軟土地基上土-高層建筑群體系對(duì)高層建筑影響的試驗(yàn)研究

葛　琪， 熊　峰， 陳　江， 謝倫武

(四川大學(xué) 建筑與環(huán)境學(xué)院，成都　610065)

軟土地基上土-高層建筑群體系對(duì)高層建筑影響的試驗(yàn)研究

葛琪， 熊峰， 陳江， 謝倫武

(四川大學(xué) 建筑與環(huán)境學(xué)院，成都610065)

在軟土地基上，城市密集的高層建筑群間通過(guò)場(chǎng)地土將產(chǎn)生動(dòng)力相互影響。為研究土與高層建筑群間動(dòng)力相互作用對(duì)高層建筑動(dòng)力響應(yīng)的影響，設(shè)計(jì)了兩組對(duì)比試驗(yàn)，一組為建筑群振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，另一組為單個(gè)建筑振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：在軟土地基上，土與高層建筑群間存在明顯的動(dòng)力相互作用，建筑群間的動(dòng)力相互作用加劇了建筑物的破壞，并使得高層建筑的加速度減小，且影響程度與輸入的地震波特性有關(guān)；在兩種波的激勵(lì)作用下，相互作用對(duì)速度的影響是一致的，減少了短周期結(jié)構(gòu)的速度，對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的影響則與輸入的地震峰值相關(guān)；相互作用對(duì)短周期結(jié)構(gòu)的位移影響很小，而對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的位移影響較大。

高層建筑群；振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)；動(dòng)力響應(yīng)；軟土地基

地震是一種突發(fā)性自然災(zāi)害，具有極大的隨機(jī)性和不確定性。在過(guò)去的幾十年間，世界范圍內(nèi)的地震災(zāi)害頻發(fā)，造成的建筑物損失急劇增長(zhǎng)。1994年，美國(guó)加州的北嶺地震造成的損失大約為140億美元；1995年的日本神戶地震的地震損失大約為1500億美元[1]，2008年的中國(guó)汶川地震造成了建國(guó)以來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)損失，繼而2013年4月20日四川省雅安市發(fā)生大規(guī)模地震[2]。同時(shí)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市的建設(shè)用地日趨緊張，使得城市的建筑物往高層和密集型發(fā)展，在許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)大量的高層建筑群體不斷涌現(xiàn)，而且建筑物間距越來(lái)越小。隨著高層建筑上部結(jié)構(gòu)高聳化和體型復(fù)雜化，對(duì)土-高層建筑群的相互作用分析提出了新的理論課題，特別是在軟土地基上且間距較小的高層建筑群體，更有許多待研究的理論和實(shí)踐課題[3]。

Ghergu等[4]用帶質(zhì)量的彈性彈簧模擬建筑物，建立完整的結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)的耦合模型，研究發(fā)現(xiàn)建筑群對(duì)場(chǎng)地土的影響與城市的寬度有關(guān)，并依比例決定。Nateghi等[5]運(yùn)用有限元方法建立結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)的整體模型，研究表明：當(dāng)土與結(jié)構(gòu)的周期接近時(shí)，相鄰結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用顯著地增加對(duì)非線性反應(yīng)和結(jié)構(gòu)震壞指數(shù)的影響。然而，當(dāng)兩個(gè)的周期相差較大時(shí)，相鄰結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用會(huì)降低對(duì)非線性響應(yīng)和震害指數(shù)的影響。Clouteau等[6]用有限元和邊界元耦合的方法，研究表明SSSI(Structure Soil Structure Interaction)作用對(duì)表層地基建筑物的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響較小，但對(duì)地基嵌入土層的建筑物的結(jié)構(gòu)響應(yīng)有較大影響，且使結(jié)構(gòu)頂部的地震響應(yīng)減少。李培振等[7]采用有限元軟件ANSYS建立了上海地區(qū)土-箱基-高層建筑結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，研究考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用的高層建筑地震響應(yīng)。陳躍慶等[8-9]通過(guò)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究了相互作用體系地震反應(yīng)的規(guī)律，再現(xiàn)了地震動(dòng)激勵(lì)作用下上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象和砂質(zhì)粉土的液化現(xiàn)象。

