土?結構相互作用下單層柱面網殼振動臺試驗及數值分析

劉毅，薛素鐸，王國鑫，李雄彥

?

土?結構相互作用下單層柱面網殼振動臺試驗及數值分析

劉毅1, 2，薛素鐸2，王國鑫2，李雄彥2

(1. 中車建設工程有限公司，北京，100078；2. 北京工業大學建筑工程學院，北京，100124)

基于設計長度×寬度×高度為7.7 m×3.2 m×1.2 m的模型箱，以長度×跨度為1.8 m×1.8 m的單層柱面網殼為研究對象，設計實現土?獨立基礎?單層柱面網殼結構振動臺試驗，研究不同地震波輸入下土?獨立基礎?單層柱面網殼結構體系地震響應的規律，同時采用整體有限元法建立振動臺試驗的有限元模型，與試驗結果進行對比分析。研究結果表明：考慮土?結構相互作用時，土?獨立基礎?單層柱面網殼結構體系的試驗結果與模擬結果變化規律基本一致，土?結構相互作用下基礎底部的加速度峰值響應較自由場加速度峰值響應增大；土體與基礎之間滑移和提離現象及模型箱的剛度是影響試驗結果與模擬結果差距的主要因素，尤其是隨著振動次數增多，土體與基礎之間的非線性接觸更加顯著；地震波頻譜特性是影響土?獨立基礎?單層柱面網殼結構體系地震響應的重要因素，在試驗設計時應當盡量避開結構體系與地震波主頻一致而發生共振現象，否則造成試驗結果失真。

單層柱面網殼結構；土?結構相互作用；振動臺試驗；數值模擬；地震響應

大跨空間結構由于自身的復雜性和特殊性以及抗震設計中軟件的局限性，在抗震設計中常將上部屋蓋結構、下部支承結構、基礎及地基分開設計，這種設計方法的缺陷和不足已在1995年日本阪神地震[1]、2008年汶川大地震[2]等數次地震中體現出來。近些年已有學者開始研究大跨屋蓋結構與支承體系之間的協同工作問題[3?8]，然而，這些研究大都忽略了地基土與整個上部結構的相互作用問題。對大跨空間結構土?結構動力相互作用問題的研究很有必要。現有的對 土?結構相互作用下大跨空間結構抗震性能的研究都以數值分析為主。薛素鐸等[9?11]采用集總參數法研究了土?結構相互作用下網架結構和網殼結構的抗震性能；樓夢麟等[12?13]采用整體有限元法研究了土?結構相互作用下雙層柱面網殼結構、正放四角錐網架的抗震性能。劉毅等[14?17]采用集總參數法研究了協同工作條件下地基土對單層球面網殼結構動力性能影響，同時采用整體有限元法研究了土?結構動力相互作用下網架結構動力性能。現階段關于土?結構相互作用下大跨空間結構振動臺試驗的研究很少，尤其考慮到大跨空間結構由于跨度大、土體的邊界效應問題，普通振動臺臺面尺寸難以滿足振動臺試驗要求。本文作者基于北京工業大學的九子臺臺陣體系，設計實現土?獨立基礎?單層柱面網殼結構振動臺試驗，該試驗通過設計1個長度×寬度×高度為7.7 m×3.2 m×1.2 m的剛性模型箱和1個長度×跨度為1.8 m×1.8 m的單層柱面網殼，研究不同地震波輸入下土?結構相互作用對土?獨立基礎?單層柱面網殼結構體系地震響應的影響，同時采用整體有限元法建立振動臺試驗的有限元模型，與試驗結果進行對比分析。

1 振動臺試驗模型設計

本試驗選用北京工業大學九子臺臺陣體系進行，其具體參數如表1所示，試驗選用九子臺陣體系中的4個子臺，且4個子臺按“一”字型分布，采用12個作動器，實現4臺陣聯體振動。

1.1 網殼模型設計

考慮到大跨空間結構土體邊界效應、跨度大、振動臺尺寸、試驗為探討土?結構相互作用下空間網格結構的地震響應規律等，局限于試驗室條件試驗模型未按照相似比例進行完全縮尺，而是根據試驗室現有條件進行設計。上部結構為四點支承單層柱面網殼，網殼長度為1.8 m，跨度為1.8 m，矢跨比為1/4，柱高為0.5 m，采用焊接實心球，球直徑為160 mm，縱向邊梁截面直徑×厚度為32 mm×3 mm，橫向邊梁截面直徑×厚度為25 mm×2.5 mm，其他桿件截面直 徑×厚度為20 mm×3 mm，柱截面直徑×厚度為 60 mm×2.5 mm，鋼材為Q235；采用獨立基礎形式，在基礎內預埋螺栓，柱與網殼、柱與基礎之間采用螺栓連接。鋼材力學參數通過6組鋼管拉伸試驗擬合得到，其應力?應變曲線如圖1所示。

