中国核电工程有限公司河北分公司 河北省石家庄市
摘要：SSI对结构的地震响应有着非常重要的影响。文章以某工程为依托，对ACS SASSI软件三种子结构方法计算的地震响应进行了对比分析。通过对比分析，得出对于本工程从计算的精度和计算的效率来看，FI-EVBN方法是进行抗震分析的首选方法。
关键词：SSI；子结构法；楼层反应谱
1．概述
ACS SASSI在进行SSI分析时采用的子结构法主要包括三种：容积法（FV）、表面接触法（FI）和皮肤法（Skin）。SSI子结构法的主要的优点是使用简单的，快速的自由场求解来有效的解决了土体的阻抗问题。因此，SSI分析时不必再动态地考虑结构与周围无限大土体的耦合作用，而是在进行SSI分析时仅动态考虑结构与挖出土体的耦合作用。因此，外部关键问题，即SSI系统的外力激励定义在远距离外部边界上的问题就降低为一个需要在挖出土体系统内部定义的外力激励的一个规模小的多的内部关键问题。
2.三种子结构法的基本原理[1]
在FV子结构法中，是对耦合的结构-挖出土体系统的动力求解，耦合的结构-挖出土体系统通过积分的复动力刚度（地基减去挖出土体）来定义。结构和挖出土体这两对子系统的复动力刚度之间的区别，表征了埋置地基问题的SSI相互作用。FI方法是基于简化的原则，这种方法被广泛应用于工程实践领域，这是因为可以减少埋置结构在SSI分析时巨大的计算量。FI方法又可分为FSIN和EVBN两种。FV方法和FI方法的区别是：对FV法（或直接法），进行SSI计算时，挖出土体的所有动力自由度都要考虑，而FI方法仅需考虑挖出土体的的一部分动力自由度。FI方法中有限数量的自由度的考虑相比FV方法包含了所有的挖出土体的自由度可以得到一个更加近似的解答。一种FV和FI方法的中间方法即“皮肤法”，这种方法浓缩了内部的节点来减少基础阻抗矩阵的规模。然而，这种方法比FI方法更加近似并且在计算速度上没有什么优势。一般仅用于理论分析而不用于实际工程。
3．计算模型参数及分析方法介绍
某工程为钢筋混凝土墙板结构，筏板基础，地下一层，地上三层。
地基参数：基底置于中风化泥岩层。物理参数如表3.1所示：
表 3.1中风化泥岩的力学参数
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上部结构采用钢筋混凝土，其弹性模量31500MPa（混凝土C35）；泊松比为0.2；阻尼：SL-1采用0.05。
分析应用有限元软件ACS SASSI 2.3.0分别采用FV、FI-FSIN、FI-EVBN三种子结构分析方法进行计算和后处理，分别选取0.0m，8.5m，13.5m，22.5m四层的单方向反应谱结果进行对比。
4．埋置与非埋置对比分析
图中所有反应谱图横坐标均为频率（Hz），纵坐标均为加速度谱值（g）。
反应谱对比分析图见图4.1~4.8。
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图 4.1 0m Z向4%阻尼比 图 4.2 0m Y向7%阻尼比
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图 4.3 8.5m Z向4%阻尼比 图 4.4 8.5m Y向7%阻尼比
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图 4.5 13.5m Z向5%阻尼比 图 4.6 13.5m Y向7%阻尼比
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图 4.7 22.5m X向5%阻尼比 图 4.8 22.5m Y向7%阻尼比
通过以上不同楼层三个方向地震动采用不同子结构方法进行对比可以发现，三种子结构分析方法对计算结果影响较小，除个别点在高频部分略有差别外，其他部分曲线完全重合。三种分析方法的耗时差别很大，单个荷载步的耗时分别为：FI-EVBN为235s，FI-FSIN为182s，FV为413s，虽然从耗时来看FI-FSIN方法为最小，但是FI-EVBN方法相对FI-FSIN，除了地基土交界面上的SSI节点，还包括定义在挖出土体地表的SSI相互作用节点，而这部分附加的挖出土体地表处的SSI相互作用节点可以显著改善SSI反应的精度，此次从结果上并未显著体现，但是从原理上来讲应是最佳方法。因此从计算的精度和计算的效率来看，选择FI-EVBN方法。
6．结论
从计算的精度和计算的效率来看，FI-EVBN方法是进行抗震分析的首选方法。
参考文献：
[1]ACS SASSI MAIN User Manual
【作者简介】薛振晓，李鸿翼，中国核电工程有限公司河北分公司；研究方向：核电结构抗震设计分析