木结构斗拱出挑层数对建筑抗震性能的影响

木结构古建筑是世界建筑史的重要组成部分,目前的研究大部分集中在结构整体的抗震性能上,或者单独对构件的受力机理进行分析,主要的研究构件包括斗拱、柱、梁架等,但是在构件对整个结构抗震性能的影响方面研究较少。以殿堂型结构中的斗拱为研究目标,利用ANSYS和ABAQUS软件对其展开模态与动力时程分析。通过对不同层数的斗拱进行分析比对,总结出斗拱层数变化对其抗震性能的影响。结果显示,在地震波作用下两模型柱脚和柱顶位移相差不大,但屋脊位置的位移量五踩斗拱模型比三踩斗拱模型多40%,五踩斗拱的柱顶加速度比三踩斗拱的柱顶加速度小23.02%,五踩斗拱的屋脊加速度比三踩斗拱屋脊小24.27%,证明在一定范围内斗拱层数的增加有利于结构的耗能减震。     

跨度120m三角锥体钢结构施工滑移监测方法研究

大跨度钢结构的滑移是一个动态过程,滑移推力、环境荷载、轨道承载力、轨道平顺性等因素对结构准确就位均有影响。为此,提出了一种能够监测滑移施工过程结构安全、稳定及滑移同步性的方法,该方法通过模拟分析施工滑移过程,准确预判滑移中结构出现损伤的位置和程度,提前采取措施;通过实时在线监测结构滑移施工过程中多项参数的变化,避免滑移过程中结构的应力集中、局部变形过大、脱轨、失稳及倾覆。以大同美术馆钢结构屋盖滑移施工监测为例,在滑移前对滑移施工过程进行模拟分析和监测系统安装,对滑移阶段结构关键构件的应变、位移、构件变形及环境温度进行实时监测、分析与反馈。结果表明：大跨度钢结构滑移受温度、轨道平顺性、轨道处结构变形值、顶推设备误差影响;采用有限元模拟分析、现场监测、实时分析与反馈的监测方法,可有效控制滑移过程中结构的内力、变形、各轨道滑移的同步性及结构的整体稳定性。     

简谐荷载作用下斗拱的耗能分析

分析了三层木塔中选取的典型斗拱,运用ABAQUS建立实体模型,并对模型施加变幅简谐波荷载,分析斗拱结构在简谐波荷载作用下的力—位移曲线及斗拱在水平荷载作用下的传力路径,而后对斗拱模型滑移前后的刚度和模型的粘滞阻尼系数进行了求解,为仿古木塔结构的整体模型的抗震性能分析提供了参考。     

空间钢结构施工过程监测关键参数及测点布置研究

针对施工过程中监测关键参数的选择方法与测点布置原则进行研究。根据施工过程是否有动力效应,将监测类型分为静力监测和动力监测两种。基于静力平衡方程求解和结构施工系统稳定问题,提出静力监测关键参数应包括最大应力、最大变形、变化率最大的应力和变形、变化最大支座反力、失效模式特征参数、温度和风荷载;基于结构动力失稳和动力强度破坏模式,提出动力监测关键参数应包括最大振动加速度、振动频率、结构最大位移、构件最大应力、特征动力变形以及结构运动速度。根据施工过程结构和系统的数值分析以及施工过程结构的运动过程模拟结果,提出静力测点和动力测点应分布在失效模式最不利的位置,进而根据实际施工过程监测经验以及监测参数的性质,提出应将构件分为轴力构件和弯曲构件分别布置应变测点,变形测点应布置在节点处或构件中部。以"生命之环"钢结构工程施工过程监测为例进行对比分析,监测值与理论值吻合较好,验证了本文方法的有效性。     

Research on construction slip monitoring method of spatial steel structure with triangular cone shape spanning 120 meters

大跨度钢结构的滑移是一个动态过程，滑移推力、环境荷载、轨道承载力、轨道平顺性等因素对结构准确就位均有影响。为此，提出了一种能够监测滑移施工过程结构安全、稳定及滑移同步性的方法，该方法通过模拟分析施工滑移过程，准确预判滑移中结构出现损伤的位置和程度，提前采取措施；通过实时在线监测结构滑移施工过程中多项参数的变化，避免滑移过程中结构的应力集中、局部变形过大、脱轨、失稳及倾覆。以大同美术馆钢结构屋盖滑移施工监测为例，在滑移前对滑移施工过程进行模拟分析和监测系统安装，对滑移阶段结构关键构件的应变、位移、构件变形及环境温度进行实时监测、分析与反馈。结果表明：大跨度钢结构滑移受温度、轨道平顺性、轨道处结构变形值、顶推设备误差影响；采用有限元模拟分析、现场监测、实时分析与反馈的监测方法,可有效控制滑移过程中结构的内力、变形、各轨道滑移的同步性及结构的整体稳定性。     