圖1 鋼材應力?應變曲線

1.2 模型箱設計

根據史曉軍等[18]對不同模型箱的比較，對于剛性箱，在進行縱向水平地震激勵時距離箱體側壁0.5 m左右的影響已較小，采用剛性模型箱時,則在振動方向上的箱體長度應大于其高度的4倍[19]，LIU等[20?21]采用人工邊界計算時，在局部場地周邊擴大3倍以上即可獲得很好的精度。因此，結合剛性箱邊界效應和網殼模型尺寸，采用等邊角鋼∠70×5，∠70×10，∠70×15以及20 mm厚橡膠板設計完成長度×寬度×高度為 7.7 m×3.2 m×1.2 m的剛性模型箱，箱體邊界內襯 20 cm厚的泡沫板以減小模型箱效應，模型箱周邊和底部黏有混凝土顆粒以防止土體與箱體間滑動。

表1 九子臺陣系統指標

1.3 模型土及基礎

試驗用土取自在建的北京地鐵14號線北京工業大學地鐵站附近土體。用環刀法取六組原狀砂土，采用烘干法得到土體的質量含水率為7.38%，取樣土體的容重為17.54 kN/m3，通過篩分試驗測得砂土中粒徑大于0.25 mm的顆粒質量分數占50%以上，達到75%，屬于中砂范圍。土體的參數通過直剪法和動三軸試驗得到，如表2所示。

基礎采用獨立基礎，基礎高度為20 cm，基礎底面長度和寬度均為25 cm，配有直徑為6 mm的受力筋和箍筋。混凝土采用C25，混凝土彈性模量為2.72×104MPa，泊松比為0.167，密度為2 420 kg/m3。基礎與土體的摩擦因數為0.42。

綜上所述，可設計出實現土?獨立基礎?單層柱面網殼結構振動臺試驗，考慮到網殼結構側向剛度的強弱及土體的邊界效應，將網殼結構的跨度所在方向與箱體的長度方向平行布置在箱體的中心位置。

表2 土體參數

2 試驗工況

2.1 地震波工況

根據GB 50011—2010“建筑抗震設計規范”中第5.1.2條規定，選用Kobe波和Northridge波兩條實際強震記錄和上海人工波1條人工模擬的加速度時程曲線作為輸入加速時程。由于北京工業大學九子臺臺陣位移控制最大值為7.5 cm，實際為6.5 cm，若輸入地震波原波則會使振動臺位移超限，因此，根據振動臺參數對輸入的地震波進行濾波處理。濾波后輸入的加速度時程曲線和相應的反應譜曲線如圖2所示。

根據振動臺調試確定試驗最大輸入加速度為0.40，同時結合“建筑抗震設計規范”將加速度峰值PG依次調整為0.14，0.22和0.40(1=9.806 65 m2/s)進行輸入。地震波輸入方向為沿箱體長度方向進行輸入。由于地錨的約束問題、九子振動臺本身的系統誤差、4個子臺存在局部非一致性等，致使九子臺陣臺面響應出的地震波峰值較輸入值小，如表3所示。隨著輸入地震波強度的增大誤差逐漸增大，這主要是多次振動致使地錨松動引起的。

2.2 傳感器布置

試驗對單層柱面網殼節點位移、加速度和桿件應變進行測量，圖3所示為各類傳感器布置圖。位移測點布置在單層柱面網殼上，共8個位移測點，通過搭制腳手架用拉線位移傳感器測量動位移。加速度傳感器布置在單層柱面網殼節點、柱頂部、底部，獨立基礎頂部、底部，土體以及振動臺臺面上，共計22個測點，試驗采用壓電式傳感器對土?獨立基礎?單層柱面網殼結構體系加速度進行量測。應變測點布置在單層柱面網殼的直桿、斜桿及邊梁上，共計20個測點，上下對稱布置，采用應變片測量應變。

