框支密肋复合墙结构模型振动台试验研究

对1/6缩尺框支密肋复合墙结构模型进行振动台试验,研究结构模型经历弹性阶段、开裂直至破坏的不同阶段动力特性及反应。以El Centro波、Taft波、人工波为输入地震波,分别对设防烈度7度及8度多遇、基本、罕遇、超罕遇地震作用进行试验,研究模型结构在各阶段地震作用下加速度、位移、应变反应及破坏形式、破坏机理。试验结果表明,框支密肋复合墙结构转换层破坏模式为剪切型破坏,塑性变形主要集中在转换层;框支密肋复合墙结构各层绝对加速度响应主要取决于前两阶振型,高阶振型影响较小,其中第一阶振型起绝对控制作用。     

框支密肋复合墙结构地震易损性研究

地震易损性分析通过概率计算建立地震强度和结构损伤之间的关系,可以实现结构地震风险预测和评估。为了对框支密肋复合墙结构在不同地震强度下的抗震能力进行评估,该文采用OpenSEES有限元软件,选用密肋复合墙的刚架-等效斜撑简化模型,建立结构整体分析模型,基于增量动力时程分析(IDA)和易损性分析,研究不同参数的变化对结构抗震性能的影响。结果表明：转换层刚度比的变化对结构性能影响显著,结构竖向布置均匀对抗震有利,建议8度区框支密肋复合墙结构的刚度比取值为1.0～2.5;肋柱数量、砌块强度的变化可对结构的抗震性能产生影响,应合理选择;混凝土强度等级对结构的抗震性能影响较大,在实际应用中应在满足规范要求的前提下选择较大的混凝土强度等级。     

密肋复合墙结构体系抗震性能的试验研究

密肋复合墙结构独特的构造使结构在地震作用下表现出填块→框格→外框的破坏模式,实现对地震能量的分级释放,形成结构抗震的三道防线。为了探讨密肋复合墙体中各道抗震防线对抗震性能的影响,进行了2组复合墙体的试验研究。观察了墙体的主要破坏形态和破坏过程,分析了墙体的承载力、滞回特征、延性、刚度、耗能能力等抗震性能。研究表明：肋格约束下的填充砌块极限承载力明显提高,屈服位移减小,延性降低。加外框的墙体比不加外框的墙板承载力明显提高。屈服荷载之前主要为砌块开裂耗能,屈服荷载后主要为裂缝的开裂闭合及相互摩擦耗能,标准墙板中的砌块及墙板内裂缝分别受到肋格和外框的约束,摩擦耗能较为充分。在密肋结构中,可以通过调整每道防线的设计参数来改变三道抗震防线的发生顺序及耗能性能,实现三道抗震防线的量化设计。     

密肋壁板轻框结构计算模型及数值分析

本文提出密肋壁板轻框结构动力分析的简化计算模型，据此采用三维薄壁空间杆件有限元对试验模型进行计算，结果吻合较好。并将密肋壁板轻框结构与框架结构、剪力墙结构进行数值分析对比。     

框架-密肋复合墙结构新体系研究

该文提出一种新型的嵌挂结合型密肋复合墙,不仅可以避免钢框架的外露腐蚀,同时外挂苯板可以起到保温隔热作用。钢框架与密肋复合墙体的受力和变形性能差别明显,在荷载作用下两者的受力变形模式和单独的构件受力时存在的差异需要通过二者的协同受力分析。因此该文建立钢框架-密肋复合墙协同体系的有限元模型,分析在不同墙体高宽比、不同开洞形式和不同框格数目下的结构整体受力性能,并通过滞回曲线、骨架曲线、耗散能量以及等效粘滞阻尼系数的分析,研究了墙体对整体结构性能的影响。     

