两层轻型木结构足尺房屋模型模拟地震振动台试验研究

轻型木结构房屋在既往的地震中表现出良好的抗震性能,同时也存在某些方面的不足。对一个两层、足尺、长宽高为6m×6m×6.3m的木框架房屋进行了67个工况的振动台试验,考虑了一层横墙的门洞宽度变化和结构平面布置不对称等研究参数。试验结果表明:在0.2g以下的地震中,模型处于弹性状态;在0.55g的地震中,即使经过多次重复地震,并且一层开洞率达到60%,模型结构仍然不会发生倒塌;结构布置不对称时,结构的加速度和位移反应均较对称结构强烈,并且存在明显的扭转效应。对称结构在0.1g、0.2g和0.4g的地震中,模型结构的最大层间位移角约为1/500、1/250和1/80。试验研究的结果表明,与模型结构类似的对称轻型木结构房屋能够满足我国建筑抗震设计规范(GB50011-2001)中的8度抗震设防要求。     

古建筑木结构屋盖振动台试验及数值模拟

以殿堂型木结构屋盖为研究对象,通过振动台试验以及ANSYS数值模拟对屋盖的动力响应进行研究,分别得出其在不同工况作用下的加速度最大响应值以及其整体结构的动力放大系数,并将振动台试验数据与数值模拟结果进行比较。研究表明：随着地震作用的增大,屋盖加速度峰值随之增大,整体结构的动力放大系数减小;动力放大系数试验值比ANSYS...     

新型轻钢结构足尺房屋模型振动台试验及有限元分析

Websteel轻钢龙骨结构体系是一种轻质、节能、环保且施工快捷、方便的冷弯薄壁型钢结构体系,适用于低、多层建筑。为了解该结构体系的动力特性及抗震性能,对该体系两层足尺房屋模型进行振动台试验,研究结构在不同输入波、不同烈度水准下的地震响应。采用有限元方法对该结构模型进行动力计算分析,并与试验数据进行对比。有限元分析与试验结果基本一致,表明分析方法的有效性,为该结构体系的计算、设计提供了相关数据和参考。     

轻型木结构房屋足尺模型低周反复加载试验研究

通过9个轻型木结构房屋足尺模型(墙角无抗拔锚固件)和1个单片木框架剪力墙的低周反复加载试验,研究整体轻型木结构房屋中底层墙体的破坏模式及抗剪强度、位移、刚度、延性和耗能等力学性能指标。试验表明:在水平荷载作用下整体房屋中的墙体破坏主要发生在钉连接处,墙骨柱上拔较小,墙体的极限承载力约为设计值的2.6至3倍;整体结构中上部墙体和竖向荷载的共同作用虽能提高底层墙体的刚度,但同时也降低了其极限位移与屈服位移,使其耗能性能变差。单片墙体试验结果与整体结构中的墙体试验结果有较大区别,研究结果表明:房屋的整体作用不仅可以有效限制墙骨柱的上拔,还能提高墙体的极限承载力,并能使其更好地发挥抗震性能。建议在设计中考虑房屋的整体作用,减少抗拔锚固件的设置。     

集成式铝合金结构房屋产品足尺试验研究

介绍了一种新型装配式金属结构——集成式铝合金结构房屋,进行了一系列的铝合金房屋性能试验,包括抗风压性能试验、梁的变形性能试验和墙板平面变形性能试验,并对试验结果进行了分析研究。通过ABAQUS建立节点模型得出了半刚性节点刚度值,建立3D3S结构模型输入得出了半刚性节点刚度值,计算了结构在风荷载作用下的变形,并与风压试验所得结果进行了对比分析,验证了墙板、屋面板存在蒙皮效应,提高了铝合金房屋的整体刚度。     

西安钟楼木结构模型振动台试验研究

以西安钟楼为研究对象,对其缩尺比例为1∶6的简化模型结构进行了地震模拟振动台试验,得到了模型结构在不同地震波、不同峰值加速度下的加速度响应、位移响应和破坏形态。通过分析各层测点在白噪声激励下的频率响应函数,得到了结构动力特性及其变化规律。基于试验结构模型的动力响应得到了结构剪力分布特征。试验结果表明:模型在经历了强烈地震作用后,破坏主要集中在斗栱和榫卯节点处,梁柱等主要构件未见明显损伤,具有良好的抗震性能;与钢筋混凝土结构和钢结构相比,模型结构的自振频率小、阻尼比大,模型结构震后的1阶频率下降了21%,1阶阻尼比增加了62%;模型各层的动力放大系数基本都小于1,模型具有良好的减震作用;模型的最大层间位移角发生在斗栱层,最大值为1/22,具有良好的变形性能;因为结构的质量和刚度沿高度分布不均匀,层间最大剪力在2层突然减小;在整个试验过程中,结构未发生扭转,有利于结构的抗震。     

