填充墙MTMD耗能钢框架结构振动台试验研究

为检验利用填充墙作为质量块的填充墙MTMD减震结构的实际地震反应控制效果,结合MTMD系统优化设计理论,设计了主子结构不同质量比和频率比的填充墙MTMD减震结构,以及无TMD的普通抗震框架结构,进行了锤击模态试验和不同地震输入水平下的振动台对比试验。模态分析表明,减震结构各阶周期更长,振动特性主要由第一阶平动效应控制,对第一振型的控制效果更好。振动台试验结果表明,减震结构在中大震阶段具有显著的减震效果,加速度峰值减震率在30%~60%之间,位移峰值减震率在40%~60%之间。质量比越大,频率比越接近1的减震结构,地震反应控制效果越好,且其减震能力优势更多体现在大震阶段。     

轻质填充墙框架结构抗震性能的振动台试验研究

设计与原型相似比为1/4的三层两跨轻质填充墙框架结构缩尺模型在振动台上进行不同级次地震动输入下的抗震性能试验研究。通过对比空框架和填充墙框架结构的模态测试结果,考察了填充墙对框架频率的加强效应;根据对填充墙的破坏现象及试验结果分析,研究了填充墙在主体结构破坏不同阶段的频率衰减、刚度退化情况及层间位移角、各层放大倍数变化规律,并分析了填充墙和框架协同工作的过程。研究结果表明：填充墙充当了结构抗震的第一道抗震防线,通过填充墙耗能延缓了主体结构裂缝出现的时间,但填充墙与框架主体结构的柔性连接处破坏,易造成框架柱在此处出现塑性铰,不易实现“强柱弱梁”破坏机制,成为框架结构抗震的薄弱环节。     

有无填充墙板的穿斗式木结构房屋振动台试验及对比分析

通过对不设置填充墙板与设置填充墙板的穿斗式木结构房屋进行模拟地震振动台试验,研究了穿斗式木结构的抗震性能,并对比分析了两模型结构的动力特性,及其在不同峰值加速度地震作用下的加速度放大系数、位移及最大层间位移角等动力响应。研究结果表明:两模型X向加速度动力放大系数在0.63～1.2,Y向加速度动力放大系数在0.51～0.97,说明模型榫卯挤压摩擦的耗能减震效果明显。不设置填充墙板的模型结构自振频率低、位移响应较大,扭转效应明显;设置填充墙板的模型抗侧刚度明显增大,结构自振频率增大,同时在地震激励下相对位移和层间位移角减小。两模型主体结构在大震作用下均无明显损坏,且设置填充墙板的木结构房屋具有更大的承载力和抗倒塌能力。     

边柱加强型预应力混凝土框架结构振动台试验研究

摘 要：国内的既有预应力混凝土框架结构(简称PC框架)大都是基于《混凝土结构设计规范(GBJ 10-89)》(简称89规范)进行设计,研究表明,其耗能机制为层间屈服机制。为了提高结构的抗震能力,对基于89规范设计的三层两跨空间PC框架进行了边柱加强,并完成了1:7.2缩尺模型振动台试验。试验表明：加强的边柱在地震作用下的破坏推迟,结构损伤在各楼层分布均匀,模型能够形成梁端和柱端出铰的混合出铰机制,结构整体抗震能力大大提高。此外,近场脉冲型Chi-Chi地震波对结构的位移响应影响更大,而El Centro波则更容易激发模型的高阶振型。     

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。     

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。     

跨地裂缝带支撑RC框架结构振动台试验研究

研究跨地裂缝结构在地震作用下的灾害控制措施,以一个跨越西安f₄地裂缝的5层RC框架结构为研究对象,通过对非一致性地震激励下跨地裂缝无支撑结构和不同布置形式的带支撑结构进行数值分析对比,找出了跨地裂缝结构的薄弱位置,确定了合理的支撑布置方案,并以此为依据设计并完成了一个缩尺比为1：15的跨地裂缝带支撑结构振动台试验,分析了不同工况下跨地裂缝带支撑结构的抗震性能,得到了该结构在不同地震激励下的破坏形态、动力特性和动力响应规律。研究结果表明：地裂缝的存在增大了跨地裂缝结构的动力响应,且上盘对结构的影响大于下盘;该支撑布置提高了跨地裂缝结构的抗侧刚度,减小了结构在地裂缝和地震共同作用下的动力反应;同时,支撑在结构破坏前发生屈服,其屈服变形不仅耗散了地震能量,降低了结构损伤,而且实现了多道抗震设防,使跨地裂缝结构得到了有效保护。该研究成果为跨越地裂缝结构灾害控制提供了科学依据。     

