基于场地土对小高层框架混凝土结构基频影响的研究

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1、工学硕士学位论文场地土对小高层框架混凝土结构基频影响的研究THERESEEACHFORTHEINFLUENCEOFFIELDSOILTOTHEFUNDAMENTALFREQUENCYOFFRAMECONCRETEHIGH-RISEBUILDINGS景守军哈尔滨工业大学2008年6月国内图书分类号：TU318+.1国际图书分类号：624工学硕士学位论文场地土对小高层框架混凝土结构基频影响的研究硕士研究生：景守军导师：凡友华副教授副导师：殷建华教授申请学位：工学硕士学科、专业：岩土工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2008年

2、6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU318+.1U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringTHERESEEACHFORTHEINFLUENCEOFFIELDSOILTOTHEFUNDAMENTALFREQUENCYOFFRAMECONCRETEHIGH-RISEBUILDINGSCandidate:JingShoujunSupervisor:AssociateProf.FanYouhuaAssociateSupervisor:Pr

3、of.YinJianhuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:GeotechnicalEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:June,2008Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要场地土-结构相互作用体系自振频率的研究是一个十分有意义的课题。对于结构设计，通常是将地基假设为刚性，在场地土土层

4、较硬时，这种假设所产生的误差是可以接受的，但是当场地土土层比较软时，将带来很大误差。本文利用软件ABAQUS建立场地土-基础-上部结构相互体系模型，综合分析场地土分类、土层组合形式、侧向土体崁固以及基础埋深对结构基频的影响，为结构设计提供一些参考。基于本文模型，有以下内容和成果：(1)对建模过程中需要注意的各种问题进行了系统研究，得出了合适的网格划分尺寸和土体截取尺度；分析了土体质量对结构基频的影响，验证了有限元-无限元结合方法用于结构基频计算的可行性。(2)分析了场地土等效剪切波速和覆土层厚度对结构基频的影响，并用本文提

5、出的嵌套拟合法对它们与结构基频之间的函数关系进行了二元非线性拟合分析，相关系数均在0.98以上，并将用其推算的频率值与计算值对比，最大误差为2.826%；同样，分析了软弱土层位置和厚度的影响，结果表明，软弱土层位置较厚度对结构基频的影响要大的多，拟合分析的相关系数均在0.99以上，推算的频率值与计算值对比，最大误差为5.327%，以上结果表明，嵌套拟合法可用于二元函数的非线性拟合和推算。(3)按照《建筑抗震设计规范GB50011-2001》中的场地土分类，对比分析各类场地土上结构体系基频，结果表明，不仅第三、第四类场地土对

6、结构体系基频的影响不容忽视，而且在某些情况下第一、第二类场地土的影响也应予以考虑；将建立在不同组合土层上的结构的基频与具有相同等效剪切波速的匀质土层上的结构的基频对比，结果表明，对基频影响的程度与土层的具体组合形式有关，最大相对偏差为23.83%。(4)分析了侧向崁固场地土剪切波速和基础埋深对结构基频的影响，结果表明，侧向崁固场地土剪切波速的和基础埋深的增加都使结构基频变大；侧向崁固场地土剪切波速大于200m/s时，基础埋深的影响较小，当基础埋深大于结构高度的1/10时，侧向崁固场地土剪切波速的影响比较小；场地土对结构基频

7、的影响趋势与结构高度和平面形式几乎没有关系。关键词有限元-无限元；基频；场地类别；软弱层；埋置深度I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheresearchaboutthefreevibrationfrequencyofthesoil-structureinteractionsystemisaverymeaningfultopic.Forthestructuraldesign,theusualhypothesisisthatthegroundworkisrigid,andwhenthesoilisquiteha

8、rd,thehypothesisisrightandtheerrormaybeaccepted,butwhenthesoilisquitesoft,thehypothesiswillbringaverybigerror.Themodelofthesoil-foundation-upperstructur