圖3 傳感器布置

3 振動臺試驗結果與數值模擬結果對比分析

基于文獻[16]中精細化模型基本理論，從理想狀態角度出發，按照試驗模型建立獨立基礎?土?單層柱面網殼相互作用的精細化模型，將基礎和自由場地震響應、網殼節點加速度、網殼節點位移、網殼桿件應變的模擬結果與試驗結果進行對比，其中在數值模擬中選用四子臺陣臺面上采集到的試驗地震波進行輸入，探究獨立基礎?土?單層柱面網殼結構相互作用體系地震響應規律。

3.1 基礎和自由場地震響應分析

試驗測定了PG為0.11，0.16和0.30地震輸入下獨立基礎和自由場土體表面的地震響應。表4所示為不同PG輸入下獨立基礎和自由場土體的PG。為了便于考察土?結構相互作用對單層柱面網殼體系中基礎的影響，用PG增大幅度來衡量，定義為

在考慮土?結構相互作用下，由表4可以看出：

1) 基礎底部和自由場表面加速度峰值的試驗值和模擬值基本能夠吻合，在不同地震波輸入下大部分工況相對誤差在20%之內。

2) 隨著輸入地震動強度的增大，試驗值與模擬值之間相對誤差成增大趨勢，這是由于隨著振動次數的增多，試驗中的土體與基礎之間產生了較大的縫隙，使得土體與基礎產生了滑移和提離現象，呈現出二者之間接觸的非線性。

3) 基礎底部的加速度峰值響應較自由場加速度峰值響應增大，增大5%~30%，這是地震波在由土體底部向土體表面傳播過程中，在土體表面產生的反射和疊加效果引起。

4) 不同地震波作用下，基礎底部和自由場加速度峰值存在差異，這是由不同地震波的頻譜特性引起。其中，上海人工波作用下基礎和自由場土體的加速度峰值較Kobe和Northridge波峰值偏大，這是由于上海人工波的主頻與整體土?結構相互作用下單層柱面網殼體系的主頻較接近，二者發生了共振。

3.2 網殼節點加速度響應

為研究不同地震波作用下土?獨立基礎?單層柱面網殼結構節點加速度響應規律，表5所示是PG為0.11，0.16和0.30輸入下網殼節點1~6加速度峰值的試驗值和模擬值的對比。圖4所示是PG為0.11時網殼節點4在不同地震波輸入下加速度時程曲線的試驗值和數值模擬值的對比曲線。

表4 基礎與自由場加速度峰值試驗值與模擬值對比

表5 網殼節點加速度峰值試驗值與模擬值對比

對比分析表5和圖4可以看出：

1) 在不同工況下，網殼所有測點的加速度峰值的試驗值和模擬值的誤差基本在20%之內，其中上海人工波的誤差偏大，這是上海人工波的主頻與相互作用體系頻率一致發生共振所致。

2) 在不同地震波輸入下，網殼節點加速度的試驗時程曲線與模擬時程曲線的波形和相位基本吻合、變化規律一致。

3) 隨著輸入地震波強度的增大，網殼節點的加速度峰值試驗結果與模擬結果誤差增大，這是由于試驗振動次數的增多，試驗中的土體與基礎發生了提離、滑移現象，土體與基礎之間產生縫隙，約束變弱，接觸非線性增強。

3.3 網殼節點位移響應

為研究不同地震波作用下土?獨立基礎?單層柱面網殼結構節點位移響應規律，表6所示是PG為0.11，0.16和0.30地震輸入下網殼結構節點1~6位移最大值的試驗值與模擬值對比。圖5所示是PG為0.11時不同地震波輸入下網殼節點4位移時程曲線的試驗曲線與模擬曲線。

(a) Kobe；(b) Northridge；(c) 上海人工波

表6 網殼節點位移最大值的試驗值與模擬值對比

對比分析表6和圖5可以看出：

1) 在Kobe波和Northridge波作用下，網殼節點位移最大值的試驗值與模擬值的誤差基本維持在25%之內；在上海人工波作用下二者的誤差基本在15%之內，吻合度更好。這種現象是由于相互作用體系與地震波主頻一致發生共振，使得網殼地震響應增大，節點位移響應劇烈使得試驗值偏大，致使誤差減小。

2) 在不同地震波下網殼節點的位移時程曲線試驗結果與模擬結果的波形和相位基本吻合，呈現出一致的變化規律。

3) 不同地震波作用下網殼節點位移存在差異，這是由不同地震波的頻譜特性所引起。

3.4 網殼桿件應變響應

為研究不同地震波作用下土?獨立基礎?單層柱面網殼結構桿件應變響應規律，表7所示是PG為0.11，0.16和0.30地震作用下網殼桿件2，8，10和11桿件應變峰值的試驗值與模擬值。圖6所示是PG為0.11時桿件11應變時程曲線的試驗結果與模擬結果的對比。