框支密肋壁板结构墙梁实用计算理论研究

结合课题组前期研究成果,对框支密肋壁板结构墙梁的计算方法进行研究。以弹性地基梁理论为基础,引用三角级数解析,给出框支密肋壁板结构墙梁内力理论计算公式,回归得出内力修正系数。总结出框支密肋壁板结构墙梁实用设计方法,为设计工作提供依据。     

密肋壁板轻框结构恢复力模型探讨

针对新型结构体系－密肋壁板轻框结构独特的耗能机制,本文提出此结构弹塑性分析的恢复力模型,编制了弹塑性地震反应分析程序,数值计算与1／3房屋模型拟动力试验值吻合较好,验证了恢复力模型的合理性。     

带黏弹性阻尼器结构振动台试验数值模拟

该文利用Open Sees对一座三层带黏弹性阻尼器钢框架结构进行振动台试验的数值模拟,以此验证黏弹性阻尼器力学模型及分析方法的正确性。首先介绍了振动台试验,总结了黏弹性阻尼器耗能特征及减震效果;然后利用Bouc-Wen模型模拟黏弹性阻尼器的力学性能,在Open Sees中进行非线性动力时程分析模拟振动台试验;最后将数值模拟结果和试验结果进行对比分析。结果表明,模拟结果和试验结果在结构动力特征和结构响应上均吻合良好,因此验证了黏弹性阻尼器力学模型及分析方法的正确性。     

框架-密肋复合墙结构剪力分担率计算方法研究

密肋复合墙体具有独特的结构构造形式,其刚度可按不同抗震设防要求进行调整,并可满足复杂建筑形式的要求。该文以框架-剪力墙结构为依据,对框架-密肋复合墙结构协同工作机制及剪力分担率计算方法进行较为系统的研究。基于Timoshenko梁基本理论,将框架-密肋复合墙结构视为由剪切型悬臂框架、弯剪型悬臂梁组成的双重抗侧力体系,采用连续化方法建立框架-密肋复合墙结构的位移微分方程,推导出了计入复合墙剪切变形的水平位移解析表达式和内力计算公式。根据前期试验获得的墙体模型低周反复荷载试验数据,拟合得出密肋复合墙体指数式刚度退化模型,量化了墙体在各变形阶段的刚度退化系数。在此基础上提出不同变形阶段框架-密肋复合墙结构剪力分担率的实用计算方法,并通过算例验证了复合墙刚度退化对结构内力分配的影响程度。     

某高位转换框支剪力墙超限高层结构模拟地震振动台试验研究

某高位转换框支剪力墙超限高层结构,在5层设箱式转换层,其下为框支剪力墙结构,其上为剪力墙结构,因部分剪力墙结构不落地而形成竖向刚度不连续的结构体系。对该结构体系的特点、模拟地震振动台试验方案的设定、材料的选取、动力相似关系的确定以及模型结构的简化设计进行了介绍。测试了1/20整体模型模型结构的动力特性及其在8度多遇、基本和罕遇水准地震作用下的加速度、位移和应变反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式,并根据试验结果,用相似关系原理得到了原型结构的动力特性、层间位移、楼层剪力等动力反应。试验结果表明模型结构前3阶振型频率分别为5.101Hz（X向平动）、5.466Hz（Y向平动）和7.652Hz（整体扭转）,原型结构对应的前3阶振型周期分别为1.456s、1.362s和0.970s,扭转为主第一周期与平动为主第一周期之比为0.66。在8度罕遇水准地震作用下,原型结构框支层、转换层和转换层以上结构的最大层间位移角分别1/805、1/317和1/145,框支柱及转换梁等构件完好,可见该结构布置合理,整体结构抗震性能较好,能满足“小震不坏,中震可修、大震不倒”之抗震设防要求。     

