钢管混凝土柱-钢梁-轻钢主次框架振动台试验研究

为了增加轻钢框架结构的应用范围，基于主次结构的理念，提出了以钢管混凝土柱-钢梁-斜撑为主结构并形成主要抗侧力体系，以主要承受自身竖向荷载的轻钢框架为次结构的结构体系，其中轻钢次框架以循环嵌套的方式与主结构相结合。为研究轻钢次框架的结构形式、钢管混凝土柱-钢梁连接节点、次框架采用预制装配式楼板对主次框架结构损伤特征和抗震性能的影响，按7度0.1g设计并制作了2个按1∶3缩尺的6层钢管混凝土柱-钢梁-轻钢主次框架结构模型。对2个模型分别进行振动台试验，分析了其动力特性和地震响应。试验结果表明：2个缩尺模型在7度0.1g罕遇地震作用下均无明显破坏现象，在8度0.2g极罕遇地震下的最大层间位移角分别达到1/28和1/35,但主要结构构件未出现明显损伤；次框架采用铰接梁柱节点并取消第3层钢柱可明显减小水平地震对次框架受力的影响，且可提高装配率、降低造价；刚性法兰连接节点可确保双向水平地震下钢管混凝土柱端先屈服，能满足连接节点更强的抗震要求；经过构造措施加强的次结构预制楼板与边钢梁有明显的组合空间作用，可对边钢梁扭转形成有效约束。     

某超高层钢管混凝土柱框架-核心筒结构的抗震设计

通过一超高层钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构的抗震设计,给出结构的抗震性能分析结果及薄弱环节的加强措施。抗震设计除采用常见的小震分析方法和指标外,还研究中震下构件抗力与地震作用的关系,并与大震动力弹塑性时程分析的损伤情况进行比较。通过抗震设计发现,结构的层间位移角变化率反映弯曲型变形结构的竖向刚度变化,刚度急剧变化处的剪力墙在大震下易出现损伤;构件抗震富余承载力与地震效应之比揭示了结构的薄弱环节,钢管混凝土柱具有较高的富余抗力,而核心筒底部在拉弯内力下该比值偏低,大震下核心筒出现明显受拉损伤。     

方钢管混凝土柱框架试验研究

将钢管混凝土柱应用于IMS体系，并建立了—1： 3缩尺比例的细石混凝土框架模型，通过振动台试验，得出了其小震下的抗震能力。     

高层胶合木框架-混凝土核心筒结构振动台试验研究

为研究高层胶合木框架-混凝土核心筒结构的抗震性能,设计制作一个缩尺比例为1∶3的12层高层胶合木结构模型,并对模型开展振动台试验。试验中考虑了7度多遇至9度罕遇烈度水平,得到不同水准地震作用下模型的加速度响应、位移响应和层间剪力分布等,并基于白噪声扫频结果确定模型的动力特性。试验结果表明,高层胶合木框架-混凝土核心筒结构模型的主要破坏集中于混凝土核心筒,胶合木框架的损伤相对有限。模型具有良好的耗能能力,罕遇地震作用下模型的阻尼比均超过10%。模型的各楼层加速度放大系数在0.5～3.0,结构顶层的加速度放大系数明显高于其他楼层。7度多遇地震作用下,模型的最大层间位移角在多数工况下均能满足现行规范的规定,说明高层胶合木框架-混凝土核心筒结构具有良好的抗侧刚度。在8度～9度罕遇地震作用下,模型并未出现倒塌破坏,说明高层胶合木框架-混凝土核心筒结构能满足“大震不倒”的抗震设防目标。     