(a) Kobe；(b) Northridge；(c) 上海人工波

表7 不同桿件應變試驗最大值與模擬最大值對比

(a) Kobe；(b) Northridge；(c) 上海人工波

對比分析表7和圖6可以看出：

1) 在不同工況下，網殼相同桿件應變最大值的試驗值與模擬值的最大相對誤差基本在20%之內，隨著輸入地震波強度的增大誤差增大。這是由于隨著振動次數的增多，試驗中的土體與基礎之間產生了較大的縫隙，使得土體與基礎產生了滑移和提離現象，從而致使響應誤差增大。

2) 在不同地震波作用下，網殼桿件應變時程曲線的試驗結果與模擬結果的波形和相位基本吻合。

3) 在不同地震波作用下，網殼桿件應變最大值存在差異，這是不同地震波的頻譜特性差異所致。

4 誤差分析

理想狀態下有限元數值模擬結果與試驗結果的相對誤差最大值基本在20%左右，少數誤差偏大。分析認為主要有以下幾個因素引起。

1) 振動臺局部非一致現象。對試驗采集的4個子臺臺面的加速度時程曲線數據處理中發現，4個子臺采集到的加速度峰值存在差異，這是錨固4個子臺的地錨在振動過程中發生不同程度的松動以及控制4個子臺的12根作動器之間存在局部非一致運動導致的。試驗油壓的不穩定也會使得臺面存在局部非一致性，使試驗結果偏小。

2) 模型箱效應。通過對試驗模型的數值模擬發現，數值模擬中采用的理想黏彈性邊界條件與試驗采用的剛性箱在邊界剛度上存在一定的差異。數值模擬中采用的是模擬無限地基土域的理想黏彈性邊界，試驗中采用的箱體雖通過增大塑料泡沫厚度、施加軟橡膠皮等措施減小模型箱效應，仍不能完全保證與無限地基土域的一致。

3) 基礎與土體的非線性接觸。試驗過程中觀察到土體與基礎之間存在明顯的提離和滑移現象，使得二者之間的約束變弱，即二者之間的摩擦因數減小，而數值模擬中采用理想狀態下的面面接觸模擬。

4) 土體參數測定誤差。試驗土體的力學參數雖采用土體分層夯實后現場取樣測定，取了多個測點求取平均值，但在測定土體參數的過程中發現測得結果存在離散性，雖采用直剪法和動三軸試驗進行了對比測試，但與實際情況仍存在一定的差距。此外，由于試驗模型箱很大，采用了15 m3土體，不可能做到每次振動重新填土夯實或重新測量參數，多次振動后土體的密實度也會發生變化。

5) 試驗采集誤差。試驗在采集加速度和位移時分別采用壓電式傳感器和拉線位移計。對壓電式傳感器而言，由于試驗周期較長，在測量土體加速度時，為防止水分滲入傳感器內，采用氣球、防水膠布、干燥劑等對傳感器進行防水處理，在固定上部網殼測點傳感器時采用的橡皮泥，影響加速度數據采集精度，使得試驗值偏小。拉線位移計固定在臨時搭制的腳手架上，在振動過程中由于臺面振動、外界擾動、土體的沉降等都會使得拉線位移計的拉線偏離水平位置，使測量產生誤差。

6) 不可避免的人為儀器安裝誤差、試驗過程中有其他試驗的進行導致油壓不穩定等外界干擾因素，都是導致誤差產生的原因。

5 結論

1) 考慮土?結構相互作用下，土?獨立基礎?單層柱面網殼結構體系的試驗結果與模擬結果變化規律基本吻合，互相驗證了試驗和模擬方法的正確性。

2) 土?結構相互作用下基礎底部的加速度峰值響應較自由場加速度峰值響應增大，增大5%~30%，這不利于結構的抗震設計。

3) 土體與基礎之間滑移和提離現象及模型箱的剛度是影響試驗結果與模擬結果差距的主要因素，尤其是隨著振動次數的增多，土體與基礎之間的非線性接觸是影響試驗精度的關鍵因素。

4) 地震波頻譜特性是影響土?獨立基礎?單層柱面網殼結構地震響應的重要因素，在試驗設計時應當盡量避開結構體系與地震波主頻一致而發生共振，否則試驗結果可能失真。

；

[1] 藍天, 張毅剛. 大跨度屋蓋結構抗震設計[M]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2002: 27?33. LAN Tian, ZHANG Yigang. Seismic design of long-span roof structure[M]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2002: 27?33.

