超高层混凝土框架-核心筒结构试验研究

为了研究超高层框架-核心筒结构在地震激励下的动力响应规律和抗震性能,按照动力相似关系设计了一个1/50缩尺模型,并实施了振动台试验。基于试验结果,对不同设防烈度地震作用下的结构自振频率、阻尼比、振型曲线、加速度动力放大系数、层间剪力、应变和位移响应进行了计算与分析。研究结果表明:随着振动次数的增加,结构自振频率降低,阻尼比基本呈增大趋势,振型曲线幅值减小;实验结束后,结构的动力特性变化不大,说明结构的损伤不大;结构的动力响应与地震强度和地震波的波形有关;结构抗震性能能够满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防要求。研究结果可为同类超高层结构的抗震设计提供参考。     

玄武岩纤维加固震损砌体结构振动台试验研究

地震震害调查表明,砌体结构因抗震性能较差,在地震中更易遭受破坏。玄武岩纤维（BFRP）具有良好的物理、力学性能,且价格低廉,但其在震后受损结构加固中却未得到广泛使用。通过对一栋缩尺比为1:4的三层砌体结构模型预震损及其震损后玄武岩纤维加固的两次振动台试验,对比分析了两次模型试验的动力特性、地震反应和损伤破坏情况,旨在验证玄武岩纤维加固震损砌体的有效性。试验结果表明,玄武岩纤维加固法可以改善砌体的脆性,延缓墙体裂缝的发展,提高结构的整体性和整体刚度,改善结构的耗能能力,使震损加固砌体结构达到甚至超过未震损结构的抗震性能,且不改变原结构质量,是一种非常有效的震损砌体结构加固方法。     

平面不规则复杂超限结构振动台试验研究

以实际工程为背景,对平面不规则复杂超限结构进行地震模拟振动台试验研究,量测模型结构动力特性、阻尼比及其在不同水准地震作用下加速度、位移等动力反应,研究结构破坏机理及模式。试验结果表明,模型结构X方向经历7°多遇及基本烈度地震后基本保持弹性状态。结构X向一阶自振频率为5.610 Hz,阻尼比2.995%;Y向一阶自振频率5.484 Hz,阻尼比2.478%,随加速度幅值的增加自振频率逐渐降低,阻尼比提高;罕遇地震作用后模型结构Y向自振频率较震前下降约15%,阻尼比提高至6.531%,7°多遇地震下结构X、Y向最大层间位移角分别为1/1071,1/799,罕遇地震下结构最大层间位移角为1/120,均满足规范要求。多遇地震Kobe波激励下结构上部楼层最大位移比达1.331,存在一定扭转不规则,但程度较小。试验表明原型结构设计基本合理,整体抗震性能较好。并对原型结构设计提出建议。     

独立式石箍窑洞加固模型振动台试验研究EI北大核心CSCD

应用配筋砂浆带等加固技术对一缩尺比例为1/4的独立式石箍窑洞震损模型进行加固,并对其进行模拟地震振动台试验,以研究独立式石箍窑洞加固模型的动力响应与抗震性能。通过白噪声扫频得到该模型各阶段的自振频率和阻尼比等动力特性,并研究了模型结构的破坏特征、动力响应及其滞回耗能。试验研究结果表明:随着输入地震动峰值加速度的增加,模型结构的自振频率和刚度下降,阻尼比增大,加速度放大系数呈下降趋势;在水平X向(面阔方向)地震作用下,窑脸侧拱顶的加速度响应大于背墙侧拱顶,中孔拱顶的加速度响应大于边孔拱顶的,中拱拱脚的相对位移值始终大于边拱拱脚,甚至大于边拱拱顶;在峰值加速度为1.00g的地震激励后,窑顶、拱顶和拱脚的X向最大侧移角分别达到了1/29、1/229和1/201。模型虽局部破坏明显,但仍未出现整体倒塌趋势,表明本文提出的方法对独立式石箍窑洞的加固效果显著。     

广州新电视塔整体结构振动台试验研究

广州新电视塔塔高610m,由一座高达454m的主塔和一个高156m的天线桅杆构成,建成后将是世界第一高电视塔。广州大学工程抗震研究中心试验室设计了一个1/50结构模型,并对其进行了多种地震波的49种工况下的振动台试验。测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其各种地震作用下的加速度、位移、扭转和应变反映,分析了模型结构的破坏情况,并根据试验结果和相似理论,研究了原型结构的地震反应。试验及分析结果表明,模型结构第1阶、第2阶振型频率与原型结构计算换算频率相差15%―18%左右,第3阶、第4阶频率相差30%左右,其对应阻尼比依次为3.317%、2.277%、1.555%和1.259%,其扭转、平动第一周期比为0.211,且在多遇、设防烈度和罕遇地震作用下结构最大层间位移角平均分别为1/320、1/154和1/72,显示结构在经历多遇地震,设防烈度地震和罕遇地震作用后,结构总体上满足设计目标的抗震设防要求。     

