考虑SSI效应的SDOF系统等强度延性谱研究——基于2023年土耳其Mw7.7帕扎尔吉克地震动分析

本文通过锥体模型构建土-结构相互作用（SSI）体系，分析了2023年土耳其Mw7.7帕扎尔吉克地震中脉冲与非脉冲地震动作用下单自由度（SDOF）系统的等强度延性因子谱。研究发现SSI效应显著提升结构延性需求，尤其在ZC类土壤的0.5–2.0s周期段（非脉冲动）和ZD类土壤的0.1–1.0s及2.0–3.0s周期段（脉冲动）呈现明显放大，为近断层区抗震设计提供重要理论依据。

　　

Highlight

Identification of ground motions

灾害与应急管理总局（AFAD）公开提供了此次地震序列的记录数据，为研究分析奠定了基础[40]。针对M_w7.7帕扎尔吉克地震共收录360条记录。修订自AFAD的图1展示了各台站的峰值地面加速度（PGA）分布。结合现有研究成果，在筛选不合格记录后，最终选定Joyner-Boore距离（R_jb）100公里范围内的56个台站。

Theory of cone model

采用锥体模型理论来研究土-结构相互作用（SSI）效应[44]。该理论用半无限截锥体替代土域，基础被假定为刚性圆盘，通过一组弹簧和阻尼器与土体连接。弹簧用于模拟基础的平移和旋转自由度（DOF），粘滞阻尼器则表征土体的能量耗散。

Constant-strength ductility factor spectra of SDOF system

在分析等强度延性因子谱之前，需明确固定基础和土-结构SDOF系统的位移。对于固定基础SDOF系统，位移仅取决于上部结构的侧向位移u_s。而对于土-结构SDOF系统，必须考虑基础侧移u_f和旋转角θ_f。因此，需从总位移中扣除基础位移分量，以准确表征上部结构的真实变形。

Summary and conclusions

为评估现有结构的延性能力，计算了固定基础SDOF系统在2023年M_w7.7帕扎尔吉克地震动作用下的弹性反应谱和等强度延性因子谱。进一步通过锥体模型概念和OpenSees软件构建土-结构SDOF系统，以考虑相互作用效应。最后探讨了土-结构相互作用对延性因子的影响规律。