型钢混凝土异形柱空间框架结构模型振动台试验研究

采用三维6自由度模拟地震振动台对1∶4缩尺的型钢混凝土异形柱空间框架结构模型进行了三种地震波输入试验。通过白噪声扫描得到了该模型结构的自振频率、振型、阻尼比等动力特性,研究了模型的破坏特征、加速度、位移反应、楼层剪力和应变反应。试验结果表明:随着地震峰值加速度的增加,框架模型的自振频率下降,阻尼比增大,加速度放大系数逐渐减小,结构振动以第1阶振型为主;在罕遇地震作用下,层间侧向刚度退化较快,结构整体侧向位移曲线呈S形,楼层剪力沿楼层高度方向呈递减趋势;在弹塑性工作阶段,第1层边框架角柱和边柱平行于主振方向一侧的型钢翼缘首先屈服,第3层边框架梁端随后出现塑性铰。由应变分析可知,边框架角柱及其梁端为抗震薄弱区域;型钢混凝土异形柱框架结构抗震性能良好,弹塑性工作阶段后期,模型结构耗能显著提高。     

围护墙多功能减震结构振动台试验研究

为研究围护墙多功能减震结构的减震特性和减震效果,按1∶3缩比制作围护墙钢框架减震结构模型和非减震结构模型,并进行模拟地震振动台试验,研究不同工况下的模型结构动力特性及随着输入不同加速度峰值的El Centro地震波激励下的加速度反应和位移反应。结果表明:结构的自振频率和振型控制与调谐质量阻尼器的个数有关,减震结构对于控制结构的加速度和位移响应非常有效,顶层的减震幅度最大,并在地震波为4 m/s2时,减震效果最佳。通过减震指标动力放大系数和减震率共同评价减震结构对加速度反应和位移反应的控制,说明减震结构对位移的控制效果更优。     

装配整体式剪力墙模型结构振动台试验研究

为了研究装配整体式剪力墙结构的抗震性能,设计并制作了1个12层1/5装配整体式剪力墙模型结构,选用3条地震波,通过振动台试验,研究了装配整体式剪力墙模型结构的动力特性、加速度放大系数、楼层剪力和位移及最大层间位移角等动力响应,并记录了裂缝形态。试验分析表明：模型结构的自振频率在完成第一阶段水准地震波输入后下降约20%;随峰值加速度增大,模型结构自振频率减小,加速度放大系数逐渐降低,楼层剪力逐渐增大;在塑性阶段,预制墙板顶部或底部与现浇楼板连接部位出现多条水平裂缝,且沿模型高度分布较为均匀,模型结构的非线性变形明显,层间位移角显著增大,自振频率显著降低;采用层间位移角对其进行抗震性能评价,在8度抗震设防时该结构具有良好的抗震性能,但应加强预制墙板与楼板的连接,增强其整体性,避免楼层通缝的出现。     

江西某钢框架结构办公楼基础隔震研究

基于江西某钢框架结构办公楼,通过SAP 2000有限元软件建立基础隔震和非基础隔震两个钢框架有限元计算模型,选用El Centro地震波对钢框架结构的动力反应进行详细分析。研究结果表明:基础隔震技术可以有效减小地震对钢框架结构的影响,可有效延长结构的自振周期,减小层间剪力、楼层加速度和层间相对位移,并可以增强结构的一体性,使钢框架的上部结构整体平动。     

基于高斯过程的钢-木混合结构刚度比全局敏感性分析

在钢-木混合结构中,轻木剪力墙和钢框架的刚度比是影响结构性能的重要参数。为了研究不同楼层刚度比对结构响应的影响程度,采用基于高斯随机过程的回归模型,进行了基于方差的全局敏感性分析。在分析中,建立了180个不同钢-木混合结构,以不同楼层刚度比作为影响因素,考虑了4种不同的结构响应,并以主效应和全效应作为敏感性的评价指标。结果表明,高斯过程模型对于自振周期表现出非常良好的预测能力,确定系数可达0.99以上;比较不同楼层刚度比的敏感性指标可知,当某一层结构钢框架刚度出现明显变化时,该层刚度比对结构最大层间位移角影响较大。同时,该层刚度比的全效应与主效应指标之差大于0.3,表明最大层间位移角与刚度比之间的关系具有较强的非线性特征;最大加速度对第2层刚度比最为敏感;基底剪力对各层刚度比的敏感性顺序会随地震水准的变化而改变;自振周期对结构中下部楼层刚度比更为敏感,且其全效应与主效应之差小于0.001,表明自振周期基本由刚度比的主效应决定。     

