考慮土-結相互作用的黏滯阻尼器減震結構振動臺試驗研究

趙學斐， 王曙光， 王 海， 杜東升， 劉偉慶

(南京工業大學 土木工程學院，南京 211816)

考慮土-結相互作用的黏滯阻尼器減震結構振動臺試驗研究

趙學斐， 王曙光， 王 海， 杜東升， 劉偉慶

(南京工業大學 土木工程學院，南京 211816)

通過對黏滯阻尼器消能減震鋼框架結構模型在剛性地基和群樁地基條件下進行對比振動臺試驗，研究土-結動力相互作用(SSI)對阻尼器減震效果的影響。根據量綱分析法確定了試驗模型與原型的相似關系。采用粉質黏土作為試驗用土，采用疊層剪切型土箱以減輕邊界的影響。上部結構為5層鋼框架，消能元件為黏滯阻尼器。通過振動臺試驗獲取了不同地震輸入下減震結構及非減震結構在不同基礎條件下的動力特性、樓層加速度及位移的地震反應數據。對于樁基礎模型，測量了樁身應變及樁土接觸面的壓力值。試驗結果表明：對于非減震結構，SSI效應使結構體系的阻尼比有較大的提高，而對于減震結構，SSI效應對結構體系的阻尼比影響則不大；SSI效應對結構樓層加速度反應具有顯著的影響，其對上部結構地震反應的主要影響體現為減震效應, 且隨著地震輸入量級的增大，減震效應愈大，群樁基礎上阻尼器的減震效率與剛性地基相比具有較大程度的下降；對于樁基礎結構，阻尼器在降低上部結構反應的同時，減小了樁基礎的地震反應，上部結構和基礎兩個方面的安全性都得到了提高。

黏滯阻尼器；土-結構相互作用；振動臺試驗；動力特性；地震反應

由于地震發生的偶然性和突然性，人們往往難以得到地震時的有效原型觀測數據。因此，在進行土-結構動力相互作用(Soil-Structure Interaction,SSI)研究中最大的困難是缺少地震時土-結構體系地震反應的實測數據；同時，土-結構相互作用體系模型的動力試驗也很少，現有的計算模型和數值模擬方法都有待于進一步的深入研究和論證。宮必寧等[1]進行了地下結構與土動力相互作用的振動臺試驗，采用水平和垂直雙向地震波輸入。試驗得出地下結構水平放大系數隨土體非線性發展的規律，以及水平動土壓力與側壁位移的分布情況。試驗沒有考慮模型邊界效應及地震波輸入等問題。陳國興等[2-3]通過對四種不同結構形式的振動臺對比試驗，探討了土-結構動力相互作用對結構地震反應的影響以及調質阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD) 在剛性和柔性地基條件下的減震作用。試驗表明SSI效應具有降低和提高結構減震控制效果的雙重作用，其綜合效果與輸入地震波的頻譜特性、加速度峰值有關。但試驗僅對上部結構考慮了相似關系。樓夢麟等[4]進行了上部結構對樁基地震應力影響的振動臺試驗，試驗沒有較好的消除土層側向邊界對試驗結果的影響，且上部結構只限定在規定方向運動。韋曉等[5]進行了樁-土-橋梁結構動力相互作用的振動臺試驗，但試驗沒有考慮模型相似關系和土層邊界模擬。凌賢長等[6]展開了液化場地樁-土-橋梁結構動力相互作用的大型振動臺試驗研究，進行了液化場地縮比為1∶10的鋼筋混凝土樁基礎獨立柱式橋墩模型的研究，試驗較好的再現了地基砂土液化的各種宏觀震害現象。試驗模型設計及相似關系考慮較全面，同類試驗在國內尚屬首次。呂西林等[7-9]進行的考慮土-結相互作用的高層結構的振動臺試驗，考慮了模型相似模擬和土層邊界條件模擬。試驗再現了粉質砂土液化現象，取得了均勻土和分層土中樁-土-結構動力反應特性及規律。

目前針對考慮SSI效應的消能減震結構的研究相對較少。宋和平等[10]通過結合實際工程，對地震作用下的消能減震結構體系進行了數值對比分析，分析表明在考慮土-結構動力相互作用后，減震效果均明顯變差。張兆超[11]通過數值算例分析認為土-結構動力相互作用降低了消能裝置的有效性, 基于剛性地基假定的高層結構減震設計和抗震性能評價并不一定偏于安全。而關于考慮SSI效應對消能減震結構影響的振動臺試驗則鮮有報道，對數值分析的結論缺少試驗數據的驗證。因此，開展土-消能減震結構動力相互作用的大型振動臺試驗研究是十分必要的。本試驗以黏滯阻尼器作為消能元件，設計了群樁基礎上消能減震結構的振動臺試驗，擬搞清楚SSI效應對消能減震結構地震反應的影響。

