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考虑土摘要：当建筑物建造于比较软的地基之上，土-结构相互作用会导致土-结构相互作用体系的动力特性发生改变，以至于影响建筑振动的控制效果。
因此，在分析建筑振动的控制时要考虑土-结构相互作用。
本文主要是从土-结构相互作用下不规则建筑振动的被动控制、主动控制和半主动控制三个方面进行分析，综合论述了土-结构相互作用下不规则建筑振动的控制问题。
关键词：土-结构相互作用；振动；调频质量阻尼器；动力特性土-结构相互作用对不规则建筑振动的影响主要体现在可以减小建筑结构的自振频率、滤掉地震中的激励成份、增大高层建筑的结构阻尼。
土-结构相互作用对于建筑振动影响的好与坏主要是取决于地面运动的频率成分。
当地面运动的频率接近建筑地基频率，土-结构相互作用对于建筑振动的影响将是有害的。
对于建筑物较高地基较软的建筑，在计算结构地震位移时必须要考虑土-结构相互作用，因为二者与频率的平方成比例。
另外，地震一旦发生，建造于土层上的建筑物的上部会受到来自于瞬时土层的地震响应将会很大。
因此，在建筑物不规则振动的分析中应充分考虑土-结构相互作用的影响。
本文分别从被动控制、主动控制和半主动控制三个方面综合分析了在考虑土-结构相互作用下不规则建筑振动的控制问题。
一、被动控制方面的分析在考虑土-结构相互作用下不规则建筑振动被动控制方面，主要是研究土-结构相互作用对于调频质量阻尼器性能的影响。
这里提到的调频质量阻尼器是一种由质块，弹簧与阻尼系统组成的能够通过改变结构共振性达到减震效果的装置。
许多研究表明，当地基比较软的时候调频质量阻尼器对结构的减震效果不够理想。
如果不将剪切波速作为影响因素，通过数值仿真发现，随着土质的柔软程度增加，调频质量阻尼器的减震性能将迅速降低。
也有一些研究将结构动力特性的改变归为土-结构相互作用的原因。
在研究中，将建筑上部结构理想化为一线性单自由度结构系统，并将调频质量阻尼器调谐到该结构系统基础固定频率，通过建立二者的传递函数，模拟了土-结构相互作用对调频质量阻尼器减震行为的影响。
15卷6期2006年12月自 然 灾 害 学 报JOURNAL OF NAT URAL D I S ASTERS Vol .15,No .6Dec .,2006收稿日期:2006-08-20; 修订日期:2006-10-25 基金项目:国家自然科学基金(50578076);江苏省自然科学基金(BK2004124);南京工业大学博士创新基金(BSCX200515) 作者简介:庄海洋(1978-),男,江苏宿迁人,博士,主要从事土-结构静动力相互作用研究.文章编号:100424574(2006)0620174208土-地下结构的非线性动力相互作用———理论及应用庄海洋,宰金珉,陈国兴(南京工业大学岩土工程研究所,江苏南京210009)摘要:基于土-结构动力相互作用理论,阐述了土-地下结构非线性动力相互作用的基本原理及其建模方法。
根据这一方法,对1995年日本阪神地震中震害最为严重的大开地铁车站进行了成灾机理有限元数值模拟分析。
分析结果表明:在地震动作用下,车站结构顶板与侧墙的交叉部位,和中柱的顶底端首先发生弯曲破坏而形成塑性铰,使得顶板上覆土的大部分重量传递到由中柱来承担;在由顶板破坏后传来的上覆土重力和地震动在中柱中引起的压应力的共同作用下,中柱发生压曲和弯曲的双重破坏,导致中柱倒塌,进而导致车站顶板塌陷;同时还表明,水平向地震作用仍是造成大开地铁站结构破坏的主要因素。
关键词:地下结构;动力相互作用;非线性;震害机理中图分类号:T U435 文献标识码:ANon li n ear dynam i c i n teracti on between so il and undergroundstructure:theory and appli ca ti onZ HUANG Hai 2yang,Z A I J in 2m in,CHE N Guo 2xing(I nstitute of Geotechnical Engineering,Nanjing University of Technol ogy,Nanjing 210009,China )Abstract:Based on the theory of s oil 2structure interacti on,the theory of s oil 2undergr