由于模型過(guò)大、實(shí)驗(yàn)室條件、土體相似模擬難度大等因素的限制，土-建筑群動(dòng)力相互作用研究中面臨的最大問(wèn)題是試驗(yàn)數(shù)據(jù)仍很缺乏，目前所做的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)主要針對(duì)土與兩棟建筑物間的動(dòng)力相互作用，但考慮的建筑物相對(duì)較少，還不足以說(shuō)明土與建筑群間的動(dòng)力相互作用機(jī)理。

本文通過(guò)土-高層建筑群動(dòng)力相互作用體系的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，觀測(cè)了考慮場(chǎng)地效應(yīng)后高層建筑群在地震作用下的破壞現(xiàn)象，研究了在軟土地基上，由于土與高層建筑群相互作用存在導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞特性、加速度、速度與位移反應(yīng)方面變化，為研究土與高層建筑群間的動(dòng)力相互作用機(jī)理打下基礎(chǔ)。

1振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)簡(jiǎn)介

設(shè)置了兩個(gè)對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)一為五個(gè)結(jié)構(gòu)的群體振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，用GC20表示；試驗(yàn)二為單個(gè)結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，用SC20表示。上部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為單自由度體系，以帶質(zhì)量塊的混凝土單柱模擬上部結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整質(zhì)量塊的質(zhì)量使得單柱的周期與實(shí)際15層左右的小高層建筑的周期相似，均采用2×2群樁基礎(chǔ)，土體采用均勻的上海實(shí)際軟土。通過(guò)比較兩個(gè)試驗(yàn)的上部結(jié)構(gòu)響應(yīng)，可獲得考慮場(chǎng)地效應(yīng)的土與高層建筑群動(dòng)力相互作用對(duì)相鄰高層建筑群動(dòng)力響應(yīng)的影響。

1.1場(chǎng)地土特性及模擬

本實(shí)驗(yàn)所用模型土取自上海市楊浦區(qū)江灣地區(qū)，地勘報(bào)告顯示，本場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7°，地表基本地震加速度值為 0.1 g，所屬的設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅳ類。所取模型土為黏質(zhì)粉土，埋深分布為2～10 m，重度18.4 kN/m3，天然含水量 26.8%～37.8%，平均31.8%，孔隙比0.77～1.06，平均0.90，靜探Ps值1.38～3.05 MPa，平均值 1.70 MPa，黏聚力為10 kPa，摩擦角31°，是典型的軟土地基土層。

為了盡量的減小邊界效應(yīng)的影響，在試驗(yàn)中盡量減小“模型箱效應(yīng)”，必須保證試驗(yàn)容器中的模型土在地震作用下以與原型自由場(chǎng)中土體同樣的方式變形，模擬場(chǎng)地土條件。本次試驗(yàn)采用同濟(jì)大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室呂西林、陳躍慶等課題組設(shè)計(jì)制作的柔性容器作為振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)土箱(見圖1)。該容器為直徑Φ3 000 mm的圓筒，側(cè)壁采用厚5 mm的橡膠膜，在圓筒外側(cè)用Φ4@60鋼筋作圓周式加固，目的是提供徑向剛度，且允許土體作層狀水平剪切變形。圓筒體側(cè)壁通過(guò)螺栓與上部環(huán)形板和下部底板連接；環(huán)形頂板由固定在底板上的四根柱支撐，柱中設(shè)高度調(diào)節(jié)螺桿以調(diào)節(jié)頂板水平并使圓筒體處于適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)；柱頂設(shè)萬(wàn)向節(jié)，使環(huán)形板在振動(dòng)時(shí)可以側(cè)向移動(dòng)；底板用鋼板制作，并用小鋼梁加勁，確保在起吊時(shí)不產(chǎn)生過(guò)大的變形。

1.2模型相似設(shè)計(jì)

由于土與建筑群相互作用體系模型巨大，建筑群占據(jù)的范圍較大，為了提高試驗(yàn)精度，盡可能減少模型土箱邊界效應(yīng)的影響，結(jié)合本次試驗(yàn)條件和試驗(yàn)?zāi)康?，選定試驗(yàn)長(zhǎng)度相似系數(shù)為1/20，上部結(jié)構(gòu)為混凝土單柱，模型尺寸較小，較難使用人工質(zhì)量的方法考慮重力效應(yīng)，因此允許重力失真，取質(zhì)量密度相似系數(shù)為1。根據(jù)混凝土材料性能試驗(yàn)確定彈性模量相似系數(shù)為1/3.571。根據(jù)動(dòng)力相似理論，由長(zhǎng)度相似系數(shù)、質(zhì)量密度相似系數(shù)及彈性模量相似系數(shù)可推導(dǎo)出加速度相似系數(shù)為5.599,時(shí)間相似系數(shù)為0.094 5。