1 試驗概況

1.1 模型相似關系

目前常用的相似關系確定方法有方程分析法和量綱分析法，但由于本試驗研究中包含了諸多的物理量，各物理量之間無法寫出明確的函數關系，故選用量綱分析法確定各物理量的相似關系。試驗中整個相互作用體系的主要物理量為：幾何尺寸L、位移X、樓層水平剪力F、樓層水平剛度K、質量M、周期T、阻尼比ξ、土的彈性模量E、加速度a，應力σ。與各物理量相對應的相似常數分別為SL、SX、SF、SK、SM、ST、Sξ、SE、Sa、Sσ。試驗模型相似比基于Buckingham π定理，綜合考慮振動臺的試驗性能，選取加速度相似比為1，長度相似比為1∶25，質量相似比為1∶2 500，據此推導出其他物理量的相似關系，具體如表1所示。

表1 模型與原型相似比

本試驗以第一周期為1.3 s左右的15～25層高層框架結構為原型設計上部結構試驗模型。簡化起見,采用5層鋼框架模擬上部結構,保證上部結構模型與原型周期、重量、高度等物關鍵物理參數相似。確定模型總高度為3.05 m,高寬比為4。模型上部結構每層配重950 kg,模型總重約為6 t。試驗模型與原型結構的關鍵物理參數對比如表2所示。

表2 模型與原型物理量

1.2 土體邊界條件模擬

對于土體邊界條件的模擬, 最常用的模型土箱主要有柔性土箱和剪切型土箱兩種。本文綜合試驗要求以及振動臺承載力的限制條件，設計了平面尺寸3.4 m×1.5 m、高度1.4 m的剪切型土箱，通過控制模型結構平面尺寸不大于土箱激振方向尺寸的1/4，減輕土體與邊界的相互影響。根據模型土箱幾何尺寸及承重情況，采用19層疊層方鋼管框架并輔之以雙側面鋼板條約束的方案，以保證土體沿振動方向連續變形的同時限制其變形不至于過大。每層鋼框架由四根方鋼管焊接而成，鋼管截面尺寸為60 mm×60 mm，壁厚4 mm。除最上一層框架，其余框架間均焊接兩片200 mm×60 mm×10 mm不銹鋼墊板。在鋼墊板上沿水平振動方向設置V形凹槽，通過在槽內放置鋼滾珠形成可以自由滑動的支承點。模型土箱縱向兩側設置兩根圓形立柱，立柱上安裝與土箱外壁接觸的軸承，立柱通過頂部橫梁形成穩定框架，以限制土箱垂直及平面扭轉運動。模型土箱內置厚度為2 mm的橡膠膜，以防止土箱內土和水的漏出。在垂直振動方向的兩個側面，分別用兩根2 mm厚的鋼板條通過螺栓連接將其固定于兩側以限制土箱沿振動方向的側向位移和穩定，并通過在鐵條和框架間設置橡膠層以消除振動時的噪聲影響。土箱尺寸及加工成型的模型如圖1和圖2所示。

圖1 疊層剪切型土箱設計圖

圖2 疊層剪切型土箱照片

1.3 框架設計

上部結構為5層鋼框架。模型沿激振方向寬度0.75 m，底層高度0.65 m，其余四層每層高度0.6 m。模型鋼材采用Q235鋼，主要梁柱尺寸規格為:方鋼管柱,□60 mm×60 mm×4 mm；H型鋼梁,170 mm×50 mm×4 mm×4 mm。

框架模型立面簡圖如圖3所示，平面簡圖如圖4所示。

1.4 阻尼器設計及力學性能試驗

原型結構采用黏滯阻尼器進行振動控制，其阻尼力范圍為：40～60 kN。根據力的相似關系1∶25，試驗所選黏滯阻尼器的主要參數為：阻尼系數C=0.8～1.1kN/(mm/s)α，α=0.1～0.2；期望最大的阻尼力為1.6～2.4 kN；最大行程位移為25 mm。本試驗選用上海材料研究所生產的圓筒式黏滯阻尼器，采用兩種規格，如圖5、圖6所示，其參數分別為：類型1阻尼系數C=0.8 kN/(mm/s)0.2，類型2阻尼系數C=1.1 kN/(mm/s)0.1。對于減震試驗模型：第一層與二層每層安裝兩個類型2阻尼器，第三層到第五層每層安裝兩個類型1阻尼器。