液化地基上超高层结构模型振动台试验研究

为了研究液化地基上超高层结构在地震作用下的动力特性和动力响应,设计了液化场地超高层结构模型,并对其进行振动台试验。分析了超高层结构的自振频率、阻尼比、振型、加速度响应、位移反应、结构顶层加速度响应组成和地基孔隙水压力。结果表明:随着加速度峰值的增大,结构的自振频率下降,阻尼比增大;由于结构刚度变化不大,结构振型曲线的形状变化不明显;结构的动力响应不仅与输入地震波的加速度峰值有关,还与地震波的频谱特性有关;结构顶层的加速度反应主要由结构弹塑性变形加速度分量组成,其次是基础转动引起的摆动加速度分量和平动加速度分量;当地震波加速度到达第1个峰值时,砂土层的超孔隙水压力存在负值。     

Shaking table test of super high-rise structure on liquefied ground

为了研究液化地基上超高层结构在地震作用下的动力特性和动力响应,设计了液化场地超高层结构模型,并对其进行振动台试验。分析了超高层结构的自振频率、阻尼比、振型、加速度响应、位移反应、结构顶层加速度响应组成和地基孔隙水压力。结果表明：随着加速度峰值的增大,结构的自振频率下降,阻尼比增大;由于结构刚度变化不大,结构振型曲线的形状变化不明显;结构的动力响应不仅与输入地震波的加速度峰值有关,还与地震波的频谱特性有关;结构顶层的加速度反应主要由结构弹塑性变形加速度分量组成,其次是基础转动引起的摆动加速度分量和平动加速度分量;当地震波加速度到达第1个峰值时,砂土层的超孔隙水压力存在负值。     

内填黏土实心结构砖塔振动台试验研究

为研究实心结构古塔在地震作用下的动力反应及破坏机制,以陕西省西安市兴教寺玄奘塔为原型,设计制作了1∶8比例模型结构,进行了振动台试验。通过输入不同烈度的单向、双向及三向地震波,测试了结构楼层的位移及加速度反应,观测了结构破坏现象,分析了结构的动力特性变化规律,对比了各加载工况下结构各楼层地震反应的变化特点。结果表明,设防地震作用下塔体底部楼层首先发生水平开裂与塔身斜向开裂,随着地震烈度的提高,破坏区域随之向上延伸,结构自振频率降低,频响曲线峰值点增多;当地震烈度相同时,不同加载工况下结构的水平反应峰值相差不大,但不同地震波作用下竖向加速度反应峰值相差较大;动力放大系数随楼层高度呈"S"形分布,顶层的水平加速度反应最大,中部楼层的竖向地震反应最大。因此,古塔破坏是在水平向与竖向地震共同作用下发生的,结构的底部及中部楼层为抗震的薄弱部位。     

多模块高温气冷堆核岛厂房隔震结构振动台试验

为研究多模块高温气冷堆核岛厂房基底隔震结构的抗震性能,设计缩尺比为1/20的核岛厂房振动台试验模型,分别进行抗震、摩擦摆支座隔震、橡胶支座隔震三种工况下的振动台试验,对比分析不同工况下核岛厂房隔震结构的动力响应规律,包括结构动力特性、加速度和位移响应、楼层反应谱等。试验结果表明：采用隔震措施后,结构自振周期明显延长,隔震效果显著;三向地震动输入时,隔震上部结构的加速度放大系数在四层以上会突然增大,这是由于结构中部T形墙高度仅至四五层之间,结构在此处被削弱;结构整体刚度较大,抗震结构和隔震后上部结构的相对位移均较小,基本处于平动;隔震措施能明显减小核岛厂房结构在其自振频率处的水平向加速度反应谱峰值,而在隔震频率处隔震模型加速度反应谱值有所增加;在三向地震动输入下,隔震模型的竖向楼层加速度谱较抗震结构的竖向加速度谱有明显放大。     

调谐液体阻尼器对框架结构减震性能试验研究

针对一6层钢框架试验模型进行利用调谐液体阻尼器的减震性能试验,分别测试结构的振型和地震波激振,并对比不同方案,得到结构的频率、振型以及楼层加速度响应。结果表明:TLD对框架结构具有比较好的减振作用,具有良好的减震应用前景。     