圖1　試驗(yàn)容器Fig.1 Test container

1.3試驗(yàn)量測(cè)和測(cè)點(diǎn)布置

試驗(yàn)中采用加速度傳感器、應(yīng)變片、土壓力計(jì)和位移計(jì)來(lái)量測(cè)體系在試驗(yàn)過(guò)程中的動(dòng)力反應(yīng)值(見圖2)。其中，每個(gè)結(jié)構(gòu)柱頂和底部分別安裝1個(gè)沿振動(dòng)方向的加速度計(jì)；在每個(gè)結(jié)構(gòu)柱頂安裝1個(gè)位移計(jì)測(cè)量其位移變化；在垂直于振動(dòng)方向的樁身側(cè)面布置3個(gè)應(yīng)變片測(cè)量樁身應(yīng)變；樁側(cè)布置土壓力計(jì)測(cè)量樁土接觸壓力，布置方案同樁身應(yīng)變片；土中布置加速度計(jì)陣列，主要測(cè)量加速度沿土體深度的變化，土箱邊界附近土體加速度的變化，結(jié)構(gòu)模型附近土體加速度的變化，以及垂直于振動(dòng)方向的土體中加速度差異。

1.4試驗(yàn)加載制度

試驗(yàn)中，加速度峰值按照我國(guó)抗震規(guī)范的地震震中烈度加速度值對(duì)應(yīng)輸入，臺(tái)面輸入加速度峰值按小量級(jí)分級(jí)遞增，按相似關(guān)系調(diào)整加速度峰值和時(shí)間間隔，每個(gè)工況的加速度峰值不同，時(shí)間間隔均約為0.001 953 s。GC20和SC20試驗(yàn)均輸入單向(x向)地震激勵(lì)作用，臺(tái)面輸入的地震動(dòng)記錄為EL Centro波和上海人工波。

兩組試驗(yàn)均采用相同的試驗(yàn)加載制度(見表1)。01WN工況為在安裝上部結(jié)構(gòu)前對(duì)體系進(jìn)行一次白噪聲掃描，近似認(rèn)為其一階頻率為自由場(chǎng)的基頻。1WN工況為安裝上部結(jié)構(gòu)后的噪聲掃描，每級(jí)地震波激勵(lì)加載完成后，均進(jìn)行一次白噪聲掃描，以確定經(jīng)歷不同地震加速度幅值的地震波激勵(lì)后土-建筑群體系的動(dòng)力特性變化。

圖2　測(cè)點(diǎn)布置圖(mm)Fig.2 Arrangement of sensors in the tests (mm)

序號(hào)波 形工況代號(hào)加速度峰值/g原型1/20模型XX01、1、4、7、10、13、16、19、22白噪聲WN01WN、1WN、2WN、3WN、4WN、5WN、6WN、7WN、8WN-0.072、3ElCentro波、上海人工波SHEL1、SH10.0350.1965、6ElCentro波、上海人工波SHEL2、SH20.10.5608、9ElCentro波、上海人工波SHEL3、SH30.150.84011、12ElCentro波、上海人工波SHEL4、SH40.21.12014、15ElCentro波、上海人工波SHEL5、SH50.251.40017、18ElCentro波、上海人工波SHEL6、SH60.31.68020、21ElCentro波、上海人工波SHEL7、SH70.351.960

2振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1試驗(yàn)現(xiàn)象

兩組試驗(yàn)的整體反應(yīng)規(guī)律基本一致：在較小臺(tái)面地震波輸入時(shí)，容器和土體反應(yīng)較小，擺動(dòng)不大，上部結(jié)構(gòu)的反應(yīng)也不大；隨著臺(tái)面輸入加速度峰值的增大，土體、結(jié)構(gòu)和容器的反應(yīng)也增強(qiáng)。在不同地震波輸入下，土體、容器和上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)在上海人工波輸入下較大，EL Centro波的反應(yīng)較小。