圖3 模型立面圖

(a) 標準層平面圖

(b) 底層平面圖

(a)

(b)

(a)

(b)

為保證10個黏滯阻尼器的性能，在上海材料研究所阻尼器試驗室對其進行了力學性能的測試。加載方式為正弦波加載，阻尼器性能試驗檢測頻率分別為0.1 Hz、0.2 Hz、0.4 Hz、0.6 Hz。圖7、圖8分別為類型1和類型2黏滯阻尼器理論值和試驗值的對比圖，由圖可知上海材料研究所生產的10個黏滯阻尼器達到預期性能，與理論值較為接近。本次試驗值與理論值的最大誤差為7.5%，符合規范規定的最大誤差應小于±15%。

圖7 類型1黏滯阻尼器理論值和試驗值的對比

Fig.7 The comparison of theoretical value with test value for type 1

圖8 類型2黏滯阻尼器理論值和試驗值的對比

Fig.8 The comparison of theoretical value with test value for type 2

1.5 樁、承臺板設計

模型基礎采用2×2群樁基礎，樁截面100 mm×100 mm，樁長1.08 m，采用普通混凝土制作，配筋為8φ6，配筋率2.26%。沿激振方向樁凈間距650 mm，大于6倍樁徑，認為可以忽略群樁效應的影響。承臺板厚120 mm，采用φ6@50雙層雙向配筋, 其配筋如圖9所示。樁和承臺混凝土彈性模量、泊松比和28天齡期立方體抗壓強度分別為21.8 GPa、0.18、19.55 MPa。根據應力相似比關系1∶4，其所對應的原型樁基礎的彈性模量與抗壓強度分別為87.2 GPa、78.2 MPa，近似表征剛度較大的鋼管混凝土樁。群樁基礎加工完成后如圖10所示。

圖9 樁基礎配筋圖

圖10 群樁基礎

1.6 模型土的制備

模型土采用均勻粉質黏土，土層總厚度1.4 m，模擬原型土質。如前所述，土、基礎、上部結構遵循相同的相似關系，因此，試驗模型土按相似關系設計，彈性模量相似系數為SE=1∶4。模型土的制備主要控制土體的含水量和密實度，對粉質黏土模型土取樣進行室內試驗，其動剛度與阻尼比隨剪應變的關系如圖11所示。

在模型土及樁基礎裝入土箱后，靜置固結3天，采用SDMT波速檢測儀測定土層平均剪切波速約為45m/s(與自由場試驗0.05 g白噪聲輸入下的土體剪切波速43.68 m/s接近)，因此模型土滿足模擬群樁基礎的試驗要求。

圖11 試驗粉質黏土的G/Gmax～γ和λ～γ曲線

1.7 試驗測點布置

根據試驗目的和研究內容，上部框架結構需要測定的數據有：結構各層的加速度反應、層間位移反應。下部土箱中的測量數據為：樁身應變與樁土接觸面壓應力。試驗加速度測量采用壓電式加速度傳感器；受試驗條件的限制，本試驗位移基于視頻圖像處理技術進行測量。試驗測點布置如圖12所示，加工完成的試驗模型如圖13所示。圖中A和S表示加速度傳感器，P表示土壓力計，E表示應變傳感器。

圖12 土-樁基礎-結構試驗測點布置

圖13 軟弱土地基上減震結構模型照片

Fig.13 The photo of structure with viscous dampers supported by soft soil

1.8 試驗加載制度

振動臺試驗分為兩個階段。第一階段試驗分兩部分進行：第一部分為剛性地基上(上部結構直接固定于振動臺上)非減震結構模型試驗;第二部分為剛性地基上減震結構模型試驗。臺面輸入加速度峰值按300 g(中震)、500 g(大震)兩級輸入。第二階段試驗分兩部分進行：第一部分為樁基礎上非減震結構模型試驗，第二部分為樁基礎上減震結構模型試驗。臺面輸入加速度峰值按300 g(中震)、500 g(大震)兩級輸入。試驗采用單向激振，選用地震波為El-Centro波、Kobe波、天津波三條天然地震波以及一條人工波。其中El-Centro波與Kobe波的加速度時程曲線及反應譜如圖14和圖15所示。

(a)

(b)

Fig.14 Time history and acceleration response spectrum of EI-Centro ground motion

