岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (9): 2808-2822.doi: 10.16285/j.rsm.2023.1606

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考虑土−结构相互作用的地下室层对高层建筑地震反应影响研究

马建勋,MOHAMMED El Hoseny,庞盼望,李文枭,闫洪祥   

  1. 西安交通大学 人居环境与建筑工程学院,陕西 西安 710054
  • 收稿日期:2023-10-27 接受日期:2024-03-30 出版日期:2024-09-06 发布日期:2024-09-03
  • 作者简介:马建勋,男,1961年生,博士,教授,主要从事新型结构体系及建筑物鉴定与加固研究。E-mail: majx@mail.xjtu.edu.cn

Effects of basement stories on seismic response of high-rise buildings considering soil-structure interaction

MA Jian-xun, MOHAMMED El Hoseny, PANG Pan-wang, LI Wen-xiao, YAN Hong-xiang   

  1. School of Human Settlements and Civil Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, Shaanxi 710054, China
  • Received:2023-10-27 Accepted:2024-03-30 Online:2024-09-06 Published:2024-09-03

摘要: 当前建筑抗震设计中往往忽略了地下室层及土−结构相互作用(soil-structure interaction,简称SSI)效应的影响,研究旨在通过振动台试验和数值模拟,研究考虑SSI效应时不同地下室层数的高层建筑在不同地震作用下的地震反应。首先选择相似系数λλ = 1:50)进行缩尺模型的振动台试验,以模拟真实建筑的地震反应。为了模拟复杂的结构系统,利用PLAXIS 3D对有无SSI效应的缩尺模型和真实模型分别进行了数值模拟。试验和数值模拟的结果取得了很好的精确度并具有良好的一致性,同时也验证了所选相似系数λ = 1:50足以反映不同地震作用下建筑的真实情况。通过对试验和数值模拟的结果进行分析,发现SSI效应和地下室对高层建筑的地震反应的影响显著。虽然目前大多数规范都认为SSI效应会减小建筑的剪力,增加相对侧向位移,但研究发现,在某些情况下SSI效应会增加建筑的剪力和相对侧向位移。

关键词: 地下室层, 土-结构相互作用, 小型振动台试验, 地震反应

Abstract: The current seismic design of buildings often neglects the effects of basement stories and soil-structure interaction (SSI). This study aims to investigate the seismic response of high-rise buildings with varying numbers of basement stories, considering SSI effects both experimentally and numerically under different seismic actions. A similarity coefficient λ (λ = 1:50) is chosen for the shaking table tests of scaled models to mimic the seismic response of actual buildings. Numerical simulations using PLAXIS 3D were established for scaled and real models with and without SSI effects to simulate the complex system. The experimental and numerical simulation results demonstrated high accuracy. Moreover, the selected similarity coefficient of λ = 1:50 adequately represents the real building conditions under various seismic actions. From the experimental and numerical findings, it is noteworthy that SSI and basement stories exert significant influences on the seismic response of high-rise buildings. While most current codes suggest that SSI effects typically reduce the shear force on buildings but increase relative lateral displacement, it was observed that, in certain cases examined, SSI effects elevate both the shear force and relative lateral displacement of the buildings.

Key words: basement stories, soil-structure interaction, small shaking table test, seismic response

中图分类号: TU443
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