装配整体式与现浇剪力墙结构抗震性能对比分析

为研究装配整体式剪力墙结构的抗震性能,设计制作了参数、加载制度等条件相同的12层装配整体式和现浇剪力墙1∶5缩尺模型结构,并对其进行了振动台试验。研究了两模型结构受地震作用时的裂缝形态、破坏机理,自振频率、振型和阻尼比等动力特性,楼层剪力、倾覆力矩、位移,最大层间位移角和结构延性系数等地震响应参数,并进行了对比分析。结果表明:装配整体式结构连接部位存在初始损伤,在首次地震波输入后,其自振频率下降较大,而二者的振型系数和阻尼比变化趋势基本一致;在弹性阶段,两模型结构的裂缝形态、楼层剪力、倾覆力矩、楼层位移和层间位移角的变化规律基本一致,随着输入地震波加速度峰值的增大,其量值无明显差异;结构进入塑性阶段,两模型结构的裂缝形态及其形成机理的差异,造成现浇结构的自振频率最终降低幅度、层间位移角大于装配整体式结构。两模型结构的地震响应均满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。     

震损可修复的钢制连接装配式剪力墙抗震性能试验研究

为了加强装配式剪力墙的抗震性能及实现其震损后可修复功能,提出了一种可修复的钢制连接装配式剪力墙（Repairable Steel-connection Precast Shear Walls, RS-PSW）,用钢制连接区域替代剪力墙易破坏的底部区域,实现将结构的损伤集中在钢制连接件上,在震后通过更换受损的钢制连接件来实现可修复功能。对普通混凝土剪力墙（编号为SW0）、试件RS-PSW1（初次加载）及试件RS-PSW2（震损修复后加载）进行了低周往复加载试验,考察钢制连接装配式剪力墙的破坏模态、滞回性能、刚度和承载力退化、耗能能力及震损可修复性能。结果表明：相比SW0,RS-PSW1在位移角达到1.43%时,上部预制混凝土墙体裂缝显著减少,塑性变形集中在钢制连接区域;修复后的试件RS-PSW2相比SW0,其承载力和刚度略有下降,但延性和耗能能力有较大提升,破坏位移角达到了2.67%,较SW0提升了66.7%,具有良好的变形能力。试件RS-PSW2再次加载时的各项抗震性能指标与初次加载时基本一致,验证了RS-PSW可实现地震作用下的震损可修复功能,并通过更换受损的钢制连接件使结构的抗震性...     

高延性混凝土加固震损砌体结构振动台试验研究

为研究高延性混凝土（HDC）面层加固震损砌体结构的抗震性能,该文对一栋缩尺比为1∶2的两层村镇砖砌体房屋模型依次在未加固、采用钢筋网水泥砂浆和高延性混凝土加固三种情况下进行振动台试验,分析了HDC加固震损砌体结构的动力特性、加速度反应、位移反应、扭转效应和破坏形态。试验结果表明:采用HDC面层加固法可以显著提高震损砌体结构的耐损伤能力、变形能力和整体刚度,延缓结构刚度退化,有效传递水平剪力;采用HDC面层加固能有效抵抗结构因质量中心和刚度中心不重合引起的扭转效应;采用HDC面层加固震损砌体结构,其抗震性能明显优于钢筋网水泥砂浆面层加固,可大幅减轻砌体结构在8度及以上地震动下的损伤。     

考虑主子结构动力相互作用的变电站抗震性能分析

为研究存在复杂体型和较大质量的电气设备的变电站结构抗震性能,进行了1:8的缩尺模型振动台试验,获得了结构体系在地震作用下考虑主子结构动力相互作用的整体抗震性能与结构破坏模式,同时建立了有限元数值模型对比分析试验结果。结果表明:①振动台试验模型的动力特性和地震响应结果与有限元数值模拟分析结果相一致,验证了考虑主子结构动力相互作用数值模拟模型的正确性;②带有复杂设备的变电站结构在地震作用下破坏形态与常规结构不同,电气设备的存在导致其支撑框架柱破坏现象明显,抗震设计时应采取适当的措施避免结构发生"强梁弱柱"失效模式;③大震作用下设备和结构相互作用明显,在依据抗震设计规范进行剪力计算时,应采用规范计算值的1.2倍;④电气设备的动力放大系数均大于所在楼层的动力放大系数值,其比值在1.2～1.4,超过了相应规范规定的数值,应予以重视。该变电站振动台试验与有限元模拟分析对类似生命线工程及带有复杂设备的工业建筑的抗震设计具有重要借鉴意义和参考价值。     