ound structure nonlinear dy 2na m ic interacti on and its analysis model are studied in this paper .By using the analysis model,the da mage t o Da 2kai sub way stati on are analyzed .It p r oves that:flexural failures are detected in juncti ons of the stati on ’s r oof and wall and the damaged juncti ons become p lastic hinges .Accordingly,those columns of the stati on must bear the weight of overlying s oil caused by upper p late ’s da mage .However,these colu mns are als o da maged under earth 2quake at its ’s t op and bott om.A t last,the columns in Dakai sub way stati on are crushed or bended in earthquake,thereby,the upper p late of stati on is collap sed .A t the sa me ti m e,it is shown that the horiz ontal component of earthquake acti on is the main dyna m ic l oad t o cause the severe da mage of Dakai sub way stati on .Key words:undergr ound structure;dyna m ic interacti on;nonlinear;mechanics of earthquake da mage地震时,结构物与支撑它的地基之间总是有相互作用的,早在20世纪30年代后期,研究人员已经认识到在地震作用下上部结构与地基是相互影响的耦连体系,土与结构应作为整体系统来研究其动力反应。
土-结构动力相互作用是土木工程领域中一个重要的研究课题，涉及到土壤和结构物之间的相互作用及其对结构的影响。
本文将从以下几个方面介绍土-结构动力相互作用的基本原理、影响因素和分析方法。
一、土-结构动力相互作用的基本原理土-结构动力相互作用是指土壤和结构物在地震、风载等外部荷载作用下的相互作用过程。
土壤作为结构物的基础，承受着结构物的重力和外部荷载，并通过与结构物的相互作用传递给结构。
而结构物则通过与土壤的相互作用，受到土壤的约束和支撑。
土-结构动力相互作用的基本原理可以归纳为三个方面：1. 土壤的动力特性：土壤是一种具有非线性、随机性和时变性的材料，其动力特性包括刚度、阻尼和质量等。
这些特性直接影响着土壤对结构物的约束和支撑能力。
2. 结构物的动力响应：结构物在地震、风载等外部荷载作用下会发生振动，其动力响应包括位移、速度和加速度等。
结构物的动力响应受到土壤的约束和支撑作用，而土壤的动力特性则影响着结构物的振动特性。
3. 土-结构相互作用：土壤和结构物通过接触面的摩擦力、剪切力和支撑力等相互作用，传递结构物的振动能量，并通过共振、反射和散射等机制影响结构物的动力响应。
土-结构相互作用的复杂性导致了土-结构动力相互作用问题的研究具有一定的挑战性。
二、影响土-结构动力相互作用的因素土-结构动力相互作用的结果受到多种因素的影响，包括土壤性质、结构物特性、荷载条件和基础形式等。
以下是一些主要因素的介绍：1. 土壤性质：土壤的物理性质、力学特性和动力特性等直接影响着土壤的约束和支撑能力。
土壤的密实度、含水量、颗粒大小和土层结构等因素都会对土-结构相互作用产生影响。
2. 结构物特性：结构物的刚度、阻尼和质量等特性决定了其动力响应的特点。
结构物的形式、材料和构造等因素也会对土-结构动力相互作用造成影响。
3. 荷载条件：地震、风载、暴雨等外部荷载是土-结构动力相互作用的主要驱动力。
荷载的大小、方向和频率等对土-结构相互作用的影响至关重要。
