带叠层桁架转换层高层建筑结构整体模型振动台试验研究

上海裕年国际商务大厦为带巨型叠层桁架转换层的高层建筑结构,属于复杂高层建筑结构。预应力混凝土叠层转换桁架的跨度和其所承受的竖向荷载均很大,是整个结构设计和施工的技术关键。为了研究该结构的整体抗震性能,进行了一个1:25 缩尺模型的振动台试验,研究了模型结构的动力特性,以El Centro波、Pasadena波和Shw2002波为输入地震波,分别按设防烈度7度多遇、基本、罕遇、超罕遇以及8度罕遇、超罕遇地震作用进行试验,研究了模型结构在各阶段地震作用下的加速度、位移和应变反应,以及结构的破坏形式和破坏机理。试验结果表明,模型结构能满足7度抗震设防的“小震不坏”和“大震不倒”的设计要求,8度超罕遇地震作用下结构仍不倒塌,结构具有良好的抗震性能。在7度多遇、基本以及罕遇地震作用下,预应力混凝土叠层转换桁架基本处于弹性状态。图15表4参7     

传统风格建筑钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

为了研究传统风格建筑钢筋混凝土框架结构的整体抗震性能,设计了比例为1/4的典型单层歇山屋顶框架结构缩尺模型,并进行了振动台试验研究。介绍了试验模型的设计与制作、相似比的确定以及配重的布置等,描述和分析了模型结构在7度多遇、设防、罕遇地震,8度设防、罕遇地震和9度罕遇地震阶段的试验破坏过程和动力特性、加速度及位移反应。同时,采用PMSAP计算软件对原型结构进行了弹性和弹塑性时程分析。结果表明计算结果在弹性阶段与试验结果比较符合,而在结构屈服后,两者的结果相差较大。最后,给出了该类结构的主要破坏部位,为传统风格建筑的结构设计提供了思路。     

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。     

Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能试验研究

为研究Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能,在已完成的1∶2缩尺3层模型结构振动台试验的基础上,重新设计了耗能梁段,并对该结构再次进行振动台试验。试验中选取El Centro波、Taft波和兰州波作为地震动输入并考虑7度多遇到9度罕遇的地震水准,分析了结构在水平地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应、应变响应、剪力分布等,并与已有试验结果进行了对比。通过ABAQUS建立了有限元分析模型,与试验结果进行对比。结果表明：该结构在多遇地震作用下处于弹性状态,在罕遇地震作用下表现为耗能梁段的局部破坏;耗能梁段破坏后,结构刚度大幅下降,但未发生倒塌;在多遇地震和罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角满足抗震规范层间位移角限值的相关要求;在罕遇地震作用下,耗能梁段进入塑性状态而进行耗能,其他构件仍保持弹性状态;所建立的有限元模型可以有效模拟振动台试验结果。     

特别不规则体型高层钢结构地震模拟振动台试验研究

通过对一特别不规则体型高层钢结构进行了1/12整体模型地震模拟振动台试验,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,并根据试验结果和相似理论,推导、分析了原型结构的地震反应。最后对原型结构的抗震设计提出了一些改进建议。     

超高层结构整体模型振动台试验研究

本文采用微粒混凝土设计制作了深圳商隆大厦主楼１：２５比例的整体模型．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振动台上进行了试验。研究了模型结构的动力特性,以及在７度多遇、７度基本、７度罕遇、８度罕遇烈度地震作用下的加速度、位移和应变反应,研究了结构的破坏形式和破坏机理。     

某高度522m超高层结构振动台试验与理论分析研究

为验证8度抗震设防烈度区某522 m超高层结构的抗震性能,设计并制作了1/40缩尺结构模型,通过模拟地震振动台试验,研究结构在8度多遇、设防、罕遇地震作用下的动力特性,考察其在单向和三向地震动输入下的变形及损伤情况。此外,采用ABAQUS软件对结构进行了8度罕遇地震作用下弹塑性时程分析,考察了结构动力特性和位移反应,分析结构的损伤状态和薄弱部位,并与振动台试验结果对比。结果表明,该结构采用的巨型柱、巨型斜撑与环带桁架的外框筒和型钢-混凝土组合结构核心筒形成的双重结构抗侧力体系,具有较好的稳定性和结构效能,该结构在8度(0.3g)罕遇地震作用下未发生倒塌,能够很好地满足“小震不坏、大震不倒”的性能要求。     

