SSDI体系非线性耦合阻尼比研究

2012-07-31夏栋舟何益斌

中南大学学报(自然科学版) 2012年2期

夏栋舟，何益斌

(1. 长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙，410114；2. 湖南大学土木工程学院，湖南长沙，410082)

土-结构动力相互作用(Soil-structure dynamic interaction，缩写为 SSDI)[1]是指由震源引起的地震波通过场地土的传播输入到结构体系使结构发生振动，同时，振动的结构产生惯性力如同新的震源又反过来作用于场地，引起新的场地振动再作用于结构体系。我国现行《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)[2]仍然基于常阻尼比来研究建筑物的地震作用，没有考虑地基土、基础与上部结构动力相互作用而产生的阻尼耦合效应。因此，在传统的结构抗震设计中通常忽略由于土-结动力相互作用效应而导致地震作用减小的有利影响，这在一定程度上虽然保证了抗震设计的可靠度，但客观上又大大增加了工程投资，浪费了建设资源，对环境保护也有重大影响。因此，在建筑抗震设计中，应该对土-结构动力相互作用效应进行进一步研究，以便更好地指导工程设计，节约建设成本，而这其中一个最重要同时也是最复杂的问题是对SSDI体系阻尼性能的研究。在此，本文作者提出一种考虑基础质量和转动效应的改进简化计算模型，并通过对各个非线性参数的选取，推导出更能反映土-结构动力相互作用体系动力特性的非线性耦合阻尼比公式。通过实例与其他传统的阻尼比简化计算公式进行计算对比，以证明其有效性。