新型结构抗震拟动力试验发展趋势研究

地震荷载极大的破坏性,使得结构抗震性能的研究成为一个被广泛关注的热点问题.为了提高结构抗震研究的试验能力和试验水平,近年来在传统结构抗震试验方法的基础上,出现了一些新的试验方式和方法.总结目前结构抗震试验的有效性与其局限性,并介绍了结构抗震拟动力试验(结构抗震性能的有效研究方法之一)的新进展,包括子结构动力试验、实时子...     

结构抗震试验中结构模型的设计

首先提出结构模型设计是结构抗震试验最重要的环节,它必须符合相似条件,在此基础上介绍了六类相似条件,分析了用相似条件选择模型比例和模型材料的方法,以期确保结构抗震试验数据的有效性。     

北京农村砖木结构抗震加固动力特性分析

根据北京地区既有农村住宅典型砖木结构(木柱支撑,木屋盖,外砖墙)的抗震性能特点以及农宅砖木结构未抗震加固模型的振动台试验损伤特征,结合北京地区8度抗震设防的要求,提出以下加固结构方案:①配筋砂浆带圈梁、②前檐加设钢门窗框、③房屋四角钢丝网砂浆加固,并设计2/3大比例缩尺模型,进行了8个工况振动台试验,研究了北京地区既有农村住宅单层砖木结构房屋上述抗震加固方法的有效性。通过与未加固模型的振动台试验损伤结果、动力特性、动力反应和频谱分析比较,验证了提出的加固方案的抗震性能和可行性。振动台试验结果表明:加固后模型达到了"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标,为制定这类结构的抗震加固方案提供了依据。     

子结构地震模拟振动台试验方法研究

为了有效地解决地震模拟振动台受制于试验结构在尺寸和质量方面的局限性、降低试验费用、扩展地震模拟振动台的使用功能、提高抗震试验的真实性以及准确性,阐述了三种子结构地震模拟振动台试验方法,即：带作动器的子结构试验方法、带有可控制质量系统的子结构试验方法和带有橡胶-阻尼系统的子结构试验方法.并列举了国内外已完成的部分试验,这些试验验证了所提出的子结构地震模拟振动台试验方法的有效性和适用性,促进了子结构地震模拟振动台试验方法的发展.     

基于破坏机制控制的砌体结构教学楼抗震加固设计研究

为改善既有砌体结构教学楼的抗特大地震倒塌能力,提出一种以地震破坏机制控制为目的的结构抗震加固设计思路,采用钢筋网水泥砂浆面层对结构的纵向窗间墙进行三面抗震加固,同时在墙体两端采用竖向钢筋对钢筋网进行可靠锚固,按照1/2的比例设计2个两层缩尺砖砌体子结构试验模型,通过拟静力试验分别对普通窗间墙模型和窗间墙加固模型的宏观破坏机制、承载能力、延性和耗能能力等进行试验研究。结果表明:普通窗间墙模型发生薄弱层机制,模型最终形成倒塌机制;窗间墙三面抗震加固并锚固条件下,模型发生整体型破坏,并最终形成"强柱弱梁"式延性破坏机制,窗间墙形成"摇摆"机制,模型的墙体破坏形态、承载能力、延性和耗能能力等比普通窗间墙模型均得到显著改善,验证了该加固设计方案对于控制结构破坏机制和改善结构抗震性能的有效性。     

工程抗震试验技术现状

分析了目前国内外在结构抗震试验技术方面的现状 ,介绍了结构抗震试验中的模型设计的相似理论 ,概括了国内外结构抗震试验方法与设备。     

预制装配式剪力墙结构节点抗震性能试验研究

为促进建筑工业化和住宅产业化,进行预制装配式剪力墙结构中间层边节点的抗震性能试验研究。对2个现浇试件和3个预制装配试件进行低周反复荷载试验,试验结果表明预制装配试件具有与现浇试件相当的抗震性能。结合ANSYS进行理论分析,考虑到有限元方法的局限性,分析采用正向单调加载模式来近似评价节点在低周反复荷载作用下的抗震性能。有限元分析结果与实测结果能较好地吻合,可用来评价其抗震性能。最后,基于有限元模型探讨节点连接钢筋构造。通过系列工作,为今后预制装配式剪力墙结构的深入研究及推广提供试验及理论基础。     