斜钢管混凝土柱框架-核心筒-伸臂桁架结构抗震性能研究

为明确钢管混凝土(CFT)柱框架-核心筒-伸臂桁架混合结构的抗震性能,结合典型工程“青岛海天中心”,采用MARC有限元软件对该结构体系进行抗震性能分析。分别进行了多遇地震、设防地震及罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析。结果表明：设置斜CFT框架柱可有效控制结构顶点位移,罕遇地震作用下,最大顶点位移较直CFT框架柱结构的降低约76.6%;斜CFT柱使地震剪力由核心筒向框架转移,转移后的地震剪力更接近双重抗侧力体系的设计要求,即在多遇地震作用下框架部分至少承担结构总底部剪力的20%;同时,结构倾覆力矩的变化与剪力相反。设置斜CFT框架柱的结构可充分利用材料性能,在发挥相同抗侧力作用情况下能取得较好的经济效益。在此基础上,对结构进行基于增量动力分析(IDA)的地震倒塌易损性分析,确定了结构塑性发展路径为连梁、核心筒底部、框架柱底端、伸臂桁架。易损性分析结果表明,CFT框架柱斜置未对结构抗震倒塌安全储备产生不利影响,依然表现出优异的抗地震倒塌能力;结构变截面楼层部分的连梁和周围墙底塑性损伤最为严重,在设计中应对其进行加强。     

装配式方钢管混凝土柱框架-条板复合墙结构足尺振动台试验研究

为研究装配式方钢管混凝土（CFSST）柱框架-条板复合墙结构的抗震性能,对一个两层房屋足尺模型实施了振动台试验,分析了模型在不同工况下的损伤累积过程,研究了模型动力特性和地震响应的变化规律。结果表明：随着地震波峰值加速度的增大,模型自振频率逐渐降低;在地震波峰值加速度为0.7g前阻尼比逐渐增大,之后略降;楼层加速度放大系数介于1.2～1.8之间,且呈降低趋势。模型在8度基本、8度罕遇地震动作用下的最大层间位移角满足规范限值要求,且残余位移较小。模型内力变化具有阶段性特征：在墙板裂缝贯通前,条板复合墙是主要的抗侧力构件,而CFSST柱框架内力较小;裂缝贯通后,条板复合墙通过内部的摩擦错动一定程度上耗散了台面振动能量,是主要的耗能构件;最终条板复合墙裂解为多个单一条板,但仍具有较强的抗倒塌能力。总体上,条板复合墙和CFSST柱框架变形协调,共同工作性能良好,且墙体拉结措施可靠,符合规范要求。     

钢管混凝土剪力墙-板结构振动台试验研究

为研究钢管混凝土剪力墙-板结构体系的抗震性能,对一个比例为1∶8的结构缩尺模型进行模拟地震振动台试验,得到试验模型在4个不同强度水平地震作用下的损伤和位移等宏观地震反应。试验结果表明:结构在多遇地震作用下表现出较大的抗震刚度,在罕遇、极罕遇地震作用下弹塑性发展充分,表现出良好的抗震延性,满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防标准;钢管混凝土剪力墙构件在试验过程中未发现损坏,是结构良好延性的保证;板-墙连接节点是结构抗震的薄弱部位。在试验基础上,分别建立新型板-墙结构和传统板-墙结构两个分析模型,进行数值模拟分析对比。结果显示新型板-墙结构在地震作用下刚度退化更慢,极限承载力更高,延性发展充分,具有更好的抗震性能。     

钢筋混凝土异型柱结构振动台试验研究

分别输入不同加速度峰值的EL CENTRO波、上海人工波和南海波 ,对 15层 1∶7缩尺的钢筋混凝土异型柱结构模型进行了模拟地震振动台试验研究。通过试验现象分析、模型试验地震反应研究和结构弹塑性地震反应分析 ,得出有关钢筋混凝土异型柱结构抗震性能的若干结论     

某超高层钢管混凝土框架-核心筒结构设计计算

某超高层钢管混凝土框架-核心筒结构建筑总高度为215m,核心筒高宽比为11.2,结构位于风荷载较大、地震作用也较大的地区,针对建筑的功能要求和所处地区的特点,介绍了结构体系选型、整体弹性计算、整体稳定性分析、分阶段施工模拟、混凝土收缩和徐变的影响分析,以及结构动力弹塑性分析等多方面的计算内容和相关分析成果.本文有关计算...     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明:震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