圖3為臺(tái)面輸入地震波后的模型圖，從圖3可知，隨著臺(tái)面輸入峰值增大，土表面積水逐漸增多，上部結(jié)構(gòu)下沉，中心土體下沉，周圍土體隆起，上部結(jié)構(gòu)承臺(tái)傾斜度逐漸增大。其中群柱時(shí)承臺(tái)均向容器中心傾斜，3#和5#傾斜最為嚴(yán)重，而單柱時(shí)承臺(tái)向東傾斜。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，測(cè)得GC20和SC20試驗(yàn)樁基承臺(tái)臺(tái)面沉降值和傾斜度，見表2。由圖3和表2可得，相比單個(gè)建筑物，建筑群的上部結(jié)構(gòu)下沉、土表面積水和土體下沉更多，建筑物破壞更為嚴(yán)重。建筑群結(jié)構(gòu)體系的沉降量比單個(gè)結(jié)構(gòu)體系的沉降量多2倍～2.5倍，傾斜度多5倍左右。通過(guò)對(duì)比可看出，建筑群中的上部結(jié)構(gòu)在地震作用下沉降量和傾斜度會(huì)加大，從而加劇結(jié)構(gòu)的破壞。

圖3　試驗(yàn)現(xiàn)象Fig.3 Test phenomenon

2.2加速度反應(yīng)譜

建筑物頂部均安裝了加速度傳感器，以測(cè)試上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。1#結(jié)構(gòu)頂部加速度傳感器的編號(hào)為A2，建筑群試驗(yàn)GC20和單個(gè)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)SC20的1#結(jié)構(gòu)在不同工況下的加速度反應(yīng)譜曲線見圖4。

總體上，GC20試驗(yàn)的加速度峰值小于SC20試驗(yàn)，可知，在軟土地基上，由于土與建筑群的相互作用影響，結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)減弱。從圖4(a)～圖4(g)可知，在EL Centro地震動(dòng)激勵(lì)作用下，0～8 Hz頻率段，兩組試驗(yàn)的上部結(jié)構(gòu)加速度峰值比較接近，兩組試驗(yàn)的加速度峰值的最大差值百分比約為20%，而大于10 Hz頻率段，兩組試驗(yàn)結(jié)構(gòu)加速度峰值有較明顯的差值，最大差值百分比達(dá)到45%。反之，從圖4(h)～圖4(n)可知，在上海人工波地震激勵(lì)作用下，0～15 Hz頻率段，兩組試驗(yàn)的上部結(jié)構(gòu)加速度峰值有很明顯的差別，隨著地震輸入峰值的增大，差別更加明顯，加速度峰值的差值百分比達(dá)到約43%；而對(duì)于>15 Hz的頻率段，兩組試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)頂部加速度峰值較接近，最大差值百分比約為21%。以上現(xiàn)象表明：在軟土地基上，土與高層建筑群的動(dòng)力相互作用使得高層建筑的加速度反應(yīng)減少，且對(duì)高層建筑加速度峰值的影響程度與輸入的地震動(dòng)記錄有關(guān)，在EL Centro地震動(dòng)激勵(lì)作用下，土與建筑群的相互作用對(duì)短周期結(jié)構(gòu)的影響更加明顯，與單個(gè)結(jié)構(gòu)的加速度峰值對(duì)比，建筑群體系內(nèi)的短周期結(jié)構(gòu)的加速度峰值減少得更多，而長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的加速度峰值較接近。在上海人工波激勵(lì)作用下，規(guī)律相反。在兩種地震波作用下，土與高層建筑群的動(dòng)力相互作用使得加速度規(guī)律相反，主要與兩種波各自的特性有關(guān)，由圖5 EL Centro波和上海人工波傅氏譜可知，El Centro波的N-S分量加速度記錄的頻譜分布很廣，高頻部分頻帶較寬，其第一卓越頻率≈1.46 Hz。上海人工波的低頻成分十分豐富，第一卓越頻率≈0.68 s。故在EL Centro地震波激勵(lì)作用下，軟土地基中土與高層建筑群動(dòng)力相互作用效應(yīng)在相對(duì)較高頻率結(jié)構(gòu)中反映比較明顯，反之上海人工波作用下在較低頻結(jié)構(gòu)中反映比較明顯。

