深圳愿望塔模型模拟地震振动台试验研究

本文介绍了深圳愿望塔模型模拟地震振动台的试验研究 ,其特点是 :主体结构呈等边三角形 ,主要由处于角点处的各 5根柱子承受整体竖向力、水平力及弯矩 ;结构整体基本对称 ;通过试验整体结构的层间侧移能够满足规范的要求。     

Shaking table tests on geosynthetic encased columns in soft clay

This paper presents the results of an experimental research on the behavior of geosynthetic encased stone columns and ordinary stone columns embedded in soft clay under dynamic base shaking. For this purpose, a novel laminar box is designed and developed to run a total of eight sets of 1-G shaking table tests on four different model soil profiles: Soft clay bed, ordinary stone column installed clay bed, and clay beds with geosynthetic encased columns with two different reinforcement stiffnesses. The geosynthetic encased columns are heavily instrumented with strain rosettes to quantify the reinforcement strains developing under the action of dynamic loads. The responses of the columns are studied through the deformation modes of the encased columns and the magnitude and distribution of reinforcement strains under dynamic loading. The response of the granular inclusion enhanced soft subsoil and embankment soil and the identification of the dynamic soil properties of the entire soil body are also discussed in this article. Finally, to determine the effect of dynamic loading on the vertical load carrying capacity, stress-controlled column load tests are undertaken both on seismically loaded and undisturbed columns.     

Shaking table test of a steel frame with replaceable curved knee braces

为实现钢框架结构的震后快速修复，提出了一种配置可更换弧形角撑和高强钢构件的抗弯钢框架结构。在目标水准地震作用下，结构塑性变形集中在弧形角撑上，高强钢构件基本保持弹性以降低震后残余变形，震后可通过更换弧形角撑快速修复结构。为研究所提出结构体系的抗震性能以及更换弧形角撑的可操作性，设计了1个带混凝土楼板的1/2缩尺模型进行振动台试验。试验结果表明：该模型实现了预定的损伤控制机制，能够满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的最大层间位移角限值要求；由于该模型在超罕遇水准的地震作用下可以保持较大的屈服后刚度，因此其残余层间位移角很小(不超过0.028%)，震后弧形角撑易更换；更换弧形角撑后，模型得到了一定程度的修复，但混凝土楼板开裂使得模型刚度未能完全恢复;在重复强震作用下，模型的最大层间位移角未发生显著变化，弧形角撑耗能稳定，但部分弧形角撑的最大变形有所增大，损伤在模型各局部呈现出不均匀发展的趋势。     

设置黏滞阻尼墙的钢框架结构振动台试验研究

以3层设置黏滞阻尼墙的钢框架结构为研究对象,对其进行3条地震波在不同水准下的振动台试验。通过对设置与不设置黏滞阻尼墙的两种结构动力特性和动力响应对比,分析了黏滞阻尼墙的减震效果和耗能特征及其变化规律。研究结果表明,黏滞阻尼墙是一种同时提供附加刚度和附加阻尼的被动消能减震装置,其在提供附加阻尼和附加刚度的同时可以对结构位移起到非常显著的控制作用,并且随着输入地震波峰值加速度的增大,该附加刚度逐渐减小,而附加阻尼则逐渐增大。此外,有限元分析结果与振动台试验结果的吻合度随响应对象和激励工况的不同而变化,说明了传统Maxwell模型用于模拟黏滞阻尼墙在动态力学特性方面的局限性。     

采用颗粒调谐质量阻尼器的钢框架结构振动台试验研究

通过附加和不附加颗粒调谐质量阻尼器的5层钢框架振动台试验,研究其在实际地震波以及上海人工波激励下的减震效果。通过调整不同悬挂长度（频率比）、质量比、颗粒到阻尼器壁净距等参数,分析阻尼器参数对其减震效果的影响。试验结果表明：不同地震作用下该类阻尼器均能达到较好的减震效果,其中上海人工波的减震效果最好;对于多层钢框架结构,阻尼器能够有效控制第1振型的振动,但是对于高阶振型的控制作用无法保证;当阻尼器频率与主体结构基频相同时,能够达到最优减震效果,而当二者频率不同时,依然有一定的减震效果,说明其具有一定的鲁棒性;在合适的质量比（0.66%）下,阻尼器能够达到最佳减震效果;当颗粒到容器内壁净距为1.6D~3.6D时,可使阻尼器响应最小,且减震效果较好。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

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。     

Shaking table tests on polymeric-strip reinforced-soil walls adjacent to a rock slope

