基于OpenSees的场地-城市相互作用效应模拟方法

专利主权项内容

1.基于OpenSees的场地-城市相互作用效应模拟方法，其特征在于该模拟方法按照以下步骤实现：步骤一、在OpenSees系统中，定义场地土体模型节点与单元信息，定义场地土体材料参数与模型边界条件，建立得到场地土体数值模型；其中场地土体数值模型及边界条件设置步骤如下：a、在场地土体模型两侧自由场边界处各设置一个自由场土柱模拟自由场边界，并将土柱两侧位于同一高度的节点自由度绑定，以确保土柱在地震作用下可还原自由场地反应；b、场地土体模型与两侧自由场土柱通过并联的粘滞阻尼器与弹簧连接，固定场地土模型底部节点的竖直方向自由度，在水平方向设置并联的粘滞阻尼器与弹簧，粘滞阻尼器与弹簧通过零长单元模拟，粘滞阻尼器的阻尼系数采用下式(1)计算：c＝ρVA(1)s弹簧刚度系数采用下式(2)计算：式中，ρ为基岩密度，V为基岩剪切波速，α为人工边界参数，G为场地土剪切模量，R为场地土模型中心距人工边界节点距离，A为单个节点控制面积；s步骤二、加入上部结构群节点和上部结构的材料信息，设置上部结构与场地土体之间的接触面，得到上部结构-场地土体模型；上部结构的模拟方法如下：上部结构采用弯剪耦合多自由度体系模拟，上部结构与场地土之间通过等效自由度连接，以确保场地土与上部结构共同移动；上部结构由刚性连接的弯曲梁和剪切梁构成，弯曲梁与剪切梁之间通过等效自由度连接，弯曲梁刚度EI与剪切梁刚度GA由以下公式计算：00其中，ω为上部结构的一阶振型自振圆频率，ρ为单位高度的结构质量，H为结构高度，α为结构的弯剪刚度比，γ为特征值参数；1b0步骤三、对场地—城市建筑群相互作用模型进行重力分析：对上部结构-场地土体模型进行重力加载，以获得土体的初始应力场分布，在重力加载阶段，土体材料的变形行为为线弹性，同时固定住场地土模型两端边界节点的位移，并记录边界节点反力；步骤四、将土体材料变形行为由线弹性转变为弹塑性：重力分析完成后，保持土体的初始应力状态不变，清除土体的位移信息，释放场地土模型两端边界节点的位移约束，并将步骤三中记录的边界节点反力施加至边界节点，通过材料更新处理将土体材料的变形行为更改为弹塑性，得到土体初始应力场的模型；步骤五、向土体初始应力场的模型施加地震激励，进行地震反应分析，从而完成场地-城市相互作用效应模拟。