模型试验评价原型结构性能的有效性和局限性

结合结构模型试验在结构工程设计与研究中所起的作用,从模型的制作精度、材料特性、试验环境、量测精度、加载技术和试验装置、试件尺寸效应等方面探讨了结构模型试验评价结构性能的有效性和局限性问题。     

装配式大板结构和大模结构八层模型的对比试验研究

为了研究高层全装配式大板结构的抗震性能,进行了大板结构模型和大模结构模型的对比试验。本文介绍了两个八层模型(1/5缩尺)的静力和动力试验结果。结果表明大板结构的性能可满足抗震要求。     

基于多尺度模型的抗震混合试验方法研究

为了从不同视角下分析结构的抗震性能,将多尺度的思想应用到结构的抗震分析中,形成集宏观计算单元、微观计算单元和试验单元为一体的多尺度抗震混合试验方法。以三层四跨Benchmark模型为研究对象,AOM(ABAQUS、OpenFresco、MTS)混合试验系统为平台,建立多尺度混合试验模型进行抗震试验分析。试验结果表明AOM混合试验系统具有较强的稳定性和较高的试验控制精度。并从试验结果中对结构进行宏观、微观层面进行分析,对结构的抗震性能分析提供了一种方法。     

上海香格里拉酒店扩建工程超限高层建筑抗震设计

上海浦东香格里拉酒店扩建工程属于高度超限、平面不规则和高位大跨转换的复杂结构体系,对抗震设防提出了很高的要求。进行了结构模型的振动台模拟试验和构件试验,得到了合理的结构布置和构造措施。计算结果表明,结构方案的各项抗震性能指标都在合理的范围内。论述了结构方案制定过程中的主要技术问题及对应措施和采用的新技术等,为超限高层的抗震设计提供一些参考。     

基于振动台试验的火电厂主厂房减隔#br# 震体系抗震性能研究

燃煤火力发电是目前主流发电形式之一。文章基于一实际火力发电厂主厂房结构,对其结构布置不规则与重型煤斗引起的质量不规则特点,采用煤斗隔震与附加金属消能器技术,发展了该火电厂主厂房的减隔震结构体系。为考察该火电厂主厂房减隔震结构体系的抗震性能,设计1∶10缩比试验模型并开展振动台试验。分析结构层间位移响应、楼层加速度放大系数、隔震层与消能器耗能损伤情况,试验结果表明：试验模型的层间位移角响应满足规范位移限值要求,煤斗设备隔震和附加消能器有效发挥耗能作用,保护结构构件不发生损坏。     

抗震设计中一些具体问题的分析和讨论

根据多年建筑结构抗震设计实践和对抗震规范的理解,提出以下一些观点及设计建议:1)8度区层数少高度低的规则框架结构、框架抗震墙结构、抗震墙结构等建筑的抗震等级和抗震墙底部加强部位高度可以适当降低;2)少墙框架抗震墙结构设计时应同时考虑框架结构和框架剪力墙两种计算模型,框架-抗震墙结构计算模型的结构弹性层间位移角可仅满足规范对框架结构的限制要求,同时,框架抗震等级按纯框架结构确定;3)确定抗震墙厚度时,应综合运用规范规定的抗震墙构造最小高厚比限值和高层规程附录D稳定计算公式;4)抗震墙底部加强部位应该按不同的受力情况和墙肢剪跨比,设置不同的约束边缘构件,约束边缘构件长度宜根据相对受压区高度ξ确定更合理。     

Optimizing net present values of risk avoidance for mountain railway alignments with seismic performance evaluation

