摘要 采用彈性半空間假定，推導(dǎo)了考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用體系的地震響應(yīng)方程；選取合適的碰撞模型，推導(dǎo)出每個(gè)時(shí)程下的碰撞力，建立結(jié)構(gòu)碰撞響應(yīng)方程；地震激勵(lì)和碰撞激勵(lì)共同作用下，采用優(yōu)化的Newmarkβ法利用MATLAB編程得出實(shí)際的碰撞時(shí)程曲線(xiàn)。研究表明：考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用可以降低結(jié)構(gòu)的碰撞響應(yīng)；采用輕質(zhì)材料或其他措施調(diào)整兩結(jié)構(gòu)間的碰撞剛度，使其與結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能相匹配，可有效降低碰撞對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

關(guān)鍵詞 土-結(jié)構(gòu)相互作用；SSI；相鄰建筑物；碰撞；地震反應(yīng)

中圖分類(lèi)號(hào) TU352 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0引言

為減少地震時(shí)扭轉(zhuǎn)作用對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞，同一建筑由抗震縫分成若干單體，從而形成相鄰建筑。規(guī)范規(guī)定了抗震縫寬度限值，但震害表明，防震縫寬度即便按規(guī)范取值，在強(qiáng)烈地震下相鄰建筑仍可能局部碰撞?，F(xiàn)有對(duì)相鄰建筑物的碰撞研究大多不考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用。但地震時(shí)土-結(jié)構(gòu)相互作用將對(duì)結(jié)構(gòu)的自振特性及地震響應(yīng)必然產(chǎn)生影響，使得結(jié)果有較大差別。

近年來(lái)，有關(guān)學(xué)者對(duì)相鄰建筑的碰撞進(jìn)行了相關(guān)研究。Stavroulakis等［1］研究了碰撞發(fā)生時(shí)的靜力接觸問(wèn)題，通過(guò)矩陣變化將靜力接觸邊界條件進(jìn)行簡(jiǎn)化。Athanassiadou等［2］研究了碰撞時(shí)考慮行波效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響。李文成等［3］對(duì)碰撞的破壞特征進(jìn)行了分類(lèi)歸納，提出碰撞災(zāi)害評(píng)估方法并給出降低碰撞破壞的具體措施。

本文利用彈性半空間假定，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用（SSI）體系的地震響應(yīng)方程。選取合適的碰撞模型，推導(dǎo)出每個(gè)時(shí)程下的碰撞力，結(jié)構(gòu)在碰撞激勵(lì)和地震激勵(lì)共同作用下，采用優(yōu)化的Newmarkβ法得出實(shí)際的碰撞時(shí)程曲線(xiàn)。

1碰撞模型

在兩結(jié)構(gòu)之間設(shè)置接觸單元，線(xiàn)性彈簧模擬碰撞過(guò)程中結(jié)構(gòu)間的碰撞力，用結(jié)構(gòu)阻尼模擬碰撞過(guò)程的能量損失，本文采用Hertz-damp碰撞單元模擬接觸單元（圖1）。

2碰撞運(yùn)動(dòng)方程及求解

如圖2所示［5］，為考慮土結(jié)構(gòu)相互作用下與相鄰建筑結(jié)構(gòu)碰撞的計(jì)算模型，單體1為彈性半空間假定下的考慮SSI體系，單體2為剛性地基假定下的相鄰建筑，單體1與單體2均為多自由體系。

3算例及分析

4結(jié)論

根據(jù)以上計(jì)算與分析，主要得到結(jié)論：

（1）考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用可以降低結(jié)構(gòu)的碰撞響應(yīng)。

（2）采用輕質(zhì)材料或其他措施調(diào)整兩結(jié)構(gòu)間的碰撞剛度，使其與結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能相匹配，可有效降低碰撞對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

參考文獻(xiàn)

［1］StavroulakisGE，AbdallaKM.Contactbetweenadjacentstructures［J］.JStructEngrg，ASCE，1991，l17（10）：2838-2850.

［2］AthanassiadouCJ，PenelisGG，KapposAJ.Seimicresponseofadjacentbuildingswithsimilarordifferentdynamiccharacteristics［J］.EarthquakeSpectra，1994，10（2）：293-317.

［3］孫文成，李偉.相鄰結(jié)構(gòu)碰撞研究綜述［J］.山西建筑，2011，37（26）：48-50.

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