考虑城市效应的地表结构群地震响应分析开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

一.目的及意义

地震是人类面对的自然灾害之一。地震所造成的直接灾害以及由直接灾害诱发的次生灾害,会给人类带来巨大的财产损失以及人员伤亡。相邻建筑物的相互作用是通过地基的土层实现的,当地震作用时,引起地表结构发生振动,该振动迫使结构基础周围的土层也发生相应的振动,因而导致相邻地表结构的振动。邻近建筑物的存在改变了建筑物周围的地面运动,受邻近建筑物影响的建筑物动力特性与单个建筑物动力特性不同,因此,相邻建筑物之间存在结构-土-结构动力相互作用,尤其是邻近建筑物间距较小时,这种相互作用是不容忽视的。相比于两个相邻地表结构的相互作用,三个以上相邻地表结构构成的结构群的相互作用效应会更加显著,近年来,随着世界经济及人口的发展,城市快速发展,城市建筑用地日益紧张,高层建筑群逐渐增多,相邻建筑物结构-土-结构动力相互作用问题更加日益突出。

为了分析考虑城市效应的地表结构群的地震响应,首先要研究单个建筑物土-结构动力相互作用,然后再研究相邻建筑物结构-土-结构的相互作用,通过单个建筑物的土-结构动力相互作用地震反应与存在相邻建筑物时土-结构动力相互作用地震反应进行对比,可得到由于相邻建筑物的存在,建筑物动力特性的改变规律以及由此导致的震害现象的变化,从而可以在此基础上探究多个相邻地表-土-地表结构相互作用。目前针对两个地表结构间相互作用的研究成果很多,已有很多研究针对特定情况探讨了影响相互作用效应的相关因素对结构地震响应的影响效果,也有很多学者已经研究了多个结构组成的结构群相互作用下的地震响应,并与两个地表结构间相互作用下的地震响应进行了对比。但是关于这方面的研究,由于计算规模较大,目前还停留在二维平面范围内,且将地表结构简化为集中质量模型。该种处理方法虽然能在一定程度上反映结构的相互作用效应,但与真实情况相差甚远。

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2. 研究的基本内容与方案

三.研究的基本内容、目标、拟采用的研究分析方法
3.1研究内容
(1)建立土体-地表结构平面分析模型,包括单一和多个(3、5、7、9、11等)地表结构;
(2)进行必要的关键影响因素分析,如结构刚度、土层条件、地震动特性等;
(3)与单一地表结构进行对比分析,分析并确定多个结构的地震响应规律及其之间的相互影响;
(4)归纳总结,得到一般性结论。
3.2研究目标
针对城市密集高层结构群,研究其在一致地震动激励下的地震响应及其之间的相互影响,为后续的非一致地震动激励的计算分析提供基础。
3.3拟采取的技术方案及措施
本文拟采用理论分析、数值计算与试验结果对比分析相结合的方法开展研究工作,具体研究方法包括:
(1)了解地表结构地震响应特定及其常用的分析方法
通过阅读文献,了解城市效应的意义、地表结构地震响应特点。学习并理解地震响应分析的三种方法:有限元法、边界元法、有限元-边界元耦合方法(FEM-BEM),对比分析这三种方法的优缺点,并合理使用。
(2)建立土体-地表结构平面分析模型
①确定研究对象的尺寸,地表结构和土体的特征参数;
②分别建立自由场、单个地表结构存在、多个地表结构存在的土体-地表结构平面分析模型;
③选择合适的已有研究成果进行模拟,验证所采用的数值方法以及所建立模型的合理性。
(3)进行必要的关键影响因素分析
研究城市密集高层结构群在一致地震动激励下的地震反应及其之间的相互影响时,主要考虑建筑物的刚度、建筑物间距、土体条件、地震动特性等关键因素的影响,具体工况表如下:

(4)多个地表结构和单一地表结构进行对比分析
对多个地表结构和单一地表结构的地震响应进行计算,分析多个地表结构和单一地表结构在一致地震动激励下地震响应的差异,确定多个结构的地震响应规律及其之间的相互作用。
(5)归纳总结
基于计算分析的结果,总结归纳考虑城市效应的地表结构群在一致地震动激励下的地震响应规律。



3. 研究计划与安排

四.进度安排

第2周:阅读任务书,明确自己的任务,查找相关资料

第3~4周:阅读资料,详细了解论题,整理思路,完成开题报告

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4. 参考文献(12篇以上)

五.参考文献

[1] anand v, kumar s r s. seismicsoil-structure interaction: a state-of-the-art review[c]//structures. elsevier,2018.

[2] ditommaso r, mucciarelli m, gallipolim r, et al. effect of a single vibrating building on free-field ground motion:numerical and experimental evidences[j]. bulletin of earthquake engineering,2010, 8(3): 693-703.

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