不同截面吊脚柱RC框架结构振动台试验研究

为研究山地吊脚RC框架结构的地震响应特征和抗震性能，设计并制作了一个1∶8缩尺的吊脚RC框架模型。通过振动台试验，对结构模型的破坏现象、动力特性、加速度反应、变形特征、楼层剪力和扭转效应进行了分析。结果表明：吊脚RC框架结构的吊脚层和第2层破坏明显不均匀，吊脚层破坏轻微，且坡顶短柱破坏较早，第2层柱底破坏严重，且破坏程度自坡底柱侧向坡顶柱侧递减，结构破坏主要位于吊脚层以上，最终表现为部分柱铰屈服破坏；激励水平大于罕遇地震时，吊脚层的加速度放大系数大于上部结构，楼层剪力的增大程度相对上部结构也更加显著，吊脚层变形不大，结构的最大层间位移角始终在3～4层；结构的最大层间扭转角随地震强度增加自第2层转移至吊脚层。     

配筋加强的掉层框架结构振动台试验研究

为研究《山地建筑结构设计规程(征求意见稿)》提出的配筋加强措施对掉层框架结构损伤及破坏机制的影响,分别依据《建筑抗震设计规范》(GB 50010—2010)和《山地建筑结构设计规程(征求意见稿)》设计和制作了一个6层掉层框架结构1/8缩尺模型,对比分析其振动台试验的试验现象及动力响应。结果表明:模型的加速度响应与加速度频谱和结构自身关系密切;配筋加强后模型承载力有所提高,配筋加强对结构变形的影响随地震强度的增加逐渐显著,最终变形减小,且变形形状不再明显外凹;结构掉层部分的损伤大大减轻,上接地柱的破坏程度有所改善,最大层间位移角的位置向上转移,且上部楼层的损伤程度增加;配筋加强后结构无显著薄弱层存在,表现出更好的整体性。     

页岩烧结保温砌块框架填充墙平面外振动台试验研究

利用4片足尺单层单跨页岩烧结保温砌块框架填充墙试件平面外模拟地震试验,研究在El-Centro波、Taft波、天津宁河波及Double El-Centro波等地震波作用下试件反应特点;通过频率、加速度、位移、钢筋应变反应分析填充墙与框架结构间连接构造措施对试件平面外地震反应影响。结果表明,试件墙梁或墙柱刚性连接较柔性连接频率下降慢,加速度放大系数及位移小,试件平面外地震反应小;用两条拉结带试件可明显减小其平面外地震反应。通过综合加权平均法正交分析知,对框架填充墙平面外地震反应影响因素中拉结带数量影响最大,其次为墙梁连接方式,最后为墙柱连接方式。两条拉结带、墙梁及墙柱均采用刚性连接方案试件平面外地震反应最小。     

足尺钢框架结构中楼板火灾行为数值分析

为研究受火跨位置和数量对结构中混凝土楼板火灾行为影响,基于Vulcan软件,采用厚板单元和梁柱杆单元,结合EC2材料高温本构模型,对钢框架结构中受火顶层楼板(角区格和中区格)和第二层楼板(四区格)的温度和变形进行数值模拟,分析了混凝土膨胀应变对火灾下结构中楼板受火区格变形的影响规律,考察了受火板格薄膜机理、裂缝分布和钢梁内力发展规律。结果表明:楼板温度和变形计算结果与试验结果总体吻合较好,且混凝土膨胀应变对结构中受火区格跨中变形有决定性影响,即膨胀应变取值较大时,计算变形较大;边界条件对受火板格薄膜机理和裂缝分布有决定性影响,且受火板格可分为环型、对边U型和对角U型三种薄膜机理;受火板格附近钢梁弯矩和轴力逐渐增加,且钢梁轴力增加幅度相对较大。     

中高层大开间钢筋砼异柱框架结构模型振动台试验研究

对中高层大开间钢砼异形柱框架结构１／６比例模型进行了地震模拟振动台试验。研究了人弹性,开裂,屈服直至破坏等各原地震反应,揭示了结构的动力特性及破坏形态,进而对该的抗震性能进行了分析。试验结果表明该结构体系具有良好的抗震性能。     

足尺钢框架中连续板格火灾实验研究

利用自制火灾试验炉及相关试验装置对足尺钢框架中6块(23)连续板格的受火行为进行了试验研究。简要介绍了整体结构模型、试验炉设计与试验方案情况,描述了相关试验现象及破坏特征,并对炉温、板格沿截面的温度梯度以及板格平面外与平面内位移、梁截面的温度梯度及竖向挠度等试验数据进行了分析。相关结论如下：升温阶段受火板格沿截面存在着显著的温度梯度并在降温阶段存在温度滞后现象;受火钢梁截面在升温阶段初期存在较大的温度梯度,在降温阶段趋于一致,并由于周边约束未发生断裂或局部屈曲,对比标准受火试验,抗火性能显著增强;不同位置的板格由于约束程度的差别,在火灾中的变形性能也不同;由于受火钢梁的反拱效应,受火板格的部分挠度曲线存在平稳段;对比相关文献结果,发现板格的裂缝特征与其受火强度和边界约束密切相关,与周围钢梁是否受火关系不大。     