This research adopts the approach to constructing reinforced-soil walls on rock slope, where the extent of reinforced zone has to be constrained since excavation of the relatively rigid zone may not be economical and may disrupt the traffic. To examine the seismic behavior of these structures, a series of 1-g shaking table tests using variable-amplitude harmonic excitations was conducted on 0.8m-high polymeric-strip reinforced-soil walls (PSWs) on rock slope under a scenario of waves with different intensities. Rock slope appeared to have a satisfactory dynamic response compared to the soil base as the rock behind the reinforced zone controls the development of active wedge failure and prevents higher amplification and progressive deformation. The results illustrated that the confining pressure and reinforcement length considerably affect the shear modulus and damping ratio. Also, it was found that in PSWs on rock with L/H ratio of 0.3 for bottom strips, the lowest facing panel, having the maximum horizontal displacements after failure, and lower maximum shear modulus (G_max), and damping ratio (D), is the most crucial one despite having the highest confining pressure representing the profound effect of L/H ratio when it equals 0.3.     

梁端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能振动台试验研究

受控摇摆式钢筋混凝土框架(CR-RCF)采用梁柱铰接节点,后张预应力钢筋提供结构整体恢复力,并采用层间阻尼器耗散地震能量、控制结构整体位移。通过模拟地震振动台对比试验,研究受控摇摆式钢筋混凝土框架的抗震性能。介绍了CR-RCF结构的摇摆机制及摇摆节点的构造形式,设计了受控摇摆式钢筋混凝土框架和常规框架两个振动台试验模型,输入El Centro地震波,得到了不同地震动峰值加速度下结构的动力响应,对比分析了两个模型的振动台试验结果。结果表明：CR-RCF结构较常规框架具有更小的抗侧刚度,故其地震加速度响应更小;CR-RCF结构设置了层间阻尼器耗能装置,地震作用下的结构整体位移得到有效控制;在经历罕遇地震作用后,仅层间阻尼器进入屈服状态,主体框架承重构件保持完好,无任何损伤,表现出优异的“免损伤”特征。     

SSI体系阻尼特性振动台模型试验研究

土与结构由于材性上的差异,其相互作用体系通常被认为是非经典阻尼体系。在振动台模型试验的基础上,研究软弱地基基础上的土-结构相互作用体系的阻尼特性问题。在递增的振动台模拟地震作用下,通过对模型体系不同部位测点的传递函数、自振频率、模态阻尼比等实测数据的对比,考察SSI体系合成模态、合成模态阻尼比的存在性及其动力非线性产生后的变化规律。结果表明,土-结构相互作用体系具有十分明显的经典阻尼特性,在SSI体系抗震设计方法中可以按经典阻尼体系考虑。     

钢筋混凝土框架结构模型振动台试验及抗震性能对比

介绍了一模型比例为1/10的12层钢筋混凝土框架结构模型振动台试验,分析了模型结构在不同地震水准下的动力反应,并利用能力谱法、改进的能力谱法、Pushover分析以及时程分析对原型结构的抗震性能进行对比分析,得到了结构在不同加速度峰值作用下的性能点、顶层最大位移值、层间侧移角以及塑性铰分布情况。结果表明,该结构在输入加速度峰值为0.1g及0.2g工况时处于弹性阶段或接近屈服。能力谱法在迭代计算过程中可能不收敛,而改进的能力谱法则可以求出结构在弹性以及弹塑性阶段的性能点和顶层侧移,但是与时程分析及试验结果比较误差较大。在结构屈服后,时程分析与试验结果相比也出现一定偏差,这可能是滞回模型的选择和试验的离散性造成的。     

含软弱层大空间混凝土框架结构振动台试验

为研究现阶段存量较大的大型公共建筑结构强震作用下地震响应和抗震性能,针对一含软弱层的大空间RC框架结构,设计了几何相似比为1∶6的模型,开展设防烈度下多种激励的模拟地震动试验。通过对模型破坏形态、动力性能、加速度与位移响应等指标的测试分析,研究大空间混凝土(LRC)框架结构相对常规混凝土框架结构在动力响应与变形特征等方面的差异。试验研究与分析结果表明：LRC框架结构的损伤集中在软弱层,其柱端抗弯能力对整体结构的抗震性能影响最大;楼层加速度和相对位移经软弱层传递后易发生突变,LRC框架结构相对常规结构呈现出更明显的整体弯曲特征;含软弱层的LRC框架结构破坏等级的划分所依据的层间位移角限值相对常规RC框架结构需提高一级。     