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。     

设置可更换连梁的双筒体混凝土结构振动台试验研究

设置可更换连梁的结构,通过可更换连梁改变连梁塑性发展机制,将罕遇地震作用下的破坏集中于连梁中部可更换构件而两端连接梁保持弹性工作状态,震后更换损伤的构件便可快速恢复结构使用功能,符合可恢复功能结构的设计理念。设计制作两个1/5缩尺比的双筒体混凝土结构模型,通过振动台试验,对比研究了设置可更换连梁结构与普通连梁结构的结构振动特性及动力反应。结果表明,设置可更换连梁的结构前两阶自振频率随地震动幅值加大而下降的趋势一致;各楼层峰值加速度反应的变化规律基本相同,加速度放大系数基本保持一致;设置可更换连梁后结构的残余变形减小,震后残余位移最大值为1.26mm,对应的残余位移角最大值为0.14%,可恢复能力较好;混凝土连梁纵筋应变最大值始终比普通连梁结构小,可更换构件能够集中损伤,保证连梁混凝土部分完好;峰值加速度为0.8g的地震波输入前,墙根部纵筋应变减小。     

竖向分布钢筋不连续的装配式剪力墙结构振动台试验研究

为研究竖向分布钢筋不连续的装配式剪力墙结构抗震性能,设计了1个缩尺比为1/2的四层模型结构,并对其开展振动台试验。试验中考虑了7度多遇至9度罕遇等地震烈度(0.035g~0.62g),并进行了峰值加速度0.80g的El Centro波破坏加载。研究结果表明：在7度罕遇地震作用下,模型结构处于弹性状态,最大层间位移角仅1/991;模型结构进入塑性阶段后(8度罕遇和9度罕遇地震作用),现浇边缘构件产生水平裂缝并跨越竖向拼缝向预制墙体发展,模型结构频率和阻尼比大幅变化,最大层间位移角为1/125;在峰值加速度0.80g的El Centro波作用下,模型结构发生典型的压弯破坏,一层现浇边缘构件混凝土局部压坏,钢筋压曲,但未发生整体破坏或倒塌;模型结构的1阶频率和阻尼比分别降低58.3%和增大163.2%,层间位移角达1/87;该剪力墙结构整体变形呈弯曲型,其现浇边缘构件和预制墙体具有良好的协同工作能力,抗震性能良好。     

大型预制构件减振搁置架减振性能试验研究

基于大型预制混凝土构件运输安全问题日益突出,国内外对其尚缺少研究,开发一种大型预制构件减振搁置架,对采用此搁置架的预制构件运输过程开展试验研究,测试运输过程中车辆和构件振动差异,并与采用传统A型架运输时振动进行对比。结果表明,构件振动加速度低于相应时刻的车辆加速度,采用减振搁置架时构件振动加速度低于采用A型架时。由此可见,减振搁置架具有良好的减振效果,能够提高运输安全性,对于预制混凝土结构的推广具有促进作用。     

竖向地震作用下钢-钢筋混凝土塔式#br# 组合结构抗震性能研究

为研究钢-钢筋混凝土塔式太阳能发电组合结构在竖向地震作用下的抗震性能,对一实际工程的1/18缩尺模型结构进行模拟地震振动台试验。通过观察试验现象和分析试验结果,得出结论为：模型结构竖向前三阶频率分别为18.55Hz、20.12Hz和22.14Hz;结构质心处加速度反应最大,紫铜结构的加速度反应小于混凝土筒体的加速度反应;结构质心处位移反应最大,最大值为4.79mm;强震作用下竖向地震影响对结构起控制作用,同等水准地震作用下水平向地震加速度反应最大值出现时间晚于竖向地震加速度反应最大值;结构塔顶竖向伸缩效应不明显。     

边坡动力破坏特征的振动台模型试验与数值分析

采用大型振动台模型试验,输入幅值逐级增大的地震波,直到边坡破坏,得到边坡动力破坏特征:上部拉裂缝和下部剪切滑移面形成贯通的破裂面,滑体上监测点位移和加速度响应突变,表明边坡已经发生破坏,且坡顶局部块体在地震作用下发生抛射现象。采用FLAC动力差分软件通过逐渐加大输入地震波幅值,模拟模型边坡振动台试验过程,证实拉裂缝与剪切滑移面贯通是边坡动力破坏的必要条件,位移和加速度响应突变可以作为边坡动力破坏的判据。振动台试验和数值计算在边坡动力破坏三个特征上吻合较好,证明振动台模型试验结果的合理性,也证明数值分析方法的可靠性。     

