后地基土表面裂縫Fig.9 Crack of subsoil surface under 8 degree

當(dāng)烈度提高至9度后，結(jié)構(gòu)四周土體的裂縫均延伸至地基外邊緣，且寬度顯著增加，如圖10所示。基礎(chǔ)四周裂縫寬度最大，約為2 mm左右，同時(shí)沿每條主裂縫上又出現(xiàn)了多條支線裂縫，如圖10中紅色線條所示，但支線裂縫寬度較小，另外在結(jié)構(gòu)四周新出現(xiàn)了部分裂縫，其長度與寬度均較小。

圖10 9度后地基土表面裂縫Fig.10 Crack of subsoil surface under 9 degree

在加載過程中，上部結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)明顯，結(jié)構(gòu)樓層水平位移及轉(zhuǎn)動(dòng)直接可見。

4.2 結(jié)構(gòu)破壞

相互作用條件下的所有加載工況完成后，密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)模型仍保持完好，在剛性地基條件下輸入9度地震波時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，具體如下。

當(dāng)輸入7度及8度地震波時(shí)，結(jié)構(gòu)模型中各樓層墻板及樓板基本完好，無裂縫出現(xiàn)。當(dāng)輸入烈度達(dá)到9度時(shí)，結(jié)構(gòu)首層及第2層窗洞邊緣出現(xiàn)部分縱向細(xì)小裂縫，如圖11(a)所示，且首層橫墻方向也出現(xiàn)部分裂縫。按9度繼續(xù)加載，首層底部墻板與筏板間局部脫離，如圖11(b)所示，結(jié)構(gòu)有明顯的水平滑移，隨即停止加載。

圖11 上部結(jié)構(gòu)裂縫Fig.11 Cracks of the structure

4.3 破壞機(jī)制

由試驗(yàn)現(xiàn)象可見，地震作用下密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)與地基相互作用系統(tǒng)的破壞形式主要為地基開裂。由于相似比條件制約，基礎(chǔ)埋深較小，夯土地基對結(jié)構(gòu)的嵌固作用有限，因此成為相互作用體系的薄弱部位。因地基土具有阻尼效應(yīng)，可通過開裂變形耗散部分振動(dòng)能量，從而避免上部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。

在剛性地基條件下，結(jié)構(gòu)模型高寬比較小，剛性較大，當(dāng)輸入地震烈度較低時(shí)結(jié)構(gòu)響應(yīng)不明顯，不能形成薄弱部位。當(dāng)烈度較高時(shí)，結(jié)構(gòu)底部剪力增大，與基礎(chǔ)連接強(qiáng)度不足而發(fā)生破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。

地基模型質(zhì)量與結(jié)構(gòu)模型質(zhì)量比為11.5，輸入地震波后地基與結(jié)構(gòu)的相對運(yùn)動(dòng)可耗散地震能量，具有一定的阻尼減震作用。在剛性地基條件下，地震能量全部由結(jié)構(gòu)吸收，結(jié)構(gòu)破壞較為嚴(yán)重?？梢?，地基與結(jié)構(gòu)相互作用對結(jié)構(gòu)破壞模式影響顯著，地基的阻尼及動(dòng)力放大效應(yīng)對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)也有一定影響。

5 相互作用分析

在相互作用體系中，結(jié)構(gòu)水平位移響應(yīng)由基礎(chǔ)平動(dòng)、基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)變形3部分組成。由于結(jié)構(gòu)模型剛度較大，變形較小，因而輸入地震波時(shí)結(jié)構(gòu)響應(yīng)由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。在剛性地基條件下，基礎(chǔ)固定于臺(tái)面，結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)由結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生。通過比較地基表面與振動(dòng)臺(tái)面的動(dòng)力響應(yīng)可得到地基的放大效應(yīng)，對比兩種地基條件下結(jié)構(gòu)樓層的動(dòng)力相互作用效應(yīng)。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，定義地基放大效應(yīng)系數(shù)ηs為

