ABSTRACT

Soil–structure interaction (SSI) effects on the dynamic response of reinforced concrete (RC) wall-frame dual system have not adequately been investigated and are usually not considered in the engineering practice. In this study, the seismic behavior of the RC wall-frame dual system is studied in detail. The main goal of this research is to obtain the base shear contribution ratios of the dual system components including shear wall and moment-resisting frame with and without considering SSI effects. For this purpose, three 5-, 10- and 15-story structures are modeled and analyzed in OpenSees platform. For each model of the structures, pushover analysis, and 22 nonlinear dynamic time-history analyses assuming 11 ground motion records and 2 levels of PGA = 0.4 g and 0.7 g are performed once by considering SSI effects and once without it. For more accuracy, the shear–flexure interaction (SFI) model is used to imitate the actual behavior of the RC shear wall. The beam on the nonlinear Winkler foundation (BNWF) method is utilized for modeling SSI effects. The results indicate that considering SSI effects leads to an increase in the fundamental periods of all models and the base shear contribution ratios of the moment frame, whereas it leads to a decrease in the base shear contribution ratios of the shear wall. On the other hand, the SSI effects increase the inter-story drifts in all models. However, when the structures subjected to ground motion, records with PGA = 0.4 g and 0.7 g meet the life safety and the collapse prevention performance levels, respectively.

摘要

土壤-结构相互作用 (SSI) 对钢筋混凝土 (RC) 墙框双系统动力响应的影响尚未得到充分研究，在工程实践中通常不予考虑。在这项研究中，详细研究了 RC 墙框架双系统的抗震性能。本研究的主要目标是在考虑和不考虑 SSI 效应的情况下获得包括剪力墙和抗弯框架在内的双系统构件的基础剪力贡献比。为此，在 OpenSees 平台中对三个 5 层、10 层和 15 层结构进行建模和分析。对于每个结构模型，Pushover 分析和 22 个非线性动态时程分析假设 11 个地面运动记录和 2 个 PGA = 0.4 g 和 0.7 g 水平，通过考虑 SSI 效应进行一次，一次不考虑 SSI 效应。为了更准确，剪切-弯曲相互作用 (SFI) 模型用于模拟 RC 剪力墙的实际行为。非线性 Winkler 基础 (BNWF) 方法上的梁用于模拟 SSI 效应。结果表明，考虑SSI效应导致所有模型的基本周期和弯矩框架的基础剪力贡献率增加，而导致剪力墙的基础剪力贡献率降低。另一方面，SSI 效应增加了所有模型的层间漂移。然而，当结构受到地震动时，PGA = 0.4 g 和 0.7 g 的记录分别满足生命安全和防倒塌性能水平。非线性 Winkler 基础 (BNWF) 方法上的梁用于模拟 SSI 效应。结果表明，考虑SSI效应导致所有模型的基本周期和弯矩框架的基础剪力贡献率增加，而导致剪力墙的基础剪力贡献率降低。另一方面，SSI 效应增加了所有模型的层间漂移。然而，当结构受到地震动时，PGA = 0.4 g 和 0.7 g 的记录分别满足生命安全和防倒塌性能水平。非线性 Winkler 基础 (BNWF) 方法上的梁用于模拟 SSI 效应。结果表明，考虑SSI效应导致所有模型的基本周期和弯矩框架的基础剪力贡献率增加，而导致剪力墙的基础剪力贡献率降低。另一方面，SSI 效应增加了所有模型的层间漂移。然而，当结构受到地震动时，PGA = 0.4 g 和 0.7 g 的记录分别满足生命安全和防倒塌性能水平。结果表明，考虑SSI效应导致所有模型的基本周期和弯矩框架的基础剪力贡献率增加，而导致剪力墙的基础剪力贡献率降低。另一方面，SSI 效应增加了所有模型的层间漂移。然而，当结构受到地震动时，PGA = 0.4 g 和 0.7 g 的记录分别满足生命安全和防倒塌性能水平。结果表明，考虑SSI效应导致所有模型的基本周期和弯矩框架的基础剪力贡献率增加，而导致剪力墙的基础剪力贡献率降低。另一方面，SSI 效应增加了所有模型的层间漂移。然而，当结构受到地震动时，PGA = 0.4 g 和 0.7 g 的记录分别满足生命安全和防倒塌性能水平。