山地掉层框架隔震结构振动台试验研究

在山地掉层结构的上、下接地层设置橡胶隔震支座,形成山地掉层隔震结构。为研究山地掉层隔震结构的抗震性能,对某8度抗震设防区掉2层1跨的7层钢筋混凝土框架结构以相似关系1∶10制作了振动台试验模型,通过在试验模型底部安装和拆卸橡胶支座的方法分别进行了掉层隔震与非隔震结构模型的振动台试验,对比分析了山地掉层隔震与非隔震结构模型宏观试验现象、频率变化、楼层加速度、楼层位移以及混凝土应变的区别。结果表明：与山地掉层非隔震结构相比,山地掉层隔震结构的扭转效应减小,地震响应得到有效控制,其抗震性能明显高于非隔震结构,且安全储备高;将隔震技术应用于山地掉层结构中是可行的。     

低延性中心支撑钢框架结构振动台试验

中心支撑钢框架结构是一种典型的双重抗侧力体系,强震作用下支撑失效会引起结构承载力和刚度的折减,支撑失效后,结构剩余部分作为储备体系能够继续承担地震作用。为深入了解低延性中心支撑钢框架结构在地震作用下的非线性反应,研究在支撑失效后结构储备体系的抗震性能,开展了3层中心支撑钢框架结构模型的振动台试验。模型结构为3榀2跨结构,中间榀布置一跨低延性人字形中心支撑(截面宽厚比超出我国规范限值),模型长度缩尺比为1∶6. 5,分别采用硬土、软土场地的地震波单向激励,峰值加速度逐级增加。结构在7度罕遇地震作用下发生底层支撑失效,储备体系避开了硬土场地地震波的卓越周期,加载至超过9度罕遇地震后依然未出现明显损伤。储备体系对软土场地地震波(宁河波)更为敏感,在8度罕遇地震作用下濒临倒塌。结构2、3层支撑始终未发生屈曲和破坏。研究结果表明,当储备体系设计合理时,低延性中心支撑钢框架结构具有良好的抗震性能和抗倒塌能力。     

体外预应力加固砌体结构振动台试验研究

基于地震作用下砌体结构墙体通常由于受剪能力不足而发生破坏的特点,提出了体外预应力对砌体结构进行抗震加固的方法,即在墙体两侧埋设并张拉预应力筋,使墙体在交角处和主要受力段受到预压力,以提高墙体的抗剪强度,改善砌体结构的抗震性能.为了验证该方法的有效性,制作了2个1:4整体模型,其中1个模型采用体外预应力法加固,进行了模拟...     

传统风格建筑钢筋混凝土-钢管混凝土组合框架模型振动台试验研究

为研究传统风格建筑钢筋混凝土-钢管混凝土(RC-CFST)组合框架的抗震性能,采用三维六自由度地震模拟振动台对缩尺比为1/4的模型结构进行了El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波输入下的试验。通过白噪声扫描得到了该模型的自振频率、阻尼比等动力特性,研究了模型结构的受力过程、破坏特征及加速度、位移、剪力和应变等动力响应。试验结果表明：随着输入波地震峰值加速度的增加,框架模型的自振频率下降,阻尼比增大,加速度放大系数逐渐减小;柱架是耗散台面地震作用的主要构件;7度罕遇地震作用下结构X、Y向的最大层间位移角分别为1/46、1/51,结构的总体刚度偏小;结构的地震剪力沿模型高度方向没有明显下降的趋势, CFST柱顶部与枋、椽连接区域及柱底为结构的抗震薄弱环节。基于研究结果, 提出了加强该组合框架抗震性能的设计建议。     

Shaking table tests and numerical analysis of an over-track multi-tower building

This article aims to investigate the seismic performance of a four-tower (frame-shear wall) building with a large frame podium at bottom sitting on a metro depot through shaking table test and numerical simulations. Technical problems generally exist in this type of buildings due to irregularity in elevation and plan, tower offset, and structural transfer. These problems bring challenges to engineers when analysing and predicting dynamic responses under earthquakes which is crucial for structural safety. To evaluate the seismic performance of the building, a comprehensive study which includes a shake table test of the scaled model and time history analyses using a finite-element model is conducted. The shake table test model is designed based on the similitude law with a 1:40 scale. The dynamic characteristics, cracking pattern, failure mechanism, as well as maximum acceleration and deformation response are investigated. The corresponding finite-element analysis shows a good agreement with experimental results. It is concluded that this type of building can achieve the predefined performance objectives with well-behaved transfer floors. Shear failure at weak story is considered as a main failure mode of the structure. The whipping effect of stories on the top of structure is remarkable. There is no severe damage in steel reinforced concrete beams. Finally, some design suggestions are also proposed to improve the seismic performance of this type of buildings.     

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。     

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。