(1)

其中：Rs為地基表面的響應(yīng)峰值；R0為振動(dòng)臺(tái)面的響應(yīng)峰值。

定義相互作用效應(yīng)系數(shù)Ii為

(2)

其中：Ri為相互作用條件下的響應(yīng)峰值；Rr為剛性地基條件下的響應(yīng)峰值。

5.1 地基放大效應(yīng)

按式(1)計(jì)算各不同烈度及地震波輸入方式時(shí)地基對水平x向加速度放大效應(yīng)系數(shù)，得到放大效應(yīng)曲線如圖12所示。地基對x向加速度的放大效應(yīng)與烈度、地震波及輸入方式均有關(guān)系。輸入EL波時(shí)，在單向、雙向及三向輸入時(shí)，加速度放大效應(yīng)系數(shù)均隨烈度的提高而增大，單向與雙向輸入時(shí)隨烈度基本呈線性關(guān)系，且單向輸入時(shí)的放大系數(shù)略小于雙向輸入時(shí)。在三向輸入時(shí)，烈度較低時(shí)放大系數(shù)亦較小，隨著烈度提高至8度后，放大系數(shù)顯著增大，9度時(shí)的放大系數(shù)大于單向及雙向輸入時(shí)的值?？梢?，多向地震作用的耦合效應(yīng)亦對放大效應(yīng)有一定影響。

同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在天津波作用下，地基放大效應(yīng)隨烈度的變化規(guī)律與EL波不同，在單向及雙向輸入烈度為8度時(shí)放大系數(shù)最小，而當(dāng)三向輸入8度時(shí)的放大系數(shù)最大，且不同烈度時(shí)放大效應(yīng)系數(shù)較為接近。由圖13可見，試驗(yàn)輸入的地震波頻譜特性有一定區(qū)別。其中:天津波的峰值激勵(lì)頻段為2～6 Hz,位于其他頻段的峰值均較??；而EL波峰值激勵(lì)頻段位于2～4 Hz，7～10 Hz兩個(gè)區(qū)間；EL波的激勵(lì)為雙頻段；天津波的激勵(lì)為單寬頻帶。

圖12 地基放大效應(yīng)系數(shù)Fig.12 Coefficient of amplify effect of subsoil

圖13 輸入地震波的頻譜曲線Fig.13 Spectrum curve of the earthquake wave

圖14 白噪聲激勵(lì)下地基的頻域響應(yīng)曲線Fig.14 Response curve of the subsoil affected by White Noise wave in frequency domain

依據(jù)白噪聲掃頻試驗(yàn)結(jié)果，對地基表面測點(diǎn)進(jìn)行快速傅里葉變換得到頻域響應(yīng)曲線如圖14所示。地基模型在加載前對0.5～3 Hz頻段激勵(lì)的響應(yīng)顯著，加載后地基頻響曲線略有變化，其中在7度加載完成后的頻響曲線變化較明顯，如圖14(b)所示。因振動(dòng)加載導(dǎo)致地基土密實(shí)，地基頻率略有提高。繼續(xù)提高烈度加載完成后，地基的響應(yīng)曲線變化不大，如圖14(c)和圖14(d)所示,且與加載前的響應(yīng)曲線較為接近，其原因?yàn)榱叶仍黾雍?，地基土開裂嚴(yán)重，振動(dòng)導(dǎo)致地基土的密實(shí)效應(yīng)也隨之減弱。

比較圖13與圖14可知，按不同烈度地震波加載后地基頻率變化范圍位于天津波的峰值激勵(lì)頻段范圍內(nèi)，地基動(dòng)力響應(yīng)隨輸入地震動(dòng)的強(qiáng)度變化較大，因而在不同烈度下地基的動(dòng)力放大效應(yīng)變化較大。

5.2 相互作用效應(yīng)

