基础形式对结构振动的影响

为了研究基础形式对相互作用规律的影响，在上部结构保持不变的情况下，采用了桩筏式基础形式进行计算，筏板厚0.8 m，桩截面尺寸为450 mm×450 mm，桩长39 m，进入持力层0.7 m，桩筏基础平面布置如图5-33所示，并进行了桩筏基础和箱基计算结果的比较分析。

图5-33　桩筏基础平面布置

1.不同基础形式时体系的自振频率

表5-24给出了两种基础形式时相互作用体系的前10阶自振频率比较。从表中看出，基础形式为桩基时，相互作用体系的频率比箱基时前2阶频率有所增大。这一点与文献[143]给出的结论是一致的。

表5-24　不同基础形式时相互作用体系的自振频率比较

2.不同基础形式时结构的顶层位移组成分析

按第2.9节中图2-20和式(2-1)对本节相互作用体系的结构顶层位移反应组成进行分析，如表5-25所示。表中，u为结构顶层总位移，Hθ为基础转动引起的摆动位移，u g为基础平动引起的平动位移，ue为上部框架结构的弹性变形。

表5-25　不同基础形式时结构顶层位移组成分析(单位：m)

(www.xing528.com)

从表5-25可看出，基础形式为桩基时结构顶层总位移要小于箱基时的总位移，桩基时的摆动分量比箱基时的摆动分量小，主要是因为桩基支撑于较硬的土体上，转动刚度较大造成。桩基时的上部结构弹性变形分量大于箱基时的情形，主要是因为桩基可有效地将地震动传递到上部结构。

3.不同基础形式时结构动力反应

图5-34、图5-35、图5-36和图5-37分别给出了不同基础形式时结构的加速度反应峰值、位移反应峰值、最大层间剪力和最大倾覆力矩分布图。从图5-34可以看出，桩基时结构的加速度反应在下面各层均大于箱基时的相应值，而桩基时顶层的加速度反应则小于箱基的相应值。从图5-35可以看出，桩基时结构的位移反应在下面几层均大于箱基时的相应值，而桩基时上面几层的位移反应则小于箱基的相应值。从图5-36和图5-37可以看出，桩基时结构的最大层间剪力和最大倾覆力矩均大于箱基时的相应值。造成上述现象的原因，可能是因为土体起隔震作用，而桩基深入至较硬土层，因而相比箱基可更有效地将地震动传递到结构上。

图5-34　不同基础形式时结构加速度反应峰值

图5-35　不同基础形式时结构位移反应峰值

图5-36　不同基础形式时结构最大层间剪力

图5-37　不同基础形式时结构最大倾覆力矩