土—结构相互作用地震反应研究的文献综述（长春工程学院2012级硕士研究生结构工程李斌）内容提要：大量的研究结果表明：考虑土与结构的相互作用后，一般来说，结构的地震荷载将减少，但将增加结构的位移和由P-Derta效应产生的附加力。
但土体的性质是复杂的，土与结构相互作用下，有时求得地震力反而会增大。
按传统的刚性地基假定计算出的地震荷载进行抗震设计并非总是偏于安全。
本文总结了部分研究者们对土—结构相互作用地震反应研究方面的内容，对学习结构设计有所帮助。
一、概述由于地基的索性和无限性。
使得按刚性地基假定计算出来的结构动力特性和动力反应与将地基和结构作为一个整体计算出来的结果有所不同；由于将地基与结构作为一个体系进行分析。
使得输入地震动的特性与刚性地基假定的也有所不同。
这些差别就是由土与结构动力相互作用引起的。
地基土与结构相互作用表现在两个方面,即地基运动的改变和结构动力特性的改变[1]。
中国地震局工程力学研究所的窦立军博士在研究土与结构相互作用时提出[2]：上部结构振动的反馈作用改变了地基运动的频谱组成,使接近建筑结构自振频率的分量获得加强。
同时,地基的加速度幅值也较邻近自由场地小。
而地基的柔性改变了上部结构物的动力特性:结构的基本周期得以延长,基本周期可延长10%—150%。
由于地基的无限性，使结构的振动能量部分通过波传播向无限地基发生散射，形成了能量幅射，相当于结构体系的阻尼增大。
同时，考虑土一结构动力相互作用的结构位移是由基础平移、基础转动和结构本身变形三部分组成的，与刚性地基假设计算结果相比，结构顶点位移一般都相应地增大。
结构刚度越大，场地越软，结构顶点的位移增大得越多。
影响土与结构相互作用效应的主要因素有：（1）入射地震波的特性和入射角度；（2）土的动力特性、土层的厚度及土层的排列顺序；（3）基础的形式及埋置深度；（4）基础的平面形状和抗弯刚度；（5）结构的动力特性和相对高度。
二、土与结构相互作用的研究现况进入70年代后，由于数值计算理论和计算机技术的发展，以及一些重大工程的相继修建，推动了土与结构动力相互作用问题研究的迅速发展。
土力学原理
土力学原理是土壤力学的基本原理之一，主要研究土壤的
力学性质以及土壤与结构物之间的相互作用。
土力学原理包括以下几个方面：
1. 孔隙水压力理论：研究土壤中的孔隙水对土壤的力学性
质的影响。
孔隙水压力是土壤中水分存在时的一种内部力，它的存在会影响土壤的稳定性和承载能力。
2. 散体力学理论：研究土壤颗粒集合体的力学性质。
土壤
由颗粒组成，颗粒之间的接触产生颗粒间接触力和颗粒内
部力，这些力的分布和作用方式对土壤的力学性质起着重
要的影响。
3. 应力与应变关系：研究土壤中应力与应变之间的关系。
应力是土壤内部受力的表现，应变是土壤变形的度量。
研究土壤的应力与应变关系可以揭示土壤的本构行为和力学性质。
4. 土体稳定性理论：研究土壤的稳定性问题。
土体稳定性是指土体在受到外界作用力时，保持自己的稳定状态的能力。
研究土体稳定性可以引导工程实践，预测和评估土壤的变形和破坏。
通过土力学原理的研究，人们可以了解土壤的力学性质以及土壤与结构物的相互作用，从而为土木工程的设计和建设提供科学依据。
土与结构相互作用土与结构相互作用是土木工程中一个非常重要的问题。
在建筑物、桥梁、隧道等工程中，土体是承受和传递荷载的重要组成部分。
因此，了解土与结构相互作用的规律，对于工程的设计、施工和运营都具有重要的意义。
土与结构相互作用的基本原理是土体的变形和应力状态会对结构产生影响，而结构的荷载又会对土体产生影响。
因此，土与结构的相互作用是一个复杂的动态过程，需要综合考虑土体的物理力学性质、结构的力学性质以及它们之间的相互作用。
在土与结构相互作用中，土体的物理力学性质是非常重要的。
土体的物理力学性质包括土体的密度、孔隙度、含水量、压缩性、剪切性等。
这些性质会影响土体的变形和应力状态，从而影响结构的受力情况。
例如，在地基工程中，土体的压缩性和剪切性会影响地基的承载能力和稳定性，从而影响建筑物的安全性。
另外，结构的力学性质也是土与结构相互作用中需要考虑的因素。
结构的力学性质包括结构的刚度、强度、稳定性等。
这些性质会影响结构的变形和应力状态，从而影响土体的受力情况。
例如，在桥梁工程中，桥梁的刚度和强度会影响桥梁的变形和应力状态，从而影响桥墩和桥面板对土体的荷载分配。
在土与结构相互作用中，还需要考虑它们之间的相互作用。