通過式(2)計(jì)算各工況條件下各結(jié)構(gòu)樓層測點(diǎn)的水平x向加速度的相互作用放大系數(shù)，以此比較分析相互作用效應(yīng)與樓層及地震動(dòng)輸入的關(guān)系。

當(dāng)按7度輸入地震波時(shí)，由圖15可見，輸入EL波時(shí)的相互作用效應(yīng)均較輸入天津波時(shí)顯著。當(dāng)輸入單向及雙向EL波時(shí)，相互作用效應(yīng)系數(shù)隨測點(diǎn)高度的變化規(guī)律基本一致，最大值位于第5層，在頂層時(shí)減小，且單向輸入時(shí)頂層的值最小，相互作用衰減了結(jié)構(gòu)頂部的加速度響應(yīng)，表現(xiàn)出減震效應(yīng)，而在其他測點(diǎn)均對加速度具有放大效應(yīng)。同時(shí)，EL波與天津波作用下的相互作用效應(yīng)值除頂層外，其他樓層均相差較大。分析其原因在于，加載時(shí)先輸入烈度較小的EL波，地基開裂不明顯，結(jié)構(gòu)與地基相對運(yùn)動(dòng)較小，完成EL波加載后輸入天津波，地基開裂嚴(yán)重，振動(dòng)時(shí)結(jié)構(gòu)相對地基運(yùn)動(dòng)較為劇烈，二者相互作用的模式與輸入EL波時(shí)有一定區(qū)別，故在兩個(gè)工況下各樓層的相互作用效應(yīng)系數(shù)相差較大。在三向地震作用下，輸入EL波時(shí)的相互作用效應(yīng)值略大于輸入天津波時(shí)的值，曲線沿樓層高度方向的變化規(guī)律基本一致，輸入EL波時(shí)3層以上各測點(diǎn)的效應(yīng)值較為接近，而輸入天津波時(shí)，5層以下各測點(diǎn)的效應(yīng)值基本接近，表明烈度較小時(shí)，三向輸入不同地震波時(shí)相互作用效應(yīng)隨樓層高度的變化規(guī)律基本一致。

圖15 7度時(shí)相互作用加速度效應(yīng)系數(shù)Fig.15 Acceleration coefficient of interaction effect under 7 degree

當(dāng)烈度提高至8度時(shí)，各工況條件下加速度相互作用效應(yīng)隨測點(diǎn)高度的變化規(guī)律較為接近。由圖16可見，各工況條件下1層頂測點(diǎn)的相互作用效應(yīng)系數(shù)值均接近于1，且單向輸入兩種波時(shí)，相互作用效應(yīng)隨測點(diǎn)高度的變化規(guī)律與7度時(shí)一致，在5層最顯著，7層最弱。當(dāng)輸入雙向及三向地震波時(shí)，頂層的相互作用效應(yīng)均較為顯著，且兩種工況下各測點(diǎn)的相互作用效應(yīng)系數(shù)值較為接近。

圖16 8度時(shí)相互作用加速度效應(yīng)系數(shù)Fig.16 Acceleration coefficient of interaction effect under 7 degree

圖17 9度時(shí)相互作用加速度效應(yīng)系數(shù)Fig.17 Acceleration coefficient of interaction effect under 9 degree

由9度時(shí)相互作用加速度效應(yīng)系數(shù)隨測點(diǎn)高度的變化曲線可知，輸入兩種地震波時(shí)相互作用效應(yīng)系數(shù)隨測點(diǎn)高度的變化規(guī)律一致，但各測點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)值相差較大，如圖17所示。單向輸入兩種不同地震波時(shí)，1層頂?shù)男?yīng)系數(shù)相差較大，隨測點(diǎn)高度的變化規(guī)律相同，7層頂?shù)南嗷プ饔眯?yīng)值均接近于0。雙向及三向輸入時(shí)，相互作用效應(yīng)系數(shù)隨測點(diǎn)高度的變化規(guī)律與單向輸入時(shí)相同，但5層測點(diǎn)在輸入天津波時(shí)的效應(yīng)值均大于EL波，而到7層頂時(shí)，輸入兩種波時(shí)的相互作用效應(yīng)又較為接近。同時(shí)可見，三向輸入時(shí)首層頂?shù)南嗷プ饔眯?yīng)值接近，隨測點(diǎn)高度的變化規(guī)律與7度及8度時(shí)相同，但各測點(diǎn)的效應(yīng)值顯著大于7度及8度輸入時(shí)的值。