表2　GC20、SC20試驗(yàn)上部結(jié)構(gòu)沉降量與傾斜度

2.3速度反應(yīng)譜

圖6為建筑物頂部A2測(cè)點(diǎn)的速度反應(yīng)譜曲線。在上海人工波激勵(lì)作用下，SH1工況下，在0～5 Hz頻率段，建筑群體系的上部結(jié)構(gòu)的速度峰值大于單個(gè)結(jié)構(gòu)體系的上部結(jié)構(gòu)的速度峰值，其余頻率段則相反；從SH2工況～SH7工況，建筑群體系的上部結(jié)構(gòu)的速度峰值小于單個(gè)結(jié)構(gòu)體系的上部結(jié)構(gòu)的速度峰值，且對(duì)于長(zhǎng)周期的結(jié)構(gòu)，隨著地震輸入峰值增大，兩者的差值越來(lái)越大。在>5 Hz段，兩者差別較小。建筑群在EL Centro波地震激勵(lì)作用下，在>10 Hz頻率段，建筑群體系的上部結(jié)構(gòu)的速度峰值小于單個(gè)結(jié)構(gòu)體系的上部結(jié)構(gòu)的速度峰值，但差值很??；0～5 Hz頻率段，在地震輸入峰值較小時(shí)(EL1工況和EL2工況)，建筑群體系的上部結(jié)構(gòu)的速度峰值大于單個(gè)結(jié)構(gòu)體系的上部結(jié)構(gòu)的速度峰值，而地震輸入峰值較大時(shí)，反之。

圖4　A2測(cè)點(diǎn)加速度反應(yīng)譜曲線Fig.4 Acceleration response spectra of A2 for all the cases

圖5　EL Centro波和上海人工波傅氏譜Fig.5 Fourier spectra of EL Centro earthquake wave and Shanghai artificial wave

圖6　A2測(cè)點(diǎn)速度反應(yīng)譜曲線Fig.6 Velocity response spectra of A2 for all the cases

SHI工況與SH2工況～SH7工況的規(guī)律及EL1工況和EL2工況與EL3工況～EL7工況的規(guī)律相反，與輸入的地震波峰值有關(guān)，原因可能是隨著地震波輸入峰值增大，建筑群結(jié)構(gòu)間通過(guò)地基土體的相互作用更加明顯，在EL1工況、EL2、SH1和SH2工況下(SH2工況下，兩者的速度幾乎相等)，輸入峰值相對(duì)較小，相互作用相對(duì)較弱，隨著輸入峰值增大，相互作用更加明顯，使得建筑群的速度小于單個(gè)結(jié)構(gòu)的速度。

總體上，軟土地基上，土與高層建筑群的動(dòng)力相互作用減少了短周期結(jié)構(gòu)的速度響應(yīng)。土與高層建筑群動(dòng)力相互作用對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的影響與輸入地震峰值有關(guān)，當(dāng)輸入峰值較小時(shí)，土與高層建筑群的動(dòng)力相互作用增大了高層建筑的速度響應(yīng)，當(dāng)輸入峰值較大時(shí)，與之相反，且輸入峰值越大，高層建筑群的速度響應(yīng)減少得越多。

2.4位移反應(yīng)譜

繪制上部結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)測(cè)點(diǎn)A2的位移反應(yīng)譜曲線見圖7。在兩種地震動(dòng)激勵(lì)作用下，反應(yīng)規(guī)律一致。在>5 Hz頻率段，GC20試驗(yàn)中A2測(cè)點(diǎn)的位移反應(yīng)譜與SC20試驗(yàn)中A2測(cè)點(diǎn)的反應(yīng)譜幾乎重合，而在<5 Hz頻率段，兩者有較明顯的差別，在輸入地震峰值較小時(shí)，土與建筑群的動(dòng)力相互作用使得建筑物的位移值增大，兩者的最大差值達(dá)26%，在輸入地震峰值較大時(shí)，則相反，最大差值達(dá)21%。由此可知，土與高層建筑群間的動(dòng)力相互作用對(duì)短周期結(jié)構(gòu)的位移值幾乎沒(méi)有影響，而對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的位移值影響較大，在小震激勵(lì)作用下，土與高層建筑群間的動(dòng)力相互作用使得高層建筑物的位移值增大，在大震激勵(lì)作用下，則相反。

