考慮樁箱-土-結構相互作用的結構振動控制研究.pdf

1、結構振動控制和樁-土-結構相互作用(PSSI)是當前工程抗震和巖土工程研究中的熱點問題。本文主要圍繞著帶樁箱基礎的高層建筑結構的動力特性和振動控制進行了研究,主要內容如下:
　　 1.對考慮樁箱-土-結構相互作用(BPSSI)的高層建筑結構進行了地震響應分析。首先,建立了高層建筑結構考慮BPSSI的地震響應分析模型,推導了其運動方程,然后,以一棟12層的鋼框架結構為例,用Matlab自編程序,分析了BPSSI對高層建筑結構地震響

2、應的影響。結果表明:結構考慮BPSSI時的位移是由基礎的平移、基礎的轉動和結構物本身的變形組成的,和剛性地基假設時所得到的結果相比,結構樓層的絕對位移一般都相應地有所增大,而且由于基礎轉動引起的剛性位移量在結構項層絕對位移中占的比重很大,結構項層位移增幅明顯。因此,在進行高層建筑結構抗震設計中的位移校核時,建議考慮BPSSI的影響。
　　 2.對考慮BPSSI的高層建筑結構進行了主動控制研究。現(xiàn)有的結構控制理論大多建立在剛性地基

3、假設的條件下,即忽略BPSSI的影響。但是,土的存在使結構的振動特性發(fā)生了很大改變,且很多被動控制和主動控制都是基于結構的振動特性而設計的。這樣使得該控制模型與實際結構相差甚大,此差異將會降低主動控制的效果,甚至可能會導致控制的失敗。故本文在Penzien模型的基礎上建立了結構考慮BPSSI的分析模型,推導了其主動控制方程,并分析了BPSSI對高層建筑結構振動控制效果的影響,以及結構體系的各種主要參數(shù)對振動控制效果的影響。算例分析結果表

4、明:BPSSI對高層建筑結構的振動控制有較大影響；樁周土的等效剪切波速、樁的截面慣性矩、箱基礎的剛度以及結構體系的上部剛度對考慮BPSSI的高層建筑結構的主動控制也都有一定的影響。
　　 3.對考慮BPSSI的相鄰結構進行了主動控制研究。為了減輕或避免相鄰結構在地震作用下發(fā)生碰撞,提高相鄰結構抗震性能,專家學者們提出了在結構之間安裝控制設備將各子結構連接起來。通過調節(jié)優(yōu)化振動參數(shù),利用結構之間的相互運動消耗或吸收振動產(chǎn)生的能量,

5、達到減輕結構振動和減小地震響應的目的。本文推導了相鄰結構考慮BPSSI的運動方程及控制方程,并分析了BPSSI對相鄰結構的振動控制影響,以及土與結構各種主要參數(shù)對相鄰結構控制效果的影響。算例分析結果表明:BPSSI對相鄰結構的位移響應影響較大,對加速度響應影響較??；樁周土的等效剪切波速、樁的截面慣性矩、箱基礎剛度和樁基結構的上部剛度在一定范圍內對相鄰結構的主動控制有著顯著影響。因此。進行帶樁箱基礎的相鄰結構振動控制研究時應該考慮BPSS