綜合各工況加速度響應(yīng)的相互作用效應(yīng)曲線可以發(fā)現(xiàn):當(dāng)烈度為7度時(shí)，輸入EL波時(shí)的相互作用效應(yīng)值均大于輸入天津波時(shí)的值；烈度為8度時(shí)，二者較為接近;當(dāng)烈度為9度時(shí)，輸入EL波與輸入天津波時(shí)效應(yīng)值的大小關(guān)系與7度時(shí)恰好相反。可見，結(jié)構(gòu)頂部樓層測點(diǎn)的加速度響應(yīng)受相互作用的影響較為顯著。

5.3 相互作用機(jī)制

通過地基放大效應(yīng)分析可見，各工況條件下地基對振動(dòng)臺(tái)面輸入的加速度均具有放大效應(yīng)，但放大后的地震動(dòng)作用于模型結(jié)構(gòu)時(shí)，各樓層動(dòng)力響應(yīng)與剛性地基條件時(shí)直接輸入地震波時(shí)相比并非全部被放大。

結(jié)合試驗(yàn)加載過程及現(xiàn)象可以看出，因EL波適用于較硬場地土且在試驗(yàn)中首先輸入該條波，當(dāng)烈度較小時(shí)，地基尚未開裂，結(jié)構(gòu)與地基相互作用系統(tǒng)的自振頻率較高，地基對EL波的放大效應(yīng)顯著，相互作用對結(jié)構(gòu)加速度及位移響應(yīng)均具有放大效應(yīng)。當(dāng)EL加載完成后，地基開裂較多，結(jié)構(gòu)與地基相互作用系統(tǒng)的自振頻率隨之降低，當(dāng)輸入地震波峰值較小時(shí)，相互作用對結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的放大效應(yīng)不明顯，當(dāng)?shù)卣鸩ǚ逯翟黾雍?，地基開裂后的阻尼增大，使相互作用體系的自振頻率降低，相互作用對結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的放大效應(yīng)隨之顯著。

通過對比地基放大效應(yīng)與相互作用效應(yīng)的最大值可以發(fā)現(xiàn)，各工況條件下地基放大效應(yīng)系數(shù)的最大值為2.25，加速度相互作用效應(yīng)系數(shù)的最大值為3.37。因此，對多層密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震計(jì)算時(shí)，可依據(jù)地基對地震作用的放大系數(shù)確定考慮相互作用后的地震作用效應(yīng)調(diào)整系數(shù)。

6 結(jié) 論

1) 輸入地震波時(shí)密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)與地基相互作用體系的破壞形式為地基土開裂，剛性地基條件下的破壞形式為結(jié)構(gòu)底部的水平拼接縫滑移。

2) 地基對所輸入地震波具有放大效應(yīng)，影響放大效應(yīng)的因素有地震波頻譜特性、峰值及輸入方式，試驗(yàn)中采用的人工夯實(shí)重塑土黃土地基對EL波的放大效應(yīng)較天津波顯著。

3) 相互作用對加速度的放大效應(yīng)隨樓層高度的變化規(guī)律為先增大后減小，且受到地震烈度及地震波頻譜特性的影響，在頂部樓層加速度響應(yīng)影響顯著。

4) 進(jìn)行多層密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)抗震分析時(shí)，可依據(jù)地基對地震作用的放大效應(yīng)確定考慮相互作用影響后的地震效應(yīng)。