错层板柱结构体系振动台试验与分析

为研究错层板柱结构的抗震性能,对一个缩尺比例为1:7的结构模型进行了振动台试验。试验选取2条天然波和1条人工波,对结构模型的自振频率、结构阻尼比、楼层加速度、楼层位移、构件的应变和楼层剪力进行分析,研究了在不同烈度地震作用下错层板柱结构损伤的发展情况及最终的破坏形态。结果表明:在地震作用下,错层板柱结构柱端和梁端出现裂缝,且随着地震烈度的不断增加,裂缝继续发展,直至柱端出现塑性铰,最终在8度罕遇地震工况下结构发生了整体倒塌; 错层部位的框架柱受力最为复杂,且应变水平较高,在试验过程中破坏最为严重; 随着输入的地震加速度持续增加,主体结构的损伤不断累积,结构自振频率不断降低,结构阻尼比呈增大的趋势; 地震烈度不同时,错层板柱结构加速度响应的峰值沿楼层分布规律差别较大,且随着地震烈度的增加,结构动力放大系数有降低的趋势; 错层板柱结构抗侧刚度较小,在较低烈度的地震作用下结构层间位移角已经不能满足规范要求; 建议在高烈度区域尽量避免采用错层板柱结构。     

多层冷弯薄壁型钢住宅体系动力时程分析

在采用有限元方法验证三层冷弯薄壁型钢房屋振动台试验结果的基础上,建立了多层冷弯薄壁型钢结构住宅空间整体模型,分析了模型前3阶自振频率、振型以及双向地震作用下的加速度、位移响应和水平地震剪力,考察了多层房屋的抗震性能。结果表明:《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》推荐的基频计算方法适用于多层冷弯薄壁型钢结构体系;随着输入地震波峰值加速度的增加,模型各层加速度幅值、相对位移和最大剪重比均增大,而各层峰值加速度放大系数有降低的趋势;随着结构高度的增加,模型各层峰值加速度放大系数、相对位移和最大剪重比均增大;多层冷弯薄壁型钢结构体系在多遇地震和罕遇地震作用下结构X向和Y向的水平地震剪力和最大层间位移角满足《建筑抗震设计规范》的要求,具备较好的抗震性能。     

拱形立体桁架结构振动台试验研究

为研究拱形立体桁架结构在强震作用下的破坏模式,以一实际工程为背景,对拱形立体桁架结构进行缩尺比例为1/15的振动台试验。对模型相似比的选取、模型设计以及加载方案、测点布置等进行说明,得到各级人工波作用下,模型自振频率、阻尼比、加速度反应、位移反应以及杆件应变,研究模型自振特性的变化规律,获得拱形立体桁架结构在强震作用下的破坏模式。研究表明,随地震波峰值加速度的增大,结构各向自振频率和等效刚度降低,结构阻尼比增大。地震波向模型顶部传播过程中,加速度和位移响应随结构高度逐渐放大。当输入峰值加速度达到0.8 g时,结构刚度迅速下降,主桁架斜腹杆大量屈曲;当输入峰值加速度达到1.0 g时,结构刚度下降50%,发生平面内反对称变形。     

新型调谐质量阻尼器(TMD)的实用性与可行性研究

基于调谐质量阻尼器（ＴＭＤ）的原理，进行了一种新型减震结构系统的试验研究。这种结构的主结构与顶层楼体间通过叠层橡胶支座连接，形成一个大型的悬浮顶层ＴＭＤ系统。研究表明：对吸震体进行适当的参数选择，这种新型的减震结构系统在不同地震波作用下，主结构顶层加速度响应减少１／４以上。该体系减震效果好、工艺简捷，对于工程抗震有较好的实用价值。     

两层钢管混凝土柱与组合梁单边螺栓端板连接框架拟动力试验研究

为揭示半刚性钢管混凝土组合框架在地震作用下的动力特性和破坏形式,对2榀两层单跨钢管混凝土柱与 组合梁单边螺栓端板连接组合框架进行拟动力试验研究。该试件的梁柱连接节点形式为平齐端板或外伸端板连接 ,组合楼板采用钢筋桁架楼承板,试验影响参数为柱截面类型和端板类型。研究了El-Centro地震波作用下结构 的加速度反应和位移响应,分析了滞回性能、刚度、延性和耗能能力等,评价了梁柱半刚性连接和楼板组合效应 对组合框架结构整体性能的影响。试验表明：半刚性钢管混凝土组合框架具有良好的抗震性能和耗能特性。在柱 截面宽度和含钢率相同条件下,采用单边高强螺栓端板连接方式,圆钢管混凝土组合框架的最大位移响应和累积 耗能比方钢管混凝土组合框架大;方钢管混凝土组合框架的水平承载力和初始刚度优于圆钢管混凝土组合框架。 研究成果将为我国装配式组合结构设计理论与应用提供科学依据。     