偏压隧道模型振动台试验与数值模拟研究

根据动力模型试验相似关系,设计了一个比尺为1∶10的偏压隧道模型,开展大型振动台模型试验,研究地震作用下偏压隧道加速度动力响应规律,模型试验以汶川波作为输入波,采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种加载方式。利用MIDAS/NX有限元软件进行数值模拟,并与模型试验结果对比分析。研究表明:衬砌测点的加速度时程曲线与输入地震波特征相似,卓越频段和傅氏谱谱值都增大。X向激振时,加速度放大效应不明显且放大系数随激振幅值的增大而略有减小;竖向波对衬砌加速度动力响应影响明显大于水平地震波,表现为加速度放大效应显著;XZ双向激振时,相比于单向波而言测点加速度放大系数有增大、也有减小,与测点位置有关,临近边坡侧测点竖向加速动力响应较大,非偏压侧拱脚和拱顶是抗震设计的重点;数值模拟与试验结果在变化趋势上相近,数值上拟合程度高,在输入Amax0.2g时,模拟结果误差较小,随输入加速度峰值的增大误差增大。     

西安火车站东配楼复杂连体结构振动台试验及数值模拟

通过对西安火车站东配楼结构的缩尺模型振动台试验,考察结构在不同水准地震作用下的破坏模式和抗震性能.对模型结构进行数值模拟,对比分析了不同工况下结构的自振频率、加速度和位移等动力响应的发展规律.结果表明,模拟计算结果与试验吻合较好,在8度罕遇地震后结构刚度退化最明显,其中小三角区X、Y向刚度分别降低了39.66％、37....     

某框支砌体结构火灾倒塌事故的模拟与分析

火灾下建筑结构的倒塌是整体结构系统的力学行为。由于整体结构火灾试验难度较大, 数值模拟是研究整体结构火灾行为的重要手段。该文采用考虑高温作用的纤维梁和分层壳模型以及生死单元技术, 对一实际框支砌体结构的火灾倒塌事故进行了分析, 模拟了整体结构在火灾作用下的倒塌过程, 指出了引起结构火灾倒塌的关键原因, 并根据数值分析结果对火灾下抗连续倒塌设计提出了改进建议。     

密肋复合墙-剪力墙混合结构水平位移计算方法研究

密肋复合墙-剪力墙混合结构是把密肋复合墙与剪力墙组合起来,形成的一种新型联合抗侧力结构,有效解决了密肋结构在7度及以上地震烈度区建造高度、应用范围受限的问题。本文对水平荷载作用下复合墙-剪力墙结构的位移计算方法进行研究：依据Timoshenko梁基本理论,将密肋复合墙视为弯剪型悬臂墙,同时考虑其弯曲变形和剪切变形,采用变形连续化方法建立了结构体系的位移微分方程,以常见倒三角形荷载为例推导了密肋复合墙弯曲变形、剪切变形和结构总水平位移的解析表达式。算例分析表明：复合墙-剪力墙结构与框剪结构的刚度特征值、位移公式完全相容,后者可视为前者在复合墙抗弯刚度取无穷大时的一种特殊表现形式;结构侧移曲线呈现弯曲变形为主的弯剪型特征,但复合墙的剪切变形在总变形中占有一定比重,不应忽略。研究工作为复合墙-剪力墙结构的内力计算和抗震设计提供了基础。     

跨越地裂缝框架结构振动台试验及数值模拟研究

为研究地震作用下跨地裂缝框架结构的破坏机理和地裂缝场地的动力响应规律,以西安地裂缝f4为背景,根据模型相似关系,对跨越地裂缝框架结构进行了缩尺比为1∶15的振动台模型试验。同时采用有限元软件ABAQUS建立了地裂缝场地土和上部结构共同作用计算模型。通过计算结果与试验结果的对比,表现出较好的一致性,验证了数值模拟分析方法的可行性。分析结果表明：地裂缝场地对土层加速度有放大效应,在靠近地裂缝的上盘处放大作用最为明显;地裂缝场地对框架结构的动力响应有较大影响,且上盘对结构的影响大于下盘;结构的破坏与地震波的类型和强度有关。研究成果为跨越地裂缝结构设计提供了参考。     