土体和结构之间的相互作用包括土体对结构的支撑作用、结构对土体的约束作用、土体和结构之间的摩擦作用等。
这些相互作用会影响土体和结构的变形和应力状态，从而影响工程的安全性和稳定性。
为了研究土与结构相互作用的规律，需要进行大量的实验和数值模拟。
实验可以通过模拟实际工程中的荷载和变形情况，来研究土体和结构的相互作用。
数值模拟可以通过建立土体和结构的数学模型，来模拟它们之间的相互作用。
这些研究可以为工程的设计、施工和运营提供重要的参考依据。
总之，土与结构相互作用是土木工程中一个非常重要的问题。
了解土与结构相互作用的规律，可以为工程的设计、施工和运营提供重要的参考依据。
在实际工程中，需要综合考虑土体的物理力学性质、结构的力学性质以及它们之间的相互作用，来确保工程的安全性和稳定性。
0.引言土—结构动力相互作用的研究最早大约于20世纪30年代从机械基础振动问题的研究开始的,特别是在50年代以来,大型核电站、大型水坝、大型桥涵、海洋结构、地下工程、地铁以及超高层建筑等重大工程相继修建,与以往的建筑结构物相比较。
这类建筑则具有刚度、重量、跨度都很大而地基则往往相对比较柔性的特点。
这时刚性地基假设已经不再合理,必须计入土—结构动力相互作用(Interactio n)的影响。
土—结构动力相互作用得到广泛关注的课题,主要包括波动场地地基土与结构的相互作用和局部动力源(振源)下土与结构的相互作用两类。
研究土—结构动力相互作用的方法可以概括为:理论方法、原型测量和室内试验三类,具体分析方法如下图所示。
图1研究方法一览表1.理论研究方法土—结构动力相互作用的分析方法按求解域可分为频域法、时域法以及时频混合法。
按结构系统可分为整体分析法和子结构法两种。
按求解方法可分为解析方法、数值方法、数值—解析结合法以及集中参数法四种。
集中参数法是将结构物地下部分的土体换算成等价的弹簧—质量—阻尼体系,上部结构离散化为由弹性杆串联的多个质量的弹性结构。
集中参数模型概念清晰、应用简便,但该方法较粗糙,在考虑非均匀、非线性或地形变化较大的复杂地基时变得不再适用。
由于解析方法要求简单规则的边界条件及均匀(或简单层状)的介质特性,当上部结构、基础以及地形地质条件较复杂时,所能解决的问题就非常有限,有时候求解时还会涉及到收敛性和稳定性的问题,因而数值法和数值—解析结合法成为研究土—结构动力相互作用问题时广泛应用的手段。
目前,用于土—结构动力相互作用分析的数值法或半解析数值法有有限元法、边界元法、有限差分法、离散元法、无限元法以及杂交混合法等。
(1)有限元法。
有限元法可以较真实地模拟地基与结构的力学性能,处理各种复杂的几何形状和荷载,能够考虑结构周围土体变形及加速度沿土剖面的变化,适当地考虑土的非线性特点,可以计算邻近结构的影响。
第34卷 第5期2008年10月四川建筑科学研究S i chuan Bu il d i ng Sc ience收稿日期:2006 04 10作者简介:吴怀忠(1981-),男,山东济宁人,硕士研究生,研究方向:巨型框架结构与砂卵石土相互作用分析。
E -m a i :l w hz_433@163.co m土与结构相互作用理论吴怀忠,王汝恒,郭 文,初文荣(西南科技大学土木工程与建筑学院,四川绵阳 621010)摘 要:论述了土与结构相互作用理论的研究方法及其计算理论 整体数值分析法、子结构法、集中参数法。
关键词:土与结构相互作用;子结构法;集中参数法中图分类号:TU 361 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2008)05-117-03The t heory of soil struct ure i nteracti onWU H ua izhong ,WANG Ruheng ,GUO W en ,CHU W enrong(South w est U n i versity o f Sc i ence and T echnology ,M ianyang 621010,China)Abstrac t :Introduc i ng the theoretical research m ethods and computi ng theo ry of so il t he struct u re interacti ons s uch as the i ntegra l nu m erical ana lysism e t hod ,the substructure m ethod ,the s uperpositi on m ethod .K ey word s :soil the structure i n teractions ;t he substruc t ure m e t hod ;the superpositi on me t hod1 土与结构相互作用简介在建筑结构的设计计算中,通常是将上部结构、地基和基础三者分开来考虑,作为彼此离散的独立结构单元进行静力平衡分析计算。
