鄰近建筑對地鐵結(jié)構(gòu)地震反應的影響研究

李方杰

(中國地震局地球物理研究所,北京 100081)

鄰近建筑對地鐵結(jié)構(gòu)地震反應的影響研究

李方杰

(中國地震局地球物理研究所,北京 100081)

本文從中國地鐵交通系統(tǒng)大規(guī)模建設的背景出發(fā),考慮到地鐵地下結(jié)構(gòu)鄰近存在地面建筑的實際情況,在以往地鐵地下結(jié)構(gòu)地震反應分析的基礎上,對比研究了鄰近建筑對地鐵地下結(jié)構(gòu)地震反應的影響。結(jié)合地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)動力反應的特點,闡述了地鐵鄰近建筑通過所在場地對地鐵地下結(jié)構(gòu)地震反應產(chǎn)生影響的物理機制。應用有限元法和粘彈性人工邊界,建立了地下結(jié)構(gòu)-鄰近地上結(jié)構(gòu)-地基系統(tǒng)二維散射問題的計算體系。分析不同形式的地上結(jié)構(gòu)對地鐵地下結(jié)構(gòu)地震反應的影響,并對其規(guī)律進行總結(jié)。論文的主要研究工作如下:

(1)對鄰近建筑對地鐵地下結(jié)構(gòu)的地震反應產(chǎn)生影響的物理機制進行研究,并結(jié)合物理機制,分析地震反應過程中所涉及的輸入地震動的頻譜特性、場地土層的地震反應特性、鄰近建筑的自振頻率特性等因素對該類問題的影響。對于輸入地震動的頻譜特性,本論文選擇了ElCentro時程、Kobe時程和Lom a Prieta時程;對于場地土層的地震反應特性,本論文選擇了兩種場地:土質(zhì)較硬的場地和土質(zhì)較軟的場地;對于鄰近建筑的自振頻率特性,本論文通過改變建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)的方式來實現(xiàn)。

(2)應用有限元方法和粘彈性動力人工邊界建立結(jié)構(gòu)-地基系統(tǒng)地震反應分析體系。對體系的流程和各分析環(huán)節(jié)涉及到的理論進行了系統(tǒng)的闡述。結(jié)合本論文所要分析的問題,討論各個模型參數(shù)的設定。

(3)對單側(cè)存在鄰近建筑的各工況進行線彈性分析。通過對不同層數(shù)的鄰近建筑的討論,分析鄰近結(jié)構(gòu)自振周期的變化對地鐵地下結(jié)構(gòu)地震反應的影響。通過改變鄰近建筑與地鐵地下結(jié)構(gòu)之間的距離,分析鄰近建筑對地鐵地下結(jié)構(gòu)的影響隨相對距離變化而改變的特性。

(4)對兩側(cè)存在鄰近建筑的各種工況進行線彈性分析。討論在增加“擾動源”的情況下,地下結(jié)構(gòu)地震反應的變化情況。對鄰近建筑結(jié)構(gòu)體系的對稱性對地下結(jié)構(gòu)地震反應的影響進行了系統(tǒng)分析。

(5)研究鄰近建筑對地鐵地下結(jié)構(gòu)非線性地震反應的影響。通過輸入不同峰值的加速度時程,討論結(jié)構(gòu)-地基系統(tǒng)在不同強度地震動下的非線性特性。在強地震動輸入條件下,討論鄰近結(jié)構(gòu)自振周期的變化和場地條件的變化對地鐵地下結(jié)構(gòu)非線性地震反應的影響。

地鐵地下結(jié)構(gòu);鄰近建筑;相互作用;地震反應

P315.9;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.02.011

(作者電子信箱,李方杰:fangjieli@gm ail.com)