(a)

(b)

Fig.15 Time history and acceleration response spectrum of Kobe ground motion

2 試驗結果與分析

本試驗在南京工業大學江蘇省土木工程與防災減災重點試驗室進行，試驗室振動臺由美國MTS公司生產、采用美國SD公司控制系統、水平單向。振動臺的主要性能參數如表3所示。

表3 振動臺參數

基于振動臺試驗得到的試驗數據，從模型體系的動力特性、加速度反應、位移反應、樁身應變、樁土接觸面壓應力等方面對試驗結果進行分析和對比。

為觀測模型動力特性的變化，地震波輸入前后，非減震結構采用力錘法，減震結構采用白噪聲(300 g)對模型進行激振，以測點所測得的加速度反應信號經頻譜變換得到傳遞函數，再利用傳遞函數及相關函數作出模型加速度響應的幅頻特性圖和相頻特性圖。幅頻特性圖上的峰值點所對應的頻率為模型的自振頻率。利用半功率帶寬法由幅值特性圖確定該自振頻率下的臨界阻尼比。表4及表5給出了剛性地基下非減震結構模型與減震結構模型地震波輸入前后一階及二階頻率與相對與應的阻尼比，表6及表7給出了群樁基礎下非減震結構與減震結構地震波輸入前后一階及二階頻率與相對應的阻尼比。

表4 剛性地基下非減震模型振型頻率和阻尼比

Tab.4 Frequency and damping ratio of the model systems without energy dissipation devices for fix-base case

工況非減震結構一階頻率/Hz一階阻尼比/%二階頻率/Hz二階阻尼比/%試驗前3.752.1112.120.53試驗后3.671.9311.250.47

表5 剛性地基下減震模型振型頻率和阻尼比

Tab.5 Frequency and damping ratio of the model systems with energy dissipation devices for fix-base case

工況減震結構一階頻率/Hz一階阻尼比/%二階頻率/Hz二階阻尼比/%試驗前4.2511.3313.756.12試驗后4.1310.1613.505.62

表6 群樁地基下非減震模型振型頻率和阻尼比

Tab.6 Frequency and damping ratio of the model systems without energy dissipation devices for plie group case

工況非減震結構一階頻率/Hz一階阻尼比/%二階頻率/Hz二階阻尼比/%試驗前2.753.2610.531.36試驗后2.853.7811.001.56

分析結果表明：結構各階振型頻率和阻尼比在試驗前后變化比較小，可以認為上部鋼框架模型在試驗過程中處于彈性工作狀態；剛性地基上非減震結構模型的一階振型頻率為3.75 Hz，一階振型阻尼比為2.11%，而減震結構模型的一階振型頻率和阻尼比分別為4.25 Hz和11.33%。可見，黏滯阻尼器一定程度上增加了結構的剛度，且大幅度提高了結構的阻尼比，因而可以有效降低結構的地震反應。

表7 群樁地基下減震模型振型頻率和阻尼比

Tab.7 Frequency and damping ratio of the model systems with energy dissipation devices for plie group case

工況減震結構一階頻率/Hz一階阻尼比/%二階頻率/Hz二階阻尼比/%試驗前2.899.8611.695.21試驗后2.9610.3212.115.32

對于群樁基礎上的非減震結構，SSI效應降低了結構體系的頻率，由3.75 Hz降為2.75 Hz，降低26.7%。另一方面群樁基礎增加了結構體系的阻尼比，由2.11%增到為3.26%，增加54.5%；而對于減震結構，群樁基礎也降低了結構體系的頻率，由4.25 Hz降為2.89 Hz，降低32%，而其阻尼比與剛性地基相比則基本沒有太大變化。可見，對于高阻尼比的減震結構，SSI效應不能夠再提高體系的阻尼比。

圖16～圖19分別給出了剛性地基模型和群樁基礎模型在四條地震波作用下結構加速度反應時程最大值的平均值(Amean)減震前后的對比，其中

Amean=(AEl+AKobe+ATJ+ARG)/4

式中,AEl,AKobe,ATJ,ARG分別為El-Centro波，Kobe波，天津波，人工波輸入下結構加速度反應時程的最大值。

圖20～圖23分別給出了剛性地基模型和群樁基礎模型在四條地震波作用下結構層間位移反應時程最大值的平均值(計算方法與加速度相同)減震前后的對比。

由圖可見：①群樁基礎條件下樓層的加速度峰值與層間位移峰值大小及其依樓層的分布形式與剛性地基條件下的試驗結果存在顯著的差別；②無論是剛性基礎還是群樁基礎黏滯阻尼器均能降低結構的反應，其對結構加速度及層間位移依樓層的分布形態影響不大;③SSI效應對結構樓層加速度反應具有顯著的影響。其對上部結構地震反應的主要影響體現為減震效應，且隨著地震輸入量級的增大，減震效應愈大。中震動輸入下，非減震結構頂層加速度峰值反應由剛性地基時的700 g降低為群樁基礎時的555 g,降低幅度為21%。大震輸入下，非減震結構頂層加速度峰值反應由剛性地基時的1 232 g降低為群樁基礎時的747 g,降低幅度為40%。