Railway alignment optimization in earthquake-prone mountainous (EPM) regions should quantify and trade off construction investments and seismic risks. Unfortunately, slight attention has been previously devoted to this trade-off. To this end, based on the FEMA-P58 methodology, a net present value (NPV) model of risk avoidance is presented and solved. In the model, alignment alternatives are first segmented into structural groups with different probabilistic seismic fragility curves, which are then used to generate structural repair cost and repair time curves. Afterward, a probabilistic seismic hazard curve is introduced to estimate the expected annual repair cost and time for computing railway direct and indirect seismic losses. Hence, the railway total annual loss caused by seismic activity can be obtained. Next, a benefit–cost analysis is performed to combine construction cost and seismic loss as the risk-cost NPV. To optimize this objective function, a particle swarm algorithm is used as the basic approach. For implementing the probabilistic seismic performance analysis, a Monte Carlo simulation (MCS) is employed as the risk assessment module. Furthermore, due to the computationally intensive nature of MCS, a CPU-based parallelization is embedded into the algorithm to expedite the search. Finally, the proposed model and method are applied to a representative real-world railway case in an EPM region. Their effectiveness is discussed and verified in five experiments, including algorithm convergence analysis, alignment solution comparison, seismic risk interpretation, computational efficiency test, and a specific sensitivity analysis.     

Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能试验研究

为研究Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能,在已完成的1∶2缩尺3层模型结构振动台试验的基础上,重新设计了耗能梁段,并对该结构再次进行振动台试验。试验中选取El Centro波、Taft波和兰州波作为地震动输入并考虑7度多遇到9度罕遇的地震水准,分析了结构在水平地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应、应变响应、剪力分布等,并与已有试验结果进行了对比。通过ABAQUS建立了有限元分析模型,与试验结果进行对比。结果表明：该结构在多遇地震作用下处于弹性状态,在罕遇地震作用下表现为耗能梁段的局部破坏;耗能梁段破坏后,结构刚度大幅下降,但未发生倒塌;在多遇地震和罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角满足抗震规范层间位移角限值的相关要求;在罕遇地震作用下,耗能梁段进入塑性状态而进行耗能,其他构件仍保持弹性状态;所建立的有限元模型可以有效模拟振动台试验结果。     

摩擦耗能减震技术在结构抗震加固中的应用研究

探讨摩擦耗能减震技术在结构抗震加固中的应用方法。以一工程为例,结合软件TAT对该结构进行抗震验算,找出结构薄弱层。利用遗传算法优化设计摩擦耗能支撑参数,使结构满足多遇地震和罕遇地震下预期结构位移控制要求。     

考虑累积损伤退化的钢材等效本构模型研究

在结构抗震分析中,钢材在循环荷载作用下的一维本构关系是利用杆系模型进行结构弹塑性地震响应分析的基础。为了更准确地模拟结构在强震作用下的反应,提出能够考虑累积损伤、刚度和强度退化的钢材等效本构模型,包括骨架曲线、滞回准则以及退化特征,利用损伤控制因子数学模型对钢构件、节点及结构的损伤退化全程进行描述。根据提出的等效本构模型并利用有限元软件ABAQUS提供的用户材料子程序UMAT,采用Fortran语言开发能够进行钢框架强震作用分析的损伤退化过程计算程序。采用等效本构模型对典型试验进行模拟分析,其结果与试验结果吻合良好,充分证明钢材等效本构模型用于钢构件在强震作用下弹塑性分析的准确性及可行性。     

高层建筑结构侧向刚度计算方法的探讨

通过算例论述了目前国内结构抗震设计规范对楼层侧向刚度变化控制的局限性,提出了合理控制楼层侧向刚度的准则。利用该准则可以有效地应用与控制以弯曲变形为主的高层建筑结构楼层侧向刚度的变化。     

中高层砌块砌体结构性态水平分析

基于性态的抗震设计（以下简称PBSD，国内也称为基于功能的抗震设计）理论在实际抗震设计中的广泛应用有赖于对其概念的完善。目前由于对各种结构体系没有一个统一的划分结构性态水平的标准，影响了这一理论的应用。为此，通过一个1／4比例的十层砌块砌体模型结构的振动台试验结果，分析了该模型结构在输入地震动下结构的破坏程度，根据结构的破坏程度及试验过程中模型的动力特性的变化情况，初步确定了该类型结构性态水平的划分方法，并给出相应于每一个性态水平的描述性态的物理量的取值。