在上部结构的设计计算中,不考虑基础刚度的影响;而在设计基础时,也未考虑上部结构的刚度,只计算作用在基础顶面的荷载;在验算地基承载力和进行地基沉降计算时,亦忽略了基础的刚度,而将基底反力简化为直线分布,并视其为柔性荷载,反向施加于地基。
这种设计方法在50年前大型、高层建筑没有出现的情况下,可以说是适用的。
但随着高层、大型、复杂建筑的修建,地基相对上部结构来说相互柔性,因而,地基刚性的假设不再成立,在设计结构时,就必须考虑地基与上部结构的相互作用问题,把二者作为一个整体进行耦合分析。
结构与地基基础共同作用研究包括2个主要课题:即静力共同作用研究和动力共同作用研究。
静力共同作用是研究结构在常规荷载下(建筑物自重及其使用荷载)的共同作用问题。
对这一问题,国内外学者已进行了大量的分析和研究[1 3],在理论上做了系统的探索,积累了大量的研究成果与数据[4 10],并在实际工程中得到了很好的应用。
静力共同作用研究基本上可归结为界面处分布接触应力的确定,应该说较之动力共同作用研究所需考虑的问题要少一些。
动力共同作用研究广泛存在于大型动力机械基础、核反应堆、海洋平台、高层建筑、桥梁、大坝等领域中,动力激励则来自于机器扰动、地震、风、波浪及其他冲击等。
由于土与结构动力共同作用问题十分复杂,涉及到土的动力特性、基础形状、上部结构体系以及动力反应等,并且,由于缺乏足够的试验数据及实际工程数据的检验,因此,这方面的研究也最为持久。
从本质上来说,考虑土与结构动力共同作用最符合结构在动力作用下的特性,它对认识结构在动力荷载作用下的内在反应,进而控制或利用这一反应,具有举足轻重的作用,因此,这方面的研究有比较深远的意义。
2 研究方法在外荷载作用下,地基、基础和上部结构作为一互联的整体,会产生相应的变形,三者按各自的刚度对相互的变形产生制约作用,因而,制约整个体系的内力、基底反力和结构变形及地基沉降发生变化。
在三者共同工作时,应同时满足静力平衡和变形协调两个条件,在以静力分析为主,以变形控制为辅的设计原则中,同时考虑上部结构、地基和基础的刚度对整体和相互间的影响。
共同作用理论的研究方法有,理论研究、模型试验、实测方法。
其中,以理论分析方法最为重要。
它实际上是研究土与结构相互作用在时域或频域上的解析解和数值解。
其中,解析解的主要代表是弹性半空间理论及弹性波绕射理论,这些解析解都是在经过简化和假设的基础上得到的,与实际情况相差较大,因而很少被应用。
而数值方法由于假设少,与实际情况相接近,而且,可以应用计算机进行计算,117比较容易实现而得到了广泛的应用。
常用的数值研究方法有,整体数值分析方法、子结构方法及其杂合方法。
2.1 整体数值分析方法又称直接法,是在结构与土动力相互作用分析中较常用的方法,就是将场地地基土、基础与上部结构各个部分看作为一个整体一并计算。
当考虑对地基土进行非线性分析时,它是一种有力的手段。
一般利用人工边界的方法有效地模拟无限地基中波向无限远的散逸,以尽量减小地基边界上的反射波对结构反应的影响。
W olf将边界问题分为3类:(1)基本边界,这种边界上位移和地面的曳引力为零;(2)局部边界,对每一节点上的自由度,其边界条件由一粘滞阻尼器表示,更一般的情况由动力刚度(频率相关)描述;(3)协调边界,它能够完全吸收各种波。
此外,还有Surer发展的粘滞边界,Ngqu ist发展的吸收边界,N e wm ar k发展的透射边界,W hite的统一边界以及王怀忠、孙钧等人提出的复合边界。
实际中常用的人工边界有:粘滞阻尼边界、一致边界、旁轴边界、外推透射边界和迭加边界等[11]。
由于一致边界精度高,而粘滞阻尼边界极为简单,这两种边界条件都可非常方便地应用到有限元程序中,因而界已得到比较多的应用;而透射边界则由于其精度可控、简单方便、适用于时域计算等特点,得到了越来越广泛的应用。
人工边界当前存在的主要问题是,计算精度和计算稳定性问题。