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。     

钢框架内嵌ALC双拼板足尺模型振动台试验研究

ALC双拼板是一种新型小尺寸拼接装配式墙板类型,采用角码连接,多用于内隔墙。通过相邻墙面安装有装配式ALC双拼板和条形板的钢框架足尺模型振动台试验,分别对两种板材及其连接件的抗震性能进行对比研究。结果表明：ALC双拼板与条形板这两种围护结构具有基本相同的良好抗震性能;整体围护结构在地震过程中损伤较小,自振频率降低幅度有限,ALC墙板对钢框架的侧向刚度有提高作用;ALC双拼板和条形板的加速度放大系数增加幅度和位移响应均较小,墙板基本处于弹性阶段,未发生明显破坏;角码连接件在地震过程中起到了限位及固定墙板的作用,材料未进入屈服状态。研究结果为装配式ALC双拼板围护结构的工程推广和应用提供了可靠的试验研究依据。     

低层双面叠合夹心保温剪力墙结构足尺振动台试验研究

在双面叠合剪力墙结构中集成夹心保温材料,设计形成适用于低层建筑的双面叠合夹心保温剪力墙结构,该结构具有构件生产和施工优势,具有应用推广前景。为研究该体系的抗震性能,对一栋两层两开间足尺模型进行地震振动台试验,分析结构在不同工况下的损伤累积过程,研究试验模型动力特性和地震响应的变化规律。试验表明,该结构在7度多遇、7度设防地震作用下基本保持完好,在7度罕遇、8度罕遇、9度罕遇地震作用下,试验模型自振频率出现一定下降,外观出现裂缝并随着地震作用的增强而不断发展,但结构没有明显的破坏现象,基本性能稳定。试验模型能够满足现行抗震规范三水准的设防要求,在低层建筑中具有一定的应用优势。     

新型装配式木结构墙板热工性能试验及数值模拟研究

提出一种新型装配式木结构墙板——燕尾榫接板式木结构墙板,对其热工性能进行试验和数值模拟研究。为探究木结构墙板的热工性能,制作出5种墙板试件,并利用控温箱-热流计法对其平均传热系数进行测定。此外以5种夹心保温材料为参数,对墙板热工性能进行理论计算,并在ANSYS中建立了5种有限元模型,模拟分析复合墙板热工性能,将试验结果与节能标准限值以及理论计算值、模拟计算值进行对比,发现:此种墙板内部填充绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)板时可满足严寒、寒冷地区农村或城镇住宅节能标准;试验值与两种计算值一致性较高,互相验证了该墙板热工性能研究结果的可靠性。最后利用ANSYS模拟了15组填充不同厚度XPS板的墙板热工性能,并提出推荐热阻计算式。     

屈曲约束支撑铰接框架足尺模型模拟地震振动台试验

对屈曲约束支撑铰接框架结构体系特点和抗震性能进行分析,并进行一个足尺屈曲约束支撑铰接框架结构模型模拟地震振动台试验研究。通过试验,分析不同强度地震作用下屈曲约束支撑铰接钢框架结构的动力特性、加速度反应、位移反应和破坏特征。振动台试验和研究结果表明:在强地震作用下(加速度峰值为1.20g),屈曲约束支撑交接框架结构层间位移角为1/100,屈曲约束支撑有明显的屈服变形,但没有发生屈曲现象,且整体结构中框架梁、框架柱仍保持弹性状态。理论和试验表明:屈曲约束支撑铰接框架结构可以在地震区使用。     

碟形弹簧竖向隔震结构振动台试验及数值模拟研究

提出了一种组合式碟形弹簧竖向隔震支座(DSB),性能试验结果表明,DSB具有较低的竖向刚度和20%左右的竖向等效阻尼比。采用不同地震波进行了1/2比例的基础固定模型及DSB竖向隔震模型振动台试验,试验结果表明,DSB的竖向隔震效果显著,随着输入地震加速度幅值的增加,DSB竖向基础隔震模型的隔震层发生较大的竖向变形,而上部结构的层间相对位移变化不大,输入加速度幅值为0.4g时DSB竖向隔震模型的加速度反应降低了50%以上,结构顶层的位移反应降低了40%以上,具有明显的竖向隔震效果。最后利用有限元分析软件,采用时程分析法对相同工况时模型结构的地震反应进行了数值分析,并与振动台试验结果进行了对比,两者吻合较好。     

半刚性连接组合梁框架足尺模型模拟地震振动台试验

为了研究半刚性连接组合梁框架在地震作用下动力特性以及破坏模式,为半刚性框架抗震设计及在地震区的使用提供依据,进行了1个足尺半刚性连接组合梁框架结构模型振动台试验研究。通过试验,分析了小震、中震和大震作用下半刚性连接组合梁框架结构的动力特性、位移反应、加速度反应、半刚性组合节点内力反应、结构破坏模式。研究结果表明:半刚性连接组合梁框架具有较好的抗震性能,在罕遇地震作用下(1.20g),整体结构仍然没有明显损坏,结构破坏形式为半刚性组合节点和柱脚处产生较大塑性变形,半刚性连接框架结构完全可以在高抗震设防烈度地区使用。对试验框架建立有限元分析模型,进行结构的非线性动力时程分析,计算结果与试验结果较为接近。     

