结合国家自然科学基金课题《地基-基础-上部结构相互作用体系动力特性研究》(NO.50278033),以大比例桩筏基础框架模型试验为基础,运用通用有限元软件MARC,首先对土—桩基—框架结构动力相互作用体系进行有限元计算建模的一些问题作了研究,主要包括粘—弹性人工边界的施加、土域范围的选取、材料本构模型的选用、土体与结构交界面上状态非线性的模拟、网格划分以及对称性的应用等。然后按照上述建模原则和计算方法,建立三维桩筏基础框架模型进行有限元计算。计算中土体选用线性Mohr-Coulomb理想弹塑性模型,钢筋混凝土采用随动双线性硬化本构模型,计算得到相互作用体系的基频及牵引释放时程曲线与试验结果吻合较好,表明所采用的计算模型和计算方法是合理可行的。通过计算分析表明,在进行结构—地基动力相互作用问题的计算分析时,忽略材料的非线性是不合适的;考虑接触后对上部结构的地震反应有一些影响,对土体基本没有影响。 本文从计算分析的角度探讨了考虑结构—地基动力相互作用时体系地震反应的有关规律,主要从体系的加速度反应、桩身应变和桩土接触压力以及桩土间滑移、相互作用对基底地震动的影响等方面进行了分析,对规律性结果进行了归纳。并讨论了土性、地震激励、上部结构刚度等参数对结构—地基动力相互作用体系动力特性、动力反应以及相互作用效果的影响。 结构—地基动力相互作用对体系地震反应的影响是很显著的,在深入研究的基础上,有必要对刚性地基假定和线性结构抗震设计方法作出改进。本文摸索了一套利用通用有限元程序MARC进行结构—地基动力相互作用研究的计算分析方法,有利于相互作用问题研究的普及。