對比不同地震輸入量級以及不同基礎條件下結構減震前后的試驗數據，可以看出阻尼器減震效果具有明顯的不同。為了量化SSI效應對阻尼器減震效果的影響，定義了樓層加速度及位移減震幅度，其定義為：減震幅度=(非減震結構響應-減震結構響應)/非減震結構響應。因此，減幅越大，表明阻尼器的減震效率越高。圖24～圖27給出了不同工況下結構各層加速度減幅以及層間位移減幅的對比情況。

由圖24～圖27可見：①剛性地基條件下阻尼器對結構加速度的控制效果除頂層外均大于柔性基礎條件下的控制效果；②群樁基礎條件下阻尼器對結構位移的控制效果均小于剛性基礎時的控制效果；③隨著地震輸入量級的增大，無論是剛性基礎還是群樁基礎，阻尼器的控制效果均有所提高。因此，可以認為 SSI效應降低了減震裝置的有效性，與以往學者數值計算得出的結論相符。

圖16 中震輸入下模型加速度反應均值對比(剛性地基)
Fig.16 The comparison of mean acceleration under moderate earthquake input (fixed base)

圖17 中震輸入下模型加速度反應均值對比(群樁基礎)
Fig.17 The comparison of mean acceleration under moderate earthquake input (pile group foundation)

圖18 大震輸入下模型加速度反應均值對比(剛性地基)
Fig.18 The comparison of mean acceleration under major earthquake input (fixed base)

圖19 大震輸入下模型加速度反應均值對比(群樁基礎)
Fig.19 The comparison of mean acceleration under major earthquake input (pile group foundation)

圖20 中震輸入下模型層間位移均值對比(剛性地基)

Fig.20 The comparision of mean storey drift under moderate earthquake input (fixed base)

圖21 中震輸入下模型層間位移均值對比(群樁基礎)

Fig.21 The comparision of mean storey drift under moderate earthquake input (pile group foundation)

圖22 大震輸入下模型層間位移均值對比(剛性地基)

Fig.22 The comparison of mean storey drift under major earthquake input (fixed base)

圖23 大震輸入下模型層間位移均值對比(群樁基礎)

Fig.23 The comparision of mean storey drift under major earthquake input (pile group foundation)

圖24 中震輸入下加速度減震幅度對比

Fig.24 The reduction degree of acceleration under moderate earthquake input

圖25 大震輸入下不同基礎加速度減震幅度對比

Fig.25 The reduction degree of acceleration under major earthquake input

圖26 中震輸入下不同基礎層間位移減震幅度對比

Fig.26 The reduction degree of storey drift under moderate earthquake input

圖27 大震輸入下不同基礎層間位移減震幅度對比

Fig.27 The reduction degree of storey drift under major earthquake input

圖28和圖29分別給出了中震和大震作用下樁身在四條地震波作用下應變幅值的均值在減震前后對比情況。可以看出：①樁身應變呈現樁頂大、樁尖小的倒三角分布，且隨輸入加速度的增加，樁身的應變反應增大；②減震模型與非減震模型相比樁身的應變具有一定程度的減小，大震作用下的減小幅度大于中震下的減小幅度。

由于土體在加載后存在著不可恢復的變形，樁土之間存在殘余土壓力，將其扣除得到實際土壓力。圖30和圖31分別給出了中震和大震作用下樁土接觸面壓應力的均值在減震前后的對比情況。可以看出：①樁土接觸面土壓力呈現中間較大兩端較小的趨勢，且隨著地震輸入量級的增大，樁土接觸面土壓力相應增大，且中間部分的增長幅度要大于兩端，與以往學者得到的振動臺試驗結果類似;②結構增加阻尼器后，樁土之間的壓應力具有一定程度的降低，大震作用下的降低幅度大于中震下的降低幅度。