Shaking table test on hybrid structure with SRC frame and steel frame strengthened concrete core tube

针对工程中采用的钢梁SRC柱框架-型钢混凝土核心筒混合结构的抗震性能进行了试验研究。设计并完成了一幢17层的1∶10模型结构,并对其进行了不同地震工况下振动台试验。分析了该结构体系固有动力特性以及在不同类型、不同强度水准的地震动输入下位移、速度、加速度响应及破坏机理;研究了布置于钢筋混凝土核心筒内的型钢框架对结构整体抗侧能力及变形性能的影响。结果表明：在不同类型、不同强度的地震动作用下,该结构体系的破坏始于型钢混凝土核心筒与外部钢梁SRC柱框架连接节点处,而后向核心筒体内部连梁发展,最终扩展到核心筒体。在核心筒体混凝土局部出现严重开裂破坏后,内置的型钢框架及外部的SRC钢梁框架仍处于弹性工作状态,表明该结构体系可实现多道防线的抗震设计目的且传力途径明确,抗震性能良好。     

装配式轻钢房屋科普房振动台试验研究

对单层足尺装配式轻钢科普房屋模型进行振动台试验,得到了房屋在地震作用下的动力特性,包括自振频率、阻尼比,选取2条实测自然地震波记录和1条人工合成地震波,分析了模型在不同地震作用下的地震响应,包括加速度响应、位移响应等,结果表明：装配式轻钢房屋自振频率可采用规范推荐方法进行计算;在地震作用前后,自振频率和阻尼比无明显变化,表明结构刚度无退化现象,装配式轻钢房屋在弹性阶段的阻尼比建议取0.03;结构的薄弱部位如门窗洞口、墙体端柱、过梁等连接处和墙体骨架、覆面板等主要抗侧力构件均未出现明显的变形和破坏现象,且试验结束后房屋变形可恢复;在多遇和罕遇地震作用下,结构最大层间位移角为1/836和1/124,满足我国现行规范关于结构层间位移角限值的规定,具有良好的抗震性能。     

双塔连体结构的模拟地震振动台模型试验研究

双塔连体结构是在两塔楼上部设置连体而形成的一种复杂的高层建筑结构形式,在我国实际工程中的应用越来越多,但目前对此类结构的抗震性能研究还不够全面和深入。针对一双塔连体高层建筑,进行了模拟地震振动台模型试验,并利用大型通用有限元分析软件ANSYS进行了结构动力特性和动力反应分析。结果表明,连体刚性连接节点及墙体采取的内设型钢的加强措施可以满足结构抗震要求;连体结构的连体部分对竖向振动效应的放大十分明显;应进一步加强连体桁架构件的整体和局部稳定性;开有较大洞口的楼层应采取改善延性的措施。     

高耸型钢钢筋混凝土筒体结构抗震性能振动台试验研究

为了研究高耸型钢钢筋混凝土结构抗震性能,以实际高宽比13.33的高耸型钢钢筋混凝土筒体结构为试验研究对象,提出了考虑重力完全相似模型设计方法及实现策略,设计并制作了 1∶20的试验模型,对其进行自由衰减试验及不同地震波激励下的振动台试验,获得了高耸型钢钢筋混凝土外筒体结构的阻尼比,研究了不同幅值不同地震波激励下其加速度...     