填土加筋对悬臂式挡墙地震响应影响的模型试验研究EI北大核心CSCD

为探讨墙后填土加筋对悬臂式挡墙抗震性能的改善效果,开展了缩尺比1∶4的悬臂式挡墙及墙后填土加筋的振动台模型试验。采用小震0.11g、中震0.24g、大震0.39g的简谐波激励模型结构,获得加速度、位移、土压力等响应量,分析了填土加筋对模型自振频率和阻尼比的影响,对比加速度放大系数、振动位移、墙-土相互作用等地震响应差异,讨论了填土加筋的减震效应随加载幅值变化特征。试验表明:填土加筋可提高墙-土体系的整体性、减小振动伤损,自振频率和阻尼比在历经振动后的变化幅度相对未加筋模型更小;加筋措施可使小震和中震下墙体惯性力与地震土压力产生明显相位错峰,大幅降低不利位移状态时墙体承受的地震土压力,但大震下墙体水平位移小于填土,墙-土挤压作用显著,减震效应发挥欠充分。     

地震模拟振动台运动控制性能分析

结合结构动力学理论分析与地震模拟振动台的控制理论分析,给出东南大学4 m×6 m自行组装的单轴振动台的数学模型,并进行仿真分析,指出了系统在不同负载下的油柱共振及阻尼等参数;同时结合实际模型试验进行详细的试验分析。理论与试验的结果都证明了在这种组合模式的系统中,三参量控制能更加有效地改善系统动态特性,满足更多的试验要求。     

单层球面网壳动力失效全过程试验研究

为了更加深入研究单层球面网壳的动力失效。结合一个K6型单层球面网壳振动台试验,设计出一套描述单层球面网壳强振倒塌全过程的测试方法,包括:冲击法测试结构自振特性、低频调幅加载评估损伤程度和基频简谐加载监测结构失效过程。结合数据测量结果,描绘出结构倒塌过程的变形时程,分析结构的基频、阻尼及振型,记录杆件进入塑性的顺序,探索结构损伤演化的规律及倒塌破坏的机理。最后考虑材料的损伤,进行有限元模拟,验证了模拟方法的正确性。     

酸性大气环境下锈蚀钢框架结构振动台试验研究

为研究酸性大气环境下锈蚀钢框架结构的整体抗震性能,设计了2个不同锈蚀程度（S1、S2）的5层空间钢框架结构。利用气雾腐蚀箱对酸性大气环境进行人工模拟并对S2进行加速腐蚀（S1未锈蚀作为对比）。分别对2个结构进行振动台试验,测定了不同锈蚀程度钢框架结构的动力特性及加速度、位移、应变反应和破坏特征,研究了钢框架结构的地震响应随钢材锈蚀程度增大的变化规律。试验结果表明:锈蚀对整体结构的影响主要表现为:结构自振频率下降7.46%~9.76%,阻尼比、位移、应变增大,加速度反应、剪力响应明显降低;S1与S2的破坏形式基本相同,均为钢框架梁端部发生局部屈曲破坏,S2塑性变形程度较S1增大;8度多遇时,S1、S2地震响应相差不显著,随地震强度的增大,两者地震响应差异越明显;研究成果可为进行锈蚀钢框架的安全性评估提供试验支持。     

小比例柱面网壳振动台试验及动力响应概率模型

针对单层网壳实验费用高、周期长及地震变异性大等问题,开展了一小比例单层柱网壳振动台试验模型试验,并基于该模型试验统计了考虑地震动变异性时单层柱面网壳的动力响应概率模型。参考孔洞胶接节点装配式单层球面网壳模型制作方法制作了一小比例单层柱面网壳模型;在此基础上,分别选用TAFT波、人工地震波和简谐波对该单层柱面网壳模型开展一系列振动台试验研究,包括弹性阶段的动力特性测试和弹塑性状态下的动力倒塌测试;立足于现场实测数据,基于通用有限元分析软件ABAQUS建模、并开展相应数值仿真分析,总结分析单层柱面网壳模型动力特性与破坏特征;基于40组动力实测数据研究地震变异性对单层柱面网壳动力特性的影响,并初步拟合出地震动变异性与该结构动力响应的概率模型。该研究对开展系列单层网壳振动台试验定性研究及空间网壳结构抗震规范的修订提供参考。     

伺服电机TMD控制系统的研制与振动台试验

介绍了用伺服电机作为可调阻尼器的ＴＭＤ控制系统（简称伺服电机ＴＭＤ系统）的研制以及振动台试验情况。本系统由可调质量、可调弹簧和可调阻尼器组成,控制系统的参数可以根据受控结构的动力特性进行调整,以达到最佳的控制效果。通过对这一系统进行自由振动试验、不同阻 试验,对系统的动力特性和减震性能有了比较深入的了解。通过对安装这一系统的框架结构模型进行了地震模拟振动台试验,证明了这种控制系统具有较好的控制效果     