圖7　A2測(cè)點(diǎn)位移反應(yīng)譜曲線Fig.7 Displacement response spectra of A2 for all the cases

3結(jié)論

通過(guò)土1高層建筑群動(dòng)力相互作用體系振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，對(duì)比分析GC20建筑群模型和SC20單個(gè)建筑模型的試驗(yàn)結(jié)果，包括兩組試驗(yàn)上部結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的加速度反應(yīng)譜、速度反應(yīng)譜和位移反應(yīng)譜曲線，分析了土與高層建筑群相互作用對(duì)高層建筑動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律，得到了卓有裨益的相互作用規(guī)律如下：

(1) 試驗(yàn)證實(shí)，在軟土地基上，高層建筑群內(nèi)的相鄰結(jié)構(gòu)間存在明顯的動(dòng)力相互作用，在地震激勵(lì)作用下，建筑群間的動(dòng)力相互作用使得高層建筑破壞更嚴(yán)重。相鄰建筑存在時(shí)，建筑物的沉降量和傾斜度都會(huì)比單個(gè)建筑時(shí)的大。

(2) 在軟土地基上，土與高層建筑群間的動(dòng)力相互作用使得高層建筑的加速度減小，且影響程度與輸入的地震波特性有關(guān)。在EL Centro地震動(dòng)激勵(lì)作用下，動(dòng)力相互作用對(duì)短周期結(jié)構(gòu)的影響更加明顯，建筑群體系內(nèi)的短周期結(jié)構(gòu)的加速度峰值減少得更多，而長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的加速度峰值較接近。在上海人工波激勵(lì)作用下，規(guī)律相反。

(3) 在軟土地基上，土與高層建筑群的動(dòng)力相互作用對(duì)結(jié)構(gòu)速度響應(yīng)的影響在兩種地震波激勵(lì)作用下是一致的，減少了短周期結(jié)構(gòu)的速度響應(yīng)，而對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的影響與輸入地震峰值有關(guān)，當(dāng)輸入峰值較小時(shí)，土與高層建筑群的動(dòng)力相互作用增大了高層建筑的速度響應(yīng)，當(dāng)輸入峰值較大時(shí)，與之相反，且輸入峰值越大，高層建筑群的速度響應(yīng)減少得越多。

(4) 土與高層建筑群間的動(dòng)力相互作用對(duì)短周期結(jié)構(gòu)的位移值幾乎沒(méi)有影響，而對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的位移值影響較大，在小震激勵(lì)作用下，高層建筑物的位移值增大，在大震激勵(lì)作用下，則相反。

(5) 由試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于長(zhǎng)周期的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮土與高層建筑群的動(dòng)力相互作用的影響，指導(dǎo)高層建筑的設(shè)計(jì)。

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Tests of effect of soil on high-rise buildings built on a soft soil foundation

GE Qi, XIONG Feng, CHEN Jiang, XIE Lun-wu

(School of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

A large number of dense urban high-rise buildings built on a soft soil foundation each have a dynamic effect on each other through the site’s soil. To study the effect of the dynamic interaction of soil and high-rise buildings on the response of the high-rise buildings, two comparative tests of a soil-structure system were designed. One test is a shake-table test with multiple structures, and the other one is a shake-table test with only one structure. The experimental results show that there is significant dynamic interaction among the structures built on a soft-soil foundation through the site soil. The interaction increases the destruction of buildings and decreases the acceleration of the structures. Furthermore, the degree of influence has something to do with the characteristics of the inputs. Under the two kinds of wave excitation, the effects of interaction on the velocity are consistent: they decrease the velocity of the short-period structure. However, the effect on the long-period structure has something to do with the peak value of the inputs. Interaction has little effect on the displacement of the short-period structure, but it has a significant effect on the displacement of the long-period structure.

high-rise buildings；shake table test； dynamic response；soft soil foundation

10.13465/j.cnki.jvs.2016.12.016

國(guó)家科技重大專項(xiàng)子項(xiàng)目(2011ZX06002-010);四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015JY0278)

2015-03-24修改稿收到日期：2015-06-23

葛琪 女，博士，講師，1984年生

熊峰 女，博士，教授，1963年生

TU97

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