S350冷弯薄壁型钢住宅足尺模型振动台试验研究

设计了两栋二层S350冷弯薄壁型钢龙骨体系住宅结构的足尺模型,其外墙覆面板分别采用OSB板和带肋波纹钢板,内墙覆面板均采用石膏板。分别对两个模型进行了振动台试验,试验选取3条实测地震波记录和1条人工合成波,加载工况按照峰值加速度的大小,从7度多遇到9度罕遇的烈度水平。试验结果表明,结构的破坏均发生在连接部位和墙板的局部区域,主要破坏模式表现为螺钉的脱落、石膏板的局部破裂、带肋波纹钢板的脱离以及模型底层墙体的交叉钢带屈服破坏,钢龙骨基本完好。在9度罕遇地震作用下,整体结构的水平刚度虽然有大的削弱,但建筑物无倒塌危险,表明采用此两种双面覆板构造复合墙体的模型结构在试验的地震烈度水平下能够符合我国抗震设防"大震不倒"的要求。建议在结构设计时要关注门、窗部位的局部加强和螺钉连接的可靠性。     

传统楼阁式木结构塔振动台试验研究

以7层传统楼阁式木结构塔为研究对象,对一个缩尺比例为1/5的木塔模型进行了振动台试验。试验中考虑了7度多遇至8度罕遇烈度水平,得到了不同水准地震作用下结构的加速度响应、位移响应和层间剪力分布等,并运用模态分析和系统识别理论识别了结构的动力特性。研究结果表明:模型结构1阶模态阻尼比大于10%,加速度放大系数在0.5~1.0之间;模型结构最大位移角发生在柱架层,7度基本地震作用下结构最大层间位移角为1/52,震后结构自振频率没有明显降低;7度和8度罕遇地震作用下最大层间位移角分别为1/24、4/91,震后结构1阶频率下降了17%,模型仅在局部散斗和栌斗处发生横纹劈裂和梁柱榫卯节点轻微拔榫,其余构件未发现明显破坏,说明传统木结构具有良好的抗震性能。     

三层足尺分层装配支撑钢框架结构的振动台试验研究

为探究分层装配支撑钢框架体系在真实地震动力作用下的响应与性能,以某3层足尺房屋钢框架结构为研究对象,输入不同水准下的3条地震波进行振动台试验,分析了结构动力分步损伤行为、主（余）震层间变形、残余位移响应及其柔性支撑的可修复性。研究结果表明,结构满足我国规范对于抗震安全性的要求。在罕遇地震作用下,结构损伤集中于柔性支撑而主框架基本保持弹性,表现出损伤控制的特征,且震后基本无残余位移。未对支撑进行修复的结构在余震作用下的位移响应有所放大,但对支撑进行简易修复之后,结构抗震性能基本完全恢复。在超大地震作用下,主框架作为第二道抗震防线发展局部塑性变形,但震后残余位移仍然很小。柔性支撑初始是否张紧对结构初始刚度和层间位移分布有较大影响。支撑在动力作用下的突然张紧对结构产生了冲击效应,而支撑的延性可有效缓解此效应的影响。研究总体表明分层装配支撑钢框架体系应用于低多层建筑时具有优良的抗震性能与震后可恢复性。     

中国古建筑木结构模型的振动台试验研究

通过一殿堂木结构 1∶3 5 2模型的模拟地震振动台试验 ,研究了结构动力特性及地震反应的变化规律。将榫卯和斗拱的力学模型比拟为变刚度弹簧单元 ,进行了动力时程分析。结果表明 ,由于大震下柱底与础石的滑移和榫卯与斗拱的摩擦阻尼作用 ,大幅度减少了上部结构的地震响应。因此 ,中国古建筑木结构具有良好的耗能与减震性能 ,它所蕴涵的受力机理 ,对现代建筑也有一定的借鉴作用。     

内嵌砖墙穿斗木结构振动台试验研究

为研究南方地区传统砖木结构民居的抗震性能,设计制作了一个1:2缩尺的内嵌砖墙穿斗木结构模型,通过振动台试验对模型结构的破坏形态、动力特性、加速度及位移响应进行了分析.结果表明:7度多遇地震时,木构架与内嵌砖墙连接良好,内嵌砖墙显著增加了木构架的抗侧刚度,结构位移反应显著减小,纵、横向最大位移角分别为1/1360和1/1...     

木结构墙体保温性能试验测定及数值模拟分析

通过试验测定和数值模拟两种方法研究常用轻型木结构墙体的平均传热系数及其在严寒和寒冷地区各气候分区中节能设计的适用性。针对两种轻型木结构墙体,研究得出未做外保温的墙体1不适用于严寒A区3层以下的建筑,采用了30mm厚的EPS外保温的墙体2适用于严寒和寒冷地区所有层数居住建筑节能设计,两种墙体均可满足北京地区居住建筑75%的节能标准要求。通过数值模拟获得的外墙平均传热系数与实测结果具有较好的一致性,该模拟方法对于其他轻质木结构复合墙体的节能设计具有一定的借鉴意义。