某隔震展馆水平限位设计与抗震性能研究

限位装置能够降低隔震结构大震下倾覆概率。研究结合某4层框架展馆,进行水平隔震与限位设计;选取适用于隔震展馆的限位装置参数限位间距(D)、限位刚度(K),建立限位-隔震结构分析模型,结合顶层加速度峰值、层加速度、层位移、层剪力峰值等指标展开抗震性能分析。结果表明,限位隔震结构与传统结构相比能降低上部加速度、层剪力响应,限位隔震结构层剪力峰值较隔震结构有放大现象,限位装置工作性能良好。     

穿斗式木结构民居模拟地震振动台试验研究

为研究穿斗式木结构民居的抗震性能,以位于川西抗震设防烈度7度区的典型2层穿斗式民居为原型,对一个缩尺比例为1∶2的穿斗式木结构模型进行了模拟地震振动台试验。试验中选取汶川波、兰州波、Taft波和El Centro波作为地震动输入,实测了结构在地震作用下的自振频率、阻尼比、刚度、加速度反应、位移反应、剪力分布和应变的变化规律。试验结果表明：随着地震峰值加速度的增加,模型结构的自振频率和刚度下降,阻尼比增大,各层加速度放大系数介于0.286~1.383之间;浮搁于混凝土板上的柱脚的滑移在一定程度上衰减了传入上部结构的地震作用,第2层檐柱顶高度处的榫卯节点在振动过程中耗能作用明显;当输入峰值加速度为0.22g和0.40g时,模型晃动剧烈,最大层间位移角分别为1/65和1/35;当输入峰值加速度增至0.50g时,模型依然没有倒塌,表明穿斗式木结构具有良好的整体变形能力和抗倒塌能力。     

型钢混凝土异形柱空间框架地震响应试验研究

为研究型钢混凝土异形柱空间框架的地震响应,首次对缩尺比为1/4的三榀两跨五层框架模型进行地震模拟振动台试验,输入El Centro波、Taft波和兰州波,分析模型的动力特性、应变响应、加速度响应、位移响应、基底剪力和滞回性能。结果表明：强震作用下,型钢混凝土异形柱框架形成典型的梁铰破坏机制,满足“强柱弱梁”的抗震设计要求|随着输入地震波加速度峰值的增大,结构累积损伤逐渐增加,自振频率逐渐降低,阻尼比增大,加速度和位移响应峰值出现时刻向后推迟;结构在进入塑性阶段的过程中发生扭转变形|基底剪力呈现出先快后慢的增长趋势|滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力。型钢混凝土异形柱框架能够满足强柱弱梁和大震不倒的抗震设防要求。     

传统民居穿斗式木构架抗震性能振动台试验研究

为研究西南地区木结构传统民居的抗震性能,对一个位于7度抗震设防烈度地区的两层、两跨穿斗式木构架进行模拟地震振动台试验。试验中选用3条天然波和1条人工波作为输入地震波,对模型结构的动力特性、加速度响应、位移响应、地震剪力及耗能能力进行分析。研究结果表明：随着输入加速度峰值的增加,模型结构自振频率减小,阻尼比增大。在加速度峰值为022g的地震作用后,模型结构X向和Y向的一阶自振频率分别降低了1069%和1997%,相应阻尼比分别增大到1606%和1747%。结构各层加速度放大系数随着加速度峰值的增加而降低,檐柱顶处的加速度放大系数在整个结构中最小,说明檐柱顶处榫卯节点在振动过程中减震作用明显。在加速度峰值为022g的地震作用下,结构最大层间位移角为1/53,此时未见模型有显著破坏,表明模型木构架具有良好的整体变形能力和抗倒塌能力。整个试验过程中,一层柱架耗能作用最大,柱脚耗能作用最小。     

设置水平接地构件的掉层RC框架#br# 结构振动台试验研究

在山地掉层结构的实际设计中是否应建议设置水平接地构件是一个具有争议的问题。基于岩质地基的前提,设计和制作设置水平接地楼盖与未设置水平接地楼盖的6层1/8掉层RC框架结构模型各一个并进行振动台试验。对两模型的试验宏观现象及频率、振型曲线、阻尼比、加速度响应、位移响应、扭转响应等进行对比研究。结果表明：水平接地构件的设置加强结构顺、横坡向的刚度,显著改变结构的振型曲线;水平接地构件所在楼层的加速度放大系数受到限制,且相邻下层的加速度放大系数随地震强度增加而增大;两模型顺、横坡向变形规律不同且水平接地构件的设置大大减弱结构的扭转效应;设置水平接地构件的模型整体破坏相对轻些,且未发生显著的损伤转移。