圖28 中震作用下樁身平均應變幅值對比

Fig.28 The average strain amplititude of pile under moderate earthquake input

圖29 大震作用下樁身平均應變幅值對比

Fig.29 The average strain amplititude of pile under major earthquake input

圖30 中震作用下樁土接觸壓力均值對比

Fig.30 The average contact pressure of soil-pile interface under moderate earthquake input

圖31 大震作用下樁土接觸壓力均值對比

Fig.31 The average contact pressure of soil-pile interface under major earthquake input

由此可得，建立在群樁基礎上的建筑物，采用減震技術降低上部結構反應的同時也降低了樁基礎的地震反應，上部結構和地基基礎兩個方面的安全性都得到了提高。

3 結 論

本文設計了考慮SSI效應的黏滯阻尼器消能減震結構的振動臺試驗。采用剪切型土箱以減輕邊界效應的影響；基于量綱分析法獲得整體模型的相似關系；按照相似關系，對上部結構、阻尼器、樁基礎以及地基土進行了詳細設計；對阻尼器的力學性能進行了試驗檢測，同時對模型地基土的物理特性進行了室內試驗研究；通過振動臺試驗數據對比研究了剛性地基、群樁基礎上非減震結構、減震結構的動力特性、地震響應以及減震效率，主要得到了以下結論：

(1) 對于非減震結構,群樁基礎與剛性地基相比,結構體系的一階自振頻率由3.75 Hz降為2.75 Hz,一階阻尼比有2.11%增加到3.26%；對于減震結構，群樁基礎與剛性地基相比,結構體系的一階自振頻率由4.25 Hz降低為2.89 Hz,而阻尼比則不再增加。

(2) SSI效應對結構樓層加速度反應具有顯著的影響。其對上部結構的地震反應的主要影響體現為減震效應，且隨著地震輸入量級的增大，減震效應愈大。

(3) 無論是剛性基礎還是群樁基礎黏滯阻尼器均能降低結構的反應，其對結構加速度及層間位移依樓層的分布形態影響不大。對應于不同的地震輸入及基礎形式，阻尼器的減震效率則有很大不同,群樁基礎時阻尼器對結構加速度及層間位移的控制效果與剛性基礎相比基本上具有很大程度的下降；隨著地震輸入量級的增大，無論是剛性基礎還是群樁基礎，阻尼器的控制效果均有所提高。

(4) 建立在群樁基礎上的建筑物，采用減震技術既降低了上部結構的反應又降低了樁基礎的反應，使整個體系的安全性得到了提高。

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Shaking table tests for structures with viscous dampers considering SSI effect

ZHAO Xuefei, WANG Shuguang, WANG Hai, DU Dongsheng, LIU Weiqing

(College of Civil Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China)

In order to investigate influences of soil-structure interaction (SSI) on aseismic effect of viscous dampers in structures, shaking table tests for a steel frame energy-dissipating structure model with viscous dampers on rigid and pile group foundations were conducted. The similarity relationship between the original structure and the tested model was determined according to the dimensional analysis. The soil used in tests was silty clay and a laminar shear type soil box was adopted to reduce the boundary effect. The super-structure of the model was a 5-storey steel frame structure, its energy-dissipating elements were viscous dampers. The data of structural dynamic characteristics, floor accelerations and displacements of the model with and without viscous dampers under different seismic excitations and different base conditions were obtained with shaking table tests. For the pile group supported model, strains of plies and contact pressures of soil-pile interfaces were measured. The results indicated that for structures without viscous dampers, the damping ratio of the structure system has a considerable increase due to SSI effect; however, for structures with viscous dampers, SSI effect has little influence on the damping ratio of the structure system; SSI effect has a significant influence on floor acceleration responses, SSI effect reduces the seismic responses of the super-structure of the model, the larger the seismic inputs, the greater the SSI effect, the aseismic efficiency of dampers for pile group foundations has a bigger decline compared with that for rigid foundations; for structures on a pile group base, the viscous dampers can not only reduce seismic responses of the super structure, but also reduce those of the base, the safety of both the super structure and the base is improved.

viscous damper; soil-structure interaction (SSI) effect; shaking table tests; dynamic characteristics; seismic response

國家自然科學基金重大研究計劃(90815017)；土木工程防災國家重點試驗室開放課題基金(SLDRCE10-MB-06)

2015-11-09 修改稿收到日期：2016-05-04

趙學斐 男，博士生，1987年生

王曙光 男，博士，教授，1972年生

TU352.12;TU317.1

A

10.13465/j.cnki.jvs.2017.13.023