[2] 石光磊, 甘明. 薛素鐸. 網架結構支座周邊桿件抗震設計研究[C]// 第十四屆空間結構學術會議. 福州, 2012: 242?245. SHI Guanglei, GAN Ming, XUE Suduo. The bearing peripheral rods seismic design of grid structure[C]// Proceedings of the Fourteenth Symposium on Spatial Structure. Fuzhou, 2012: 242?245.

[3] 曹資, 張超, 張毅剛, 等. 網殼屋蓋與下部支承結構動力相互作用研究[J]. 空間結構, 2001, 7(2): 19?26. CAO Zi, ZHANG Chao, ZHANG Yigang, et al. Dynamic interaction study between net shell roof and support structure[J]. Spatial Structure, 2001, 7(2): 19?26.

[4] 曹資, 薛素鐸, 馮遠, 等. 張弦網殼結構地震響應規律分析[J]. 鋼結構, 2011(4): 1?5. CAO Zi, XUE Suduo, FENG Yuan, et al. Seismic response analysis of latticed shell with tension chord[J]. Steel Construction, 2011(4): 1?5.

[5] 支旭東, 于志偉, 范峰. 下部支承結構對網殼結構強響應的影響研究[J]. 建筑鋼結構進展, 2012, 14(4): 27?31. ZHI Xudong, YU Zhiwei, FAN Feng. Influence study of substructure upon dynamic response of reticulated shells under severe earthquakes[J]. Progress in Steel Building Structures, 2012, 14(4): 27?31.

[6] TSKEUCHI T, OGAWA T, KUMAGAI T. Seismic response evaluation of lattice shell roofs using amplification factors [J]. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures, 2007, 48(3): 197?210.

[7] NAOKI S, KENICHI S. Damping evaluation using full-scale date of building in Japan[J]. Journal of Structural Engineering, 2003, 129(4): 470?477.

[8] YANG Dabin, ZHANG Yigang, WU Jinzhi. Computation of Rayleigh damping coefficients in seismic time-history analysis of spatial structures[J]. Journal of International Association for Shell and Spatial Structures, 2010, 51(2): 125?136.

[9] 薛素鐸, 孫艷坤, 欒小兵, 等. 考慮土?基礎?結構相互作用的網架結構地震響應分析[J]. 建筑結構學報, 2010(S2): 34?38. XUE Suduo, SUN Yankun, LUAN Xiaobing, et al. Seismic response analysis of space grid structure considering soil-foundation structure interaction[J]. Journal of Building Structure, 2010(S2) 34?38.

[10] 王國華, 薛素鐸, 李雄彥, 等. 考慮土?結構相互作用的單層球面網殼動力穩定性研究[J]. 工業建筑, 2011(S2): 499?506. WANG Guohua, XUE Suduo, LI Xiongyan, et al, Stability analysis of single-layer spherical reticulated considering soil-structure interaction[J]. Industrial Construction, 2011(S2): 499?506.

[11] LUAN Xiaobing, XUE Suduo. The effect of soil structure interaction on the seismic response of spatial structure subjected to the near fault excitation[J]. Applied Mechanics and Materials, 2011, 94/95/96: 877?882.

[12] 樓夢麟, 邸龍. 考慮土?結構相互作用雙層柱面網殼在多點輸入下的地震反應[J]. 地震工程與工程振動, 2006, 26(3): 228?231. LOU Menglin, DI Long. Seismic response analysis of double-layer cylindrical reticulated shell under multiple support excitations considering dynamic soil-structure interaction[J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2006, 26(3): 228?231.

[13] 唐敢, 陳少林, 王法武, 等. 空間結構?地基動力相互作用的三維時域數值分析方法[J]. 工程力學, 2009, 26(8): 143?149. TANG Gan, CHEN Shaolin, WANG Fawu, et al. Three-dimensional numerical analytical method in time domain for soil-spatial structure dynamic interaction[J]. Engineering Mechanics, 2009, 26(8): 143?149.