独立式石箍窑洞地震模拟振动台试验及数值模拟

以山西省静乐县的某独立式石箍窑洞为原型,制作1/4缩尺的三跨试验模型,对其进行了地震模拟振动台试验,分析了地震作用下窑洞模型的破坏过程及破坏形态。在试验研究基础上,采用ABAQUS软件建立独立式石箍窑洞的有限元模型,将模拟得到的动力特性、动力响应和地震损伤结果与试验结果进行了对比分析,验证了有限元模型的合理性,进而基于对原型结构的有限元模拟,分析了覆土厚度、拱跨数和拱矢跨比对窑洞模型受力性能的影响。结果表明：独立式石箍窑洞在地震作用下主要发生砂浆灰缝开裂破坏,开裂最严重的部位为洞口拱顶和侧墙与背墙的连接处;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,能够较好地反映地震作用下窑洞模型的受力性能;窑洞模型的纵墙刚度大于横墙,加速度和位移响应随输入峰值加速度的增大不断增大;随着覆土厚度变薄和拱矢跨比减小,窑洞模型的抗震性能增强,但拱跨数对窑洞模型的抗震性能影响较小。     

多向地震作用下土-框筒结构动力响应试验研究与数值模拟

为研究土—框筒结构动力相互作用体系在多向地震作用下的动力响应,对20层框筒结构的土—结构动力相互作用(SSI)模型和刚性基础(FB)模型分别进行了多向地震作用的振动台试验。通过试验数据的模态识别,分析了SSI和FB两种模型在不同工况下的固有频率、阻尼比和振型的差别。将不同烈度地震作用下SSI模型上部结构水平方向的峰值加速度、最大层间位移、最大层间位移角以及最大动应变进行对比,分析了单向水平和多向地震作用下SSI模型水平方向动力响应的差别;通过对比SSI和FB两种模型在多向地震作用下上部结构的竖向峰值加速度和层间位移,分析了土对结构竖直方向动力响应的影响;采用有限元软件ANSYS对试验模型和工况进行数值模拟,验证了试验结果的可靠性。研究成果可为框筒结构高层建筑的抗震性能研究提供参考。     

型钢混凝土异形柱框架地震模拟振动台试验及数值模拟

为研究型钢混凝土异形柱框架的抗震性能,对1/4缩尺空间框架模型进行了地震模拟振动台试验,观察了模型在不同烈度地震作用下的破坏情况。采用OpenSees程序建立有限元模型进行动力分析,通过模型的动力特性、加速度反应及位移反应的对比,计算结果与试验结果吻合较好,进而对结构的楼层位移和层间位移角沿高度的分布及构件的应变和弯矩-曲率滞回曲线进行了分析。结果表明:型钢混凝土异形柱空间框架地震破坏时梁端先于柱端形成塑性铰,整体变形呈剪切型;与L形角柱及十形中柱相比,T形边柱受力更为不利;与中框架梁相比,边框架梁受力更为不利。     

复杂博物馆隔震结构地震模拟振动台试验研究

云南省博物馆结构处于地震高烈度地区,其结构形式为复杂超限非规则的型钢混凝土结构,对于这种具有特殊功能的建筑结构采用隔震技术具有十分重要的意义。为了确认该博物馆隔震结构的隔震效果及损伤破坏机理,对1:30的缩尺模型开展了振动台模型试验研究。主要对隔震与非隔震模型结构的动力特性及其在多遇地震、罕遇地震下的地震反应进行测试与比较。试验结果表明:隔震结构在不同性能水准地震作用下动力特性稳定,减震效果较好,上部结构水平向各层峰值加速度小于台面峰值加速度;隔震结构的加速度反应要小于非隔震结构,结构各层变形满足规定要求限值;结构扭转反应较小,整体没有发生破坏;罕遇地震作用下隔震支座滞回曲线均匀饱满,支座没有发生损伤。隔震技术能很好的在大型复杂博物馆结构中应用。