目前,学者们正在努力寻找这样一种透射边界:适用于各种波型,不受几何条件和物质特性的限制,在局部空间和时间域内,具有很高的精度。
只有找到这种边界以后,整体分析方法才利于考虑地基的不规则性、非线性,并进行时域分析。
2.2 子结构分析方法又称多步方法,子结构法在分析土与结构动力共同作用问题时,是较常用的一种方法。
它的优点在于对每个子系统(上部结构、基础、地基)的分析中均可采用最适合于整个问题中该局部部分的分析方法,而且在计算分析过程中可以得到中间分析结果,从而有助于加深对共同作用的理解,也有助于检验最终结果的精度。
它一般可分为两步解决:第一步,先分别求出上部结构、基础和地基的单体反应;第二步,再联合各单体反应,使其满足相互作用的条件,从而得到整体系统的动力反应。
它的优点在于,对每个子系统(上部结构、基础、地基)的分析中,均可采用最合适的分析方法。
按照模型的繁简程度,子结构法可以分为简单子结构法和一般子结构法:简单子结构法,是将上部结构离散为由弹性杆串联的多个质点的悬臂子结构,将土体看作弹性半空间,基础则理想化为弹性表面上的无质量刚体;一般子结构法,是将上部结构用有限元离散,地基根据场地土层条件,既可以作为连续的弹性或粘弹性半空间,也可以用有限元、边界元或其他数值方法离散。
采用子结构法分析土 结动力相互作用,主要解决3个问题:源问题、阻抗函数问题和由模拟弹簧及阻尼器支承的结构在给定基础振动下的反应问题。
第1个问题(源问题),是计算无质量刚性基础在给定输入振动或地震动下的反应,又称为运动相互作用问题。
第2个问题(阻抗函数问题),是子结构法的关键问题,因此,子结构法也常被称为地基阻抗法。
第3个问题反映的主要是上部结构的惯性影响,因此,称为惯性相互作用问题,确定结构与地基交界面上的散射运动。
由于子结构法利用了迭加原理,理论上只适用于线性系统,因而,其应用范围受到了限制。
此外,子结构法无法直接获得土体中位移和应力场的变化情况,因而,无法用来研究土 结构动力相互作用对地基稳定的影响,对土体在振动时的工作状态不能作出合乎实际的评价[12]。
2.3 集中参数法集中参数法是将半无限地基简化为弹簧 阻尼 质量系统。
这种方法概念明确、应用方便,在工程应用中具有广泛的应用前景。
该方法常采用的计算模型有SR模型和并列质点系模型等。
SR模型,又称平移 转动模型,可以将求解弹性半空间的问题转化为求解等效集总参数模型问题,是一个在结构基础部分分别设置与基础水平位移和转动有关的水平弹簧及转动弹簧的较为简单的计算模型。
结构可考虑成剪切型或弯剪型多质点系,自由场地则采用剪切型质点系。
自由场地表面的加速度反应为该模型基础处的输入地振动。
若为桩基,当承台底面未与地基土接触时,水平弹簧与转动弹簧取桩头的水平及转动刚度。
当承台底面与地基土接触时,由于桩与地基土的相互干涉,难以得到严格的正确解,通常采用近似的方法,即将地基土的抵抗刚度叠加到桩头相应的水平和转动刚度中去,作为水平弹簧及转动弹簧的刚度。
为了提高振型的分析精度,可采用将水平及转动弹簧刚度作为频率的函数,将部分地基土作为附加质量加到基础上等做法来加以处理。
SR模型所要解决的主要问题是如何合理模拟地基土集总参数的问题,增加自由度及参数的个数能够较好地考虑结构和土的特性,但参数的增多,却带来参数如何精确确定的问题。
如何能更好地掌握参数与实际提供的条件之间的平衡,是发展集总参数模型的关键。
SR模型有线性和非线性模型两种,线性集总参数模型有频率相关和频率无关两种模118 四川建筑科学研究第34卷型,土体对结构的作用以平移 转动弹簧和阻尼器代替。
非线性集总参数模型可以研究翘离的影响,是在线性S R模型基础上发展起来的。
并列质点系模型是由上部结构、基础、桩及附加地基土构成的结构体系和不受结构影响的多质点自由场地体系两部分组成。
这时,把自由场地体系当作单位面积的土柱,考虑场地的不同土层特性,将自由场地根据实际土层情况划分为若干水平土层,各土层质量集中于土层的界面。
对于结构体系来说,上部结构既可当作剪切型,也可当作弯剪型质点系。
而桩的质量集中于地基土的各水平土层界面上,作为弯剪型质点系处理。
两体系之间设置水平弹簧和阻尼器,通过它们将自由场地的地震反应施加到结构体系上。
附加场地土,则可看成是由具有这样一个面积的土柱构成的质量集中于各土层界面的剪切型质点系。
由于并列质点系模型考虑了场地土的不同土层的特性及侧向边界条件,同时又比有限元法简单得多,因此,得到了较为广泛的应用[13]。
