结构—地基非线性耦合效应的振动分析与应用

本文主要探讨了结构—地基非线性体系中的水平位移与扭转耦合效应，由天津大学建筑工程学院的姜忻良和赵慧芳两位作者共同完成。研究工作基于多线性随动强化模型，通过非线性有限元方法，精确计算了基础与地基土之间的水平刚度和摇摆刚度，构建了一个结构—地基空间非线性相互作用模型。这个模型考虑了不规则结构的质量或刚度偏心可能导致的水平位移与扭转位移的耦合影响。 文章的核心内容包括：首先，利用能量法推导出了结构水平侧移和扭转的耦合振动方程，这些方程反映了在强烈地震作用下，结构的弹塑性行为如何通过这种耦合影响到其振动特性。其次，通过多尺度法对结构—地基相互作用体系的主共振进行了深入研究，探讨了不同结构与地基非线性现象对系统动力响应的影响。研究者特别关注了从高模态水平振动向低模态扭转振动的耦合效应，这对于理解地震作用下的结构稳定性至关重要。 文章还指出，虽然以往的研究主要关注结构—地基土相互作用的动力反应，但对体系内在特性研究不足，这主要是因为问题的复杂性带来了分析上的挑战。本文的工作试图弥补这一空白，通过具体的实例分析，揭示了结构—地基相互作用耦合效应的一些规律，为结构抗震分析提供了理论支持。 研究过程中，作者使用了国家自然科学基金（50278063）和博士点基金（20040056032）的资金支持，确保了研究的严谨性和深度。整个研究不仅关注理论建模，还结合实际应用，具有很高的实用价值和理论意义。通过这篇首发论文，研究人员为深入理解和处理实际工程中的结构地震响应提供了新的视角和方法。