邻近建筑对地铁结构地震反应的影响研究

李方杰

(中国地震局地球物理研究所,北京 100081)

邻近建筑对地铁结构地震反应的影响研究

李方杰

(中国地震局地球物理研究所,北京 100081)

本文从中国地铁交通系统大规模建设的背景出发,考虑到地铁地下结构邻近存在地面建筑的实际情况,在以往地铁地下结构地震反应分析的基础上,对比研究了邻近建筑对地铁地下结构地震反应的影响。结合地下结构与地面结构动力反应的特点,阐述了地铁邻近建筑通过所在场地对地铁地下结构地震反应产生影响的物理机制。应用有限元法和粘弹性人工边界,建立了地下结构-邻近地上结构-地基系统二维散射问题的计算体系。分析不同形式的地上结构对地铁地下结构地震反应的影响,并对其规律进行总结。论文的主要研究工作如下:

(1)对邻近建筑对地铁地下结构的地震反应产生影响的物理机制进行研究,并结合物理机制,分析地震反应过程中所涉及的输入地震动的频谱特性、场地土层的地震反应特性、邻近建筑的自振频率特性等因素对该类问题的影响。对于输入地震动的频谱特性,本论文选择了ElCentro时程、Kobe时程和Lom a Prieta时程;对于场地土层的地震反应特性,本论文选择了两种场地:土质较硬的场地和土质较软的场地;对于邻近建筑的自振频率特性,本论文通过改变建筑结构层数的方式来实现。

(2)应用有限元方法和粘弹性动力人工边界建立结构-地基系统地震反应分析体系。对体系的流程和各分析环节涉及到的理论进行了系统的阐述。结合本论文所要分析的问题,讨论各个模型参数的设定。

(3)对单侧存在邻近建筑的各工况进行线弹性分析。通过对不同层数的邻近建筑的讨论,分析邻近结构自振周期的变化对地铁地下结构地震反应的影响。通过改变邻近建筑与地铁地下结构之间的距离,分析邻近建筑对地铁地下结构的影响随相对距离变化而改变的特性。

(4)对两侧存在邻近建筑的各种工况进行线弹性分析。讨论在增加“扰动源”的情况下,地下结构地震反应的变化情况。对邻近建筑结构体系的对称性对地下结构地震反应的影响进行了系统分析。

(5)研究邻近建筑对地铁地下结构非线性地震反应的影响。通过输入不同峰值的加速度时程,讨论结构-地基系统在不同强度地震动下的非线性特性。在强地震动输入条件下,讨论邻近结构自振周期的变化和场地条件的变化对地铁地下结构非线性地震反应的影响。

地铁地下结构;邻近建筑;相互作用;地震反应

P315.9;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.02.011

(作者电子信箱,李方杰:fangjieli@gm ail.com)