[发明专利]考虑设备-结构-地基土动力相互作用仿真计算方法

摘要

本发明涉及一种考虑设备‑结构‑地基土动力相互作用仿真计算方法，步骤如下：整体系统拆分成上部设备‑结构相互作用子结构与下部地基土子结构；将设备‑结构相互作用子结构与地基土子结构隔离，计算得到设备‑结构相互作用子结构作用在基础顶面的剪力V_b和弯矩M_b；建立隔离的地基土子结构在设备‑结构相互作用子结构反力作用下的动力运动方程；分别建立上部设备‑结构相互作用子结构和下部地基土子结构的仿真模型；上部设备‑结构相互作用子结构与下部地基土子结构之间进行交互计算，本发明能够准确的评估考虑设备‑结构‑地基土动力相互作用后对设备或结构抗震性能的影响。

主权项

1.一种考虑设备‑结构‑地基土动力相互作用仿真计算方法，步骤如下：(1)首先整体系统拆分成上部设备‑结构相互作用子结构与下部地基土子结构：A.在地面波üg作用下，上部结构受到的激励是地面波üg与基础加速度反应üs，包括基础的水平加速度üsh和转动加速度üsθ两部分，叠加如下式1所示，mb、cb、kb分别表示上部设备‑结构相互作用子结构的质量、阻尼和刚度矩阵，üb表示设备‑结构相互作用子结构相对结构底部的加速度反应，R表示设备‑结构相互作用子结构刚体模态矩阵，由基点法求得；B.将设备‑结构相互作用子结构与地基土子结构隔离，计算得到设备‑结构相互作用子结构作用在基础顶面的剪力V_b和弯矩M_b，如下式2所示，表示设备‑结构相互作用子结构绝对加速度反应，m_bi表示设备‑结构相互作用子结构第i层质量，h_i表示第i层的高度，n表示总层数；C.建立隔离的地基土子结构在设备‑结构相互作用子结构反力作用下的动力运动方程，如下式3所示，ms、cs、ks、fs分别表示地基土子结构的质量、阻尼、刚度和荷载矩阵；(2)分别建立上部设备‑结构相互作用子结构和下部地基土子结构的仿真模型，(3)上部设备‑结构相互作用子结构与下部地基土子结构之间进行交互计算，步骤如下：a)设在第i步，地基土子结构的受到上部的设备‑结构相互作用子结构产生的剪力和弯矩均已知；b)采用直接积分法计算得到地基土子结构在i+Δt步的基础加速度反应；c)将对应的地面波与基础加速度反应叠加施加给上部的设备‑结构相互作用子结构；d)然后上部设备‑结构相互作用子结构采用直接积分法计算得到设备与结构地震响应，计算作用在基础顶面的剪力与弯矩，并传递给地基土子结构；完成每一步交互计算直到仿真结束为止。