大型火电厂钢结构主厂房铰接中心支撑框架体系的振动台试验研究

为获得铰接中心支撑框架结构体系的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某大型火电厂钢结构主厂房横向最不利一榀的煤仓间部分为原型,按1∶12缩尺比例设计制作了试验模型,并对其进行了14种地震工况下的模拟地震作用振动台试验。得到了模型结构的动力特性、阻尼比及其在8度多遇、基本和罕遇烈度下的加速度和位移响应等。结果表明:8度多遇地震作用前后结构第1阶频率为4.59Hz,8度罕遇地震作用后,第1阶频率减小为4.40Hz,但梁柱仍然完好,仅有个别支撑和节点板出现了微小的平面外变形。依据试验与有限元分析结果,推算出试验原型结构在三种地震(E l Centro、CholamShandon、人工地震)的多遇烈度以及人工地震的罕遇烈度下,层间位移角均满足我国现行抗震规范要求。该体系在高烈度区也可具有良好的抗震性能。     

某超限高层住宅整体结构模型振动台试验研究

武汉世茂锦绣长江A2地块的1-3号超高层住宅楼属超限高层建筑工程。为研究在地震作用下的抗震性能,对其进行了缩尺(1/30)整体模型的振动台试验,研究了模型结构的动力特性以及在6度多遇、6度基本烈度、6度罕遇和7度罕遇地震作用下的动力反应。观察裂缝出现和发展情况,研究结构的破坏形式和破坏机理,指出该结构的薄弱部位,并提出设计改进建议和构造加强措施。     

大底盘双塔楼连体结构抗震试验研究

通过对大底盘双塔楼、连体和带转换层高层建筑结构的1/20整体模型模拟振动台试验,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在设防烈度为7度多遇、基本、罕遇和8度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式。根据试验结果和相似理论,推导、分析了原型结构的地震反应,并与结构计算分析结果进行了比较,揭示了地震作用下该结构的受力性能和特点。     

基于试验测量的高层结构整体抗震损伤评估

结构的损伤模型可以从材料、构件和整体三个层次研究。整体结构损伤模型主要以结构整体为研究对象,从结构的整体反应参数变化研究结构整体性能的变化规律,并对在地震作用下结构的损伤、抗震性能进行分析。结构损伤时物理参数的变化,必将引起动力参数的变化。因此可以通过动力测试来捕捉结构动力参数的变化,如:结构损伤前后固有频率、模态振型和阻尼的变化,可以进行结构损伤诊断。结合在同济大学土木工程防灾国家重点实验室做过的几十个模拟地震振动台试验测试结果,统计和总结地震作用下高层建筑结构自振频率与阻尼比的变化规律,提出了一种新的损伤模型与损伤指标。该损伤模型综合考虑了高阶振型、振型参与系数、结构自振频率、阻尼比等影响因素。最后,用该损伤模型和损伤指标对其中3个典型的高层建筑结构模型模拟地震振动台试验数据进行验证,结果表明:该损伤模型与试验现象基本吻合。可对既有工程结构快速准确地进行动力损伤识别与评估。     

某既有钢结构人行桥的动力特性分析

介绍了对一座钢结构人行桥进行的全桥动力测试,并对结构的动力特性进行了分析。利用有限元计算软件进行了结构模态分析,通过参数分析找到了各参数与结构振动频率之间的关系。基于这一关系以及实际动力测试结果,通过对有限元模型参数进行一系列修正,建立起可用于该结构加固改造前后状态评估的基准有限元模型。该方法以及参数分析后得到的相关结论可为类似结构的设计与加固改造提供借鉴。     

材料阻尼对钢筋混凝土框架结构动力响应影响分析

介绍应力相关复阻尼模型求解结构动力响应的方法;并在时域内考虑阻尼是一个变量,采用应力相关复阻尼模型计算一个钢筋混凝土框架结构的动力响应和结构的材料阻尼值,按相同的阻尼比,采用黏性阻尼模型计算了同一个钢筋混凝土框架结构的响应,并将结果进行对比,分析两种不同的阻尼模型对结构动力响应的影响。结果表明,结构的材料阻尼值都表现出随应力增长而增大的特性,该特性有利于增加结构的耗能,且能有效抑制结构振动响应振幅;采用不同类型的阻尼对结构响应影响很大。     

地铁车站结构振动台试验及地震响应的三维数值模拟

利用FLAC3D对典型地铁车站结构振动台模型试验进行三维数值模拟,所建立的计算模型包括:(1)计算区范围与模型箱尺寸一致;(2)采用Davidenkov模型描述模型土的非线性变形特性,而结构模型采用弹性模型;(3)由于不考虑模型箱在振动过程中的变形,因此动力边界条件取为加速度边界;(4)地震荷载的输入与试验时地震波输入一致。计算结果包括模型土和车站结构的加速度响应规律、车站结构的动应变以及土–结构间的动土压力。计算结果与振动台试验结果吻合较好,说明采用的方法能较好地模拟模型土的动力特性,反映车站结构的动力响应及土与地铁车站结构间动力相互作用的规律。该研究工作能为建立典型软土地铁车站结构地震响应的三维计算方法提供基础。     