大跨隔震结构竖向地震响应的振动台试验研究

为研究大跨隔震结构竖向地震响应,首先对一大跨网架隔震结构1∶20的缩尺模型进行了振动台试验,对比研究隔震前后模型的动力特性及其在双向和三向地震动输入下的加速度及位移等动力反应,进而对大跨隔震结构的网架和一般楼层(首层和转换层)的竖向减震效果进行了分析。结果表明大跨隔震结构的网架在双向地震和三向地震输入下都具有非常明显的水平减震效果,且减震率大于一般楼层;大跨隔震结构的一般楼层基本没有竖向减震效果,而在输入地震强度比较小的情况下网架竖向加速度基本没有减小,甚至稍有放大,但随着输入地震强度的增加,网架的竖向加速度减震率逐渐提高;对于网架的竖向位移响应,基础隔震模型在罕遇地震下有较明显的减震效果。最后建立了相应大跨隔震结构与非隔震结构的有限元分析模型,并对隔震支座进行参数优化,结果表明屈重比取4%～6%时,大跨网架隔震结构具有较小的基底剪力。     

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。     

重庆高科太阳座大厦模型结构振动台试验研究

重庆高科太阳座大厦是一幢建筑外立面扭转,结构平面、竖向不规则超限的复杂超高层建筑结构,采用了钢管（型钢）混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系。外立面扭转导致外框架中竖向构件不连续,形成受力复杂的空间斜柱,进而造成结构各层平面形状、布置不断变化,以及结构扭转不规则。通过1∶25缩尺模型振动台试验,对模型结构在6度多遇、设防和罕遇地震作用下的加速度、位移等动力响应以及结构的损伤破坏情况进行观测,评价该结构体系的整体抗震性能。研究结果表明：通过增大竖向构件截面方式提高结构层高较大的楼层刚度引起了结构局部刚度突变、应力集中,致使薄弱部位转移;结构顶部塔楼的收进导致鞭梢效应明显,急剧增大了楼层变形;CFST柱-SRC梁框架的SRC梁端和节点周围加强环梁,以及RC核心筒连梁为主要损伤部位;模型在6度罕遇地震作用下能保证“大震不倒”,该结构体系具有良好的抗震性能,能够满足预设抗震性能目标。     

大跨异形钢连廊连体结构振动台试验研究

为研究高烈度区大跨异形钢连廊连体结构的抗震性能,开展1/30缩尺模型的模拟地震振动台试验。通过33个工况,分析连体结构的破坏特征、动力特性、加速度、位移和应变响应。结果表明：8度多遇和设防地震作用下,连体结构未发生破坏,自振频率无明显改变,基本为弹性状态;随着地震动强度的增大,连体结构的损伤逐渐累积,自振频率逐渐下降,主楼和附楼I的加速度放大系数逐渐减小,钢连廊与附楼I连接处发生微小裂缝,钢连廊跨中的竖向加速度放大系数先减小后增大,同时钢连廊对竖向振动放大效应明显,且带有明显的扭转反应;8度罕遇地震作用下,主楼和附楼I的剪力墙、框架柱出现裂缝,钢连廊与附楼I连接处的破坏加剧,其竖向自振频率下降了3.37%。连体结构的薄弱处位于钢连廊与附楼I的连接处,该处发生局部锚固破坏。连体结构的层间位移角未超过抗震规范的限值,满足“小震不坏”和“大震不倒”的抗震设防要求。     

翼墙-框架结构振动台试验研究及有限元分析

为研究翼墙-框架结构在地震作用下的抗震性能和加固效果,进行了一个缩尺比为1∶4的翼墙-框架结构模型振动台试验,得到了结构在烈度为7度的多遇、设防和罕遇地震以及8度、9度地震动作用下的动力特性、动力反应和宏观破坏模式。研究表明:翼墙根部首先受到往复拉压破坏,框架柱得到有效保护,实现了多道抗震防线的目的;梁端出现大量裂缝,基本实现了"强柱弱梁"屈服机制,而纯框架数值模型则呈现典型的柱铰破坏机制;纯框架模型的底层层间位移角显著大于上部各楼层,翼墙-框架模型各楼层的层间位移角大小基本一致,层屈服机制得到有效避免。     

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。