加热炉带壁板足尺钢结构抗震性能试验研究

进行足尺的石化加热炉带壁板钢结构试件在水平反复荷载作用下的试验研究,分析了此类结构的抗震性能。记录试验现象并作数据处理,系统分析了结构的破坏过程、破坏模式和耗能机理,研究了其滞回性能,得到了骨架曲线、刚度退化、延性和耗能能力等指标。试验结果表明,加热炉带壁板钢结构具有良好的延性和耗能性能;滞回曲线饱满呈梭形;钢框架和壁板协同工作良好;加劲肋的设置改善了壁板的受力性能,延缓了壁板的屈曲,提高了壁板的承载力及刚度;结构破坏模式为柱的局部屈曲、柱脚翼缘开裂,壁板发生加劲区格内的局部屈曲;底层梁柱连接部位形成塑性铰。该试验为此类结构的进一步研究及工程应用提供了依据。     

框架结构填充墙裂缝的特点及成因研究

框架结构在我国建筑工程中应用非常广泛,但当中遇到的裂缝问题也相应较多。随着住房制度改革、房地产权多元化、房地产事业的发展以及房屋建筑的商品化,裂缝问题日益成为建筑工程管理、设计、施工、监理与质检等工程技术人员的人们话题。一旦房屋建筑投入使用之后出现明显的裂缝,有关方面责任人、用户和业主迫切希望找出产生裂缝的真正原因。了解其危害程度及安全经济的处理方案,以妥善解决由裂缝问题引起的各种纠纷。     

钢框架结构中钢筋混凝土双向板火灾试验研究

利用自行研制的火灾试验炉,进行了足尺三层钢框架结构中钢筋混凝土双向板在恒载-升温工况下的火灾试验。介绍了钢框架足尺模型与火灾试验炉的设计以及试验观测内容和方法。描述和分析了试验中板的裂缝开展及破坏特征。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土的温度分布、钢筋的温度变化以及板的平面外和平面内的变形。结果表明：火灾作用下,沿板厚存在非线性温度场及较大的温度梯度;在荷载和温度的耦合作用下,受火板顶沿板边出现密集裂缝,最终形成圆形塑性铰线,由于结构连续性及构件间的相互作用,与受火板相邻的未受火楼板板顶也出现了规则裂缝;火灾中受火板的平面外变形基本对称,最大平面外位移发生在板中心;周边相邻未受火构件对受火板有较强的侧向约束作用,导致板边未产生向外膨胀的平面内位移,而是随板挠度的增长一直向内收缩;整体结构中钢筋混凝土双向板具有较好的抗火性能。     

既有混凝土框架结构振动台试验动力特性及加速度响应

以抗震设防水平不高、抗震构造措施不足且已经服役多年的低延性钢筋混凝土框架结构1/5缩尺振动台试验模型为研究对象,为捕捉在低强度振动中砌体填充墙与主体框架开裂行为以及框架自身发生开裂导致动力特性变化趋势,采用强度小、持时短的白噪声进行扫频。采用自然激励技术和特征系统实现算法对试验加速度信号分析,识别出试验模型完备模态;采用小波变换提取各阶模态的楼层加速响应并进行分析。研究结果显示:特征系统实现算法适用于低强度振动中的动力特性识别;高阶模态对既有框架结构加速度响应贡献显著。     

足尺空腔式RC框架柱抗震性能试验研究

该文提出了一种角部螺旋箍筋约束的新型空腔式钢筋混凝土框架柱。为了验证上述新型构造的合理性和可靠性,明确该新型空腔式RC柱的抗震性能,设计了3个足尺空腔柱和1个足尺实心柱试件,开展了低周反复荷载下的拟静力试验。对比分析了空腔柱和实心柱的破坏模式、承载能力、变形能力和耗能能力,探究了空腔率和轴力对空腔柱抗震性能的影响规律。结果表明：空腔柱中的螺旋箍筋对混凝土提供了强有效的约束,使得相同轴力作用下的空腔柱延性优于实心柱,同时承载力与实心柱相当;空腔率对空腔柱的破坏模式和抗震性能具有显著影响,低空腔率空腔柱试件和实心柱试件发生了弯曲破坏且延性较好,高空腔率试件发生了弯剪破坏且延性小于低空腔率试件;轴力对空腔柱的破坏模式和抗震性能存在一定影响,低轴力试件延性更好。该文的相关研究成果可为空腔式RC框架柱的进一步发展提供重要参考。     

足尺磁流变液耗能器的性能与试验研究

磁流变液耗能器是新一代智能型耗能器,是实现半主动振动控制的理想元件.设计制作了基于土木结构振动控制的最大阻尼力约为180kN的足尺磁流变液耗能器,并试验研究了其阻尼力性能.试验表明,对于具有多励磁线圈的磁流变液耗能器,相邻线圈的电流异向时其最大电流下的阻尼力,远大于同向的情况.试验还表明,多线圈共同工作下耗能器所产生的最大阻尼力,远小于各线圈单独工作时阻尼器所产生的最大阻尼力的简单叠加,且线圈越多,减小的程度也越大.     

中国建筑文化中心振动台试验研究

本文按相似理论设计制作了中国建筑文化中心１：２０微粒砼模，并在同济大学土木工程防灾国家实验室振动台试验室的三向六自由度模拟地震振动台上进行了，研究了结构的自振特性，结构在不同烈度地震作用下的加速度、速度和应变反应，结构的破坏部位和破坏机理，其结果可作为同类