Soil–structure interaction (SSI) is key to the elastic and inelastic seismic responses of buildings. In this research, the ductility and strength demands of vertically irregular MDOF buildings, considering nonlinear SSI effects, are parametrically investigated. The superstructure is modeled as a nonlinear multi-story shear building, and the beam on nonlinear Winkler foundation (BNWF) concept is employed to simulate the response of shallow foundations. Specifically, combined stiffness–strength irregularities are introduced by reducing lateral properties at a specific story of the regular (reference) models. Soil–structure systems with 5, 10, and 15 stories are analyzed under three sets of earthquake records corresponding to different soil classes. A wide range of key parameters including number of stories, fundamental period, level of inelasticity, aspect ratio, and site class are scrutinized through nonlinear time history analyses. The results reveal that SSI can reduce the strength and ductility demands of the vertically irregular structures, especially those with short periods. This beneficial effect becomes even more significant for systems with low ductility ratios. It is also concluded that the median ductility demand increases in the modified story owing to the softness/weakness of the first story. Furthermore, this increase due to the code strength regularity limit reached up to 78% and 36% in fixed-base and flexible-base conditions, respectively. Finally, simplified equations are proposed to estimate the maximum ductility demands of regular and irregular structures with flexible-base conditions.

中文翻译：

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非线性土-结构相互作用对垂直不规则结构延性和强度要求的影响

土-结构相互作用 (SSI) 是建筑物弹性和非弹性地震反应的关键。在这项研究中，考虑非线性 SSI 效应，对垂直不规则 MDOF 建筑物的延展性和强度要求进行了参数化研究。上部结构被建模为非线性多层剪切建筑，并采用非线性温克勒基础上的梁（BNWF）概念来模拟浅基础的响应。具体来说，通过减少常规（参考）模型特定层的横向特性来引入组合刚度-强度不规则性。在对应不同土壤类别的三组地震记录下分析了 5、10 和 15 层的土壤结构系统。范围广泛的关键参数，包括故事数量、基本周期、非弹性水平、长宽比和站点类别通过非线性时间历史分析进行仔细检查。结果表明，SSI 可以降低垂直不规则结构的强度和延性要求，尤其是那些周期较短的结构。对于延展率低的系统，这种有益效果变得更加显着。还得出的结论是，由于第一层的柔软度/弱点，修改后的层中的延性中值需求增加。此外，由于代码强度规律性限制而导致的这种增加在固定基础和灵活基础条件下分别达到了 78% 和 36%。最后，提出了简化方程来估计具有柔性基础条件的规则和不规则结构的最大延性要求。结果表明，SSI 可以降低垂直不规则结构的强度和延性要求，尤其是那些周期较短的结构。对于延展率低的系统，这种有益效果变得更加显着。还得出结论，由于第一层的柔软度/弱点，修改后的层中延性的中值需求增加。此外，由于代码强度规律性限制而导致的这种增加分别在固定基础和灵活基础条件下达到了 78% 和 36%。最后，提出了简化方程来估计具有柔性基础条件的规则和不规则结构的最大延性要求。结果表明，SSI 可以降低垂直不规则结构的强度和延性要求，尤其是那些周期较短的结构。对于延展率低的系统，这种有益效果变得更加显着。还得出结论，由于第一层的柔软度/弱点，修改后的层中延性的中值需求增加。此外，由于代码强度规律性限制而导致的这种增加分别在固定基础和灵活基础条件下达到了 78% 和 36%。最后，提出了简化方程来估计具有柔性基础条件的规则和不规则结构的最大延性要求。对于延展率低的系统，这种有益效果变得更加显着。还得出结论，由于第一层的柔软度/弱点，修改后的层中延性的中值需求增加。此外，由于代码强度规律性限制而导致的这种增加分别在固定基础和灵活基础条件下达到了 78% 和 36%。最后，提出了简化方程来估计具有柔性基础条件的规则和不规则结构的最大延性要求。对于延展率低的系统，这种有益效果变得更加显着。还得出结论，由于第一层的柔软度/弱点，修改后的层中延性的中值需求增加。此外，由于代码强度规律性限制而导致的这种增加分别在固定基础和灵活基础条件下达到了 78% 和 36%。最后，提出了简化方程来估计具有柔性基础条件的规则和不规则结构的最大延性要求。由于代码强度规律性限制而导致的这种增加在固定基础和灵活基础条件下分别达到了 78% 和 36%。最后，提出了简化方程来估计具有柔性基础条件的规则和不规则结构的最大延性要求。由于代码强度规律性限制而导致的这种增加在固定基础和灵活基础条件下分别达到了 78% 和 36%。最后，提出了简化方程来估计具有柔性基础条件的规则和不规则结构的最大延性要求。