[14] 劉毅, 薛素鐸, 李雄彥, 等. 土?結構動力相互作用下網架結構簡化分析方法研究[J]. 振動與沖擊, 2015, 34(11): 75?82. LIU Yi, XUE Suduo, LI Xiongyan, et al. Simplified analysis method of grid structure considering soil-structure dynamic interaction[J]. Journal of Vibration and Shock, 2015, 34(11): 23?30.

[15] 薛素鐸, 劉毅, 李雄彥. 協同工作條件下地基土對單層球面網殼結構動力性能的影響[J]. 工程力學, 2014, 31(9): 133?141. XUE Suduo, LIU Yi, LI Xiongyan. Analysis of foundation soil effect on dynamic performance of single-layer spherical latticed shell under cooperative work[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31(9): 133?141.

[16] 劉毅, 薛素鐸, 李雄彥. 土?結構動力相互作用下網架結構動力性能研究[J]. 振動與沖擊, 2014, 33(10): 23?30. LIU Yi, XUE Suduo, LI Xiongyan. An analysis of grid structure dynamic performance considering soil-structure dynamic interaction[J]. Journal of Vibration and Shock, 2014, 33(10): 23?30.

[17] XUE Suduo, LIU Yi, LI Xiongyan. Dynamic performances analysis of single-layer cylindrical reticulated shell considering pile-soil-structure interaction[J]. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures. 2015, 56(2): 91?100.

[18] 史曉軍, 岳慶霞, 李杰. 土?結構動力相互作用振動臺試驗中模型地基影響因素分析[J]. 建筑科學與工程學報, 2007, 24(4): 50?53. SHI Xiaojun, YUE Qingxia, LI Jie. Influence factor analysis of foundation model in shaking table test considering soil- structure dynamic interaction[J]. Journal of Architecture and Civil Engineering, 2007, 24(4): 50?53.

[19] FIHMAN K L, MANDER J B, RICHARDS R. Laboratory study of seismic free-field response of sand[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 1995, 14(1): 33?43.

[20] LIU Jingbo, LI Bin. A unified viscous-spring artificial boundary for 3-D Static and dynamic applications[J]. Engineering and Materials Science, 2005, 48(5): 570?584.

[21] 趙建峰, 杜俢力, 韓強, 等. 外源波動問題數值模擬的一種實現方式[J]. 工程力學, 2007, 24(4): 52?58. ZHAO Jianfeng, DU Xiuli, HAN Qiang, et al. An approach to numerical simulation for external source wave motion[J]. Engineering Mechanics, 2007, 24(4): 52?58.

(編輯 楊幼平)

Shaking table test of single-layer latticed cylindrical shell considering soil-structure interaction and its numerical analysis

LIU Yi1, 2, XUE Suduo2, WANG Guoxin2, LI Xiongyan2

(1. CRRC Construction ENGRG. Co. Ltd., Beijing 100078, China;2. College of Architecture and Civil Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)

The thesis mainly talks about a single-layer latticed cylindrical shell with 1.8 m in length and 1.8 m in span, and a shaking table test of soil-independent foundation-latticed cylindrical shell was realized based on a model box with 7.7 m in length, 3.2 m in width and 1.2 m in depth. Then, the seismic responses of soil-independent foundation-latticed cylindrical shell subjected to different earthquake waves were studied. At the same time, a finite element model of shaking table test was established, and the numerical simulation results were compared with the test results. The results show that the test results and numerical results are in good agreement, and the peak acceleration of foundation increase compared to the peak acceleration of free field. The sliding and separation phenomenon between soil and foundation is a principal factor to affect the error between test results and numerical results. The nonlinear relationship between soil and foundation become more apparent along with the increase in vibration frequency. The spectrum characteristic of different earthquake waves is also an important factor to affect the seismic response of soil-independent foundation-latticed cylindrical shell. The resonance phenomenon should be paid more attention to between structure system and dominant frequency of earthquake wave to avoid the distortion of test results when a shaking table test is designed.

single-layer latticed cylindrical shell; soil-structure interaction; shaking table test; numerical simulation; seismic response

10.11817/j.issn.1672-7207.2017.01.030

TU311.3

A

1672?7207(2017)01?0223?10

2016?01?24；

2016?04?06

國家自然科學基金資助項目(51078010, 51278008)；北京市自然科學基金資助項目(8112005) (Projects(51078010, 51278008) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(8112005) supported by Beijing Municipal Natural Science Foundation)

劉毅，博士，工程師，從事大跨空間結構、地下空間結構抗震研究；E-mail: jiesenliu@sina.com