半主动控制三维缩尺隔振楼板系统振动台试验研究

为降低大型地震模拟振动台试验时所引起的振动对振动台实验室以及周边建筑结构内的机床以及精密仪器的影响,提高结构内人员的舒适度,建立了一种频率相关的半主动控制三维隔振楼板系统。提出了一种基于楼板输入加速度主频的on-off半主动控制方法以及相应的频率在线检测方法,开展了振动台试验,进行了正弦波与地震动引起振动的加载。试验结果表明:所提出的频率在线检测方法可以快速有效地检测输入振动波的主频,根据此频率进行的半主动控制可以有效降低楼板的振动响应。为了提高控制效果,实际应用中应尽量降低磁流变阻尼器在低阻尼力模式时的阻尼。     

矮塔斜拉桥地震损伤试验研究

为研究矮塔斜拉桥的纵桥向地震损伤发展过程,以一座典型的塔梁墩固结体系三塔矮塔斜拉桥为原型桥梁,设计、制作了缩尺比为1∶20的全桥振动台试验模型,并采用El Centro波和场地人工波作为地震动输入对试验模型进行纵桥向振动台试验,观测各试验工况下的试验模型地震损伤情况。结果表明,塔梁墩固结体系矮塔斜拉桥的地震损伤主要出现在主墩的墩底、墩顶部位,而主塔基本保持弹性。随着地震损伤发展,结构自振周期和阻尼比逐渐增大,损伤情况逐步加剧;最终,主墩墩底部位发生严重损伤,核心混凝土压溃。     

高层建筑结构扭转耦合地震反应阻尼器控制试验研究

运用最近提出的阻尼筒控制系统对高层建筑结构扭转耦合地震反应阻尼器控制进行振动台模型试验研究。首先简要介绍了阻尼筒控制系统的构造和控制原理及其阻尼特性的测试试验,继而在振动台上对一三层钢框架模型进行了模型试验研究。试验结果表明,通过对该三层框架模型施加阻尼筒控制,其顶层扭转角位移反应得到了显著的降低,从而验证了阻尼筒控制系统不仅能有效地控制高层建筑结构的水平地震反应,而且能有效地控制高层建筑结构的扭转耦合地震反应,因而在工程中具有广阔的应用前景。     

砌体加层隔震体系下部结构刚度退化后的抗震性能试验研究

研究砌体加层隔震结构体系下部结构出现损伤后的抗震性能,重点关注隔震层上部、下部结构频率比变化对下部结构响应的影响。采用随机振动理论推导加层隔震体系与加层非隔震体系下部结构加速度响应均方值比,给出了下部结构加速度响应均方值比随频率比的变化规律,分析表明对于加层隔震结构,出现损伤前隔震效果明显,但随着下部结构刚度的不断退化,加层隔震体系下部结构的地震响应会超过加层非隔震结构体系。对加层隔震和加层非隔震结构进行了振动台试验研究,对比试验模型损伤前后各楼层加速度反应,分析其损伤前后减震效果的变化,试验结果表明,初始加层隔震模型地震响应明显小于加层非隔震模型,但随着加层隔震结构下部砌体的不断损伤,加层隔震体系的减震效果逐渐降低,下部结构甚至出现了加速度反应被放大的不利现象,试验现象和数据与理论分析结果吻合良好。在加层隔震结构的分析和设计中必须考虑下部结构出现损伤后对结构的不利影响。     

考虑摩擦效应的颗粒阻尼器力学模型研究及参数分析

颗粒阻尼具有高度非线性特性且影响因素复杂,在土木工程减振控制的研究和应用处于简单理论探究与实验阶段,尚未形成成熟可靠的理论对实际设计和应用进行指导。在阻尼颗粒未发生堆积时,考虑阻尼颗粒与阻尼器腔体之间的碰撞过程和摩擦效应,构建一种颗粒阻尼器-单自由度结构系统力学模型,并求得该力学模型在简谐激励下位移响应的解析解。该模型能够充分反映颗粒阻尼器的碰撞和非碰撞过程,其相轨迹可以体现颗粒阻尼器的复杂非线性特征。通过单层钢框架在简谐激励下的电磁振台试验对颗粒阻尼器的理论及运动特性进行验证,证明该理论模型的合理性和解析结果的正确性。最后对颗粒阻尼器进行颗粒质量、激振幅值、激振频率和阻尼颗粒运动间隙的参数分析,并与已有冲击阻尼器模型进行对比,结果表明所构建的力学模型能更加合理地评价颗粒阻尼器的减振性能。