结构性能退化的评估和贝叶斯动态预测

 结构性能的退化影响因素复杂、时间跨度长、不确定性大，其预测不可避免地要考虑具体结构的实际情况，即在一般规律认识的基础上，不断利用在具体结构生命周期中得到的新信息，更新对结构未来性能退化的预测，进而得到更确切合理的可靠度分析和决策。基于这一思路，引入贝叶斯动态模型理论，设计模型结构，用于结构性能退化的预测。同时，根据结构性能退化的多阶段特点和目前工程实践可获取的结构检测信息的实际情况，提出状态指标的概念，用于描述结构性能退化。计算实例验证贝叶斯动态预测的优越性及信息更新对结构性能退化预测和寿命评估的影响，同时说明状态指标具有简便实用的特点。     

结构性能退化的评估和贝叶斯动态预测

结构性能的退化影响因素复杂、时间跨度长、不确定性大,其预测不可避免地要考虑具体结构的实际情况,即在一般规律认识的基础上,不断利用在具体结构生命周期中得到的新信息,更新对结构未来性能退化的预测,进而得到更确切合理的可靠度分析和决策。基于这一思路,引入贝叶斯动态模型理论,设计模型结构,用于结构性能退化的预测。同时,根据结构性能退化的多阶段特点和目前工程实践可获取的结构检测信息的实际情况,提出状态指标的概念,用于描述结构性能退化。计算实例验证贝叶斯动态预测的优越性及信息更新对结构性能退化预测和寿命评估的影响,同时说明状态指标具有简便实用的特点。     

板梁柱体系的动力分析与优化设计

基于ANSYS动力分析以及优化模块,在考虑动荷载的结构响应下,对板梁柱体系进行优化设计。建立2榀3层板梁柱体系模型,输入地震位移谱,建立动力学模型,分析动力响应。然后以结构的最大响应加速度为优化目标,以结构的最大主应力和截面的变化范围为约束条件,对结构体系截面的几何尺寸进行优化。该结果直观、可靠,可供进一步分析研究和设计参考。     

工作荷载与地震作用下直接空冷结构体系模型试验研究

直接空冷结构体系是火力发电厂随着空冷工艺出现而形成的一类特殊工业建筑,结构体系及其受力性能复杂。取1/4子结构,模拟边界条件,按1:8缩尺比例制作模型进行风机扰力和地震作用下的试验研究。测试了结构的动力特性,结构与风机的共振点,结构在不同风机转速和风机开启状况下的幅频曲线以及结构构件的动应变。选择ElCentro波对模型进行拟动力试验。得到了结构的动力反应,分析了结构自振频率与阻尼比变化、变形性能、滞回性能和破坏模式等,给出了骨架曲线及其特征点。采用SAP2000有限元程序进行数值计算,分析结果与试验结果基本吻合。研究表明扭转振动是直接空冷结构体系的主要振型,应该考虑振型耦合;风机多点谐振激励引起的结构振动响应较小,风机低频运转对结构的影响大于高频运转对结构的影响。直接空冷结构体系为单道防线体系,大震下结构系统进入非线性后,设备系统能够保持弹性工作状态,结构易形成柱铰破坏机制。     

Calibration of Structural Models Using Fuzzy Mathematics

Abstract: A calibration model is presented that quantifies the uncertainties associated with structural free vibration analysis. System identification objectives and fuzzy set mathematics are integrated to formulate an analysis methodology that enables the a priori prediction of the most probable sources of modeling error. By first developing fundamental fuzzy sets defining uncertainty in structural parameters such as stiffness and design loading, higher-level fuzzy sets governing dynamic behavior are obtained using the vertex method. Uncertainty in the dynamic parameters (natural frequency, frequency ratio, and structural response) are each represented using fuzzy mathematics, where membership functions are determined by performing multiple dynamic analyses involving confidence levels of model assumptions. A numerical example is presented to demonstrate the calibration model for a 13-story steel structure located in San Jose, California. Results show that the calibration model is capable of quantifying uncertainties in structural properties and behavior without requiring the measured data necessary for conventional system identification procedures.     

脱硫塔结构的有限元分析及动力简化计算

利用有限元方法对某电厂烟气脱硫吸收塔进行结构计算分析,得到塔体的频率、振型等动力特性,然后对塔体结构建立等效简化地震反应分析模型.分别对实体模型和简化模型输入地震波,进行动力分析,研究塔体结构的抗震性能,数据比较表明:实体模型与简化模型的地震反应吻合较好.建议在设计脱硫吸收塔结构时可采用此简化方法对其进行地震作用的计算分析,以满足工程设计的实际需要.