隔震橡胶支座楼梯间模型结构振动台试验研究

为检验梯段板下端设置隔震橡胶支座和聚四氟乙烯板滑动支座对现浇钢筋混凝土（RC）板式楼梯抗震性能的影响,以设置这两种支座的RC楼梯间框架结构单元为对象,对缩尺比例为1∶3的模型结构进行了振动台试验。通过输入不同的地震波,观察其破坏过程,分析其遭遇不同水准地震作用时模型结构的自振频率变化、加速度反应、位移反应和破坏机制等。试验结果表明：梯段板下端设置隔震橡胶支座的楼梯单元具有良好的抗震性能,罕遇地震作用下破坏主要集中在框架结构中,有效地释放了梯段板的斜撑效应,实现了楼梯子结构迟于主体结构发生严重破坏的设计目标;采用聚四氟乙烯板滑动支座时,在共振破坏试验中梯段板出现剧烈的竖向翘起、左右晃动现象;采用隔震橡胶支座时,梯段板竖向加速度有所减小,且共振破坏试验中未出现晃动现象。     

抗滑桩加固黏性土坡变形规律的离心模型试验研究

采用土工离心机及专用振动台,进行了静动力加载条件下抗滑桩加固黏性土坡的离心模型试验。测量了试验过程中边坡的位移场和加速度响应的变化过程以及抗滑桩的位移和应变分布。试验结果表明地震过程中土坡的加速度响应自下而上逐渐增大,震后残余变形的水平分量最值相比震前向坡上部移动。静动力加载过程中,抗滑桩内侧土体存在一个面,其内外两侧的土体位移表现出不同的水平位移变化规律,从而可以将抗滑桩加固土坡划分成4个分别具有不同变形特性的区域;同一高程处桩的水平位移大于内侧土体而小于外侧土体;抗滑桩与土发生较复杂的相互作用,并使得土坡的变形趋于均匀。     

Seismic performance and numerical simulation of earth-fill dam with geosynthetic clay liner in shaking table test

In this paper, shaking table tests were carried out on both a small-scale and a full-scale earth-fill dams with geosynthetic clay liners to examine their seismic performance. The behavior of these fully instrumented earth-fill dams when subjected to seismic loading was also simulated by numerical analysis. Firstly, in the small-scale shaking table test, no failure was observed along the geosynthetic clay liner when the earth-fill dam was subjected to seismic motion. Numerical analysis confirmed that the behavior of the model earth-fill dam was unaffected by the geosynthetic clay liner. Secondly, a comparative shaking table test was carried out on full-scale earth-fill dams, one with a sloping core zone and another with a geosynthetic clay liner. Both model dams showed similar acceleration response and deformation behavior. It should be mentioned that the acceleration response increased gradually toward the top of the dam, and the deformation, after shaking, was relatively large near the foot of the slope. These observations were successfully simulated by the numerical analysis.     

土钉支护边坡动力性能参数分析

为研究土钉支护参数对土钉支护边坡抗震性能的影响,通过设计并完成振动台模型试验,研究了在不同支护参数(如土钉倾角、土钉长度、土钉间距等)下边坡的动力反应特征。试验结果表明:土钉支护边坡有较好的抗震性能;试验过程中,土钉支护边坡坡面的最大变形主要发生在边坡坡腹处,坡顶与坡趾的变形相对较小;增大土钉倾角会增大边坡的侧向位移,增加土钉长度以及减小土钉间距则会减小边坡侧向位移;土钉支护最大作用带基本位于土钉支护区的中前部,呈折线形,与滑裂面位置并不相同。     

双仓综合管廊抗震性能模型试验研究

利用振动台试验系统,基于模型试验相似理论开展了双仓地下管廊的抗震性能试验研究。试验中,采用1952年Taft地震波作为输入地震波,并将其输入加速度峰值调整为0.2g,0.4g,0.8g和1.2g,以考虑不同PGA（peak ground acceleration）的影响。通过分析试验数据得知,管廊侧壁最大动土压力响应沿深度呈倒立“W”形分布,振动后管廊结构与周围土体之间的土压力场发生了改变;管廊侧壁土体中最大加速度响应随输入PGA增大而增大,沿深度整体呈减小趋势,加速放大系数为0.5~1.5;从加速度时程曲线和傅里叶谱来看,管廊侧壁结构与其周边土体的加速度响应基本一致,在15~30 Hz的频段土体中的振幅稍大于结构;地震过程中,结构拐角处产生较大的弯矩响应,且随输入PGA的增大而增大。同时结合ABAQUS数值软件开展了数值模拟研究,以和模型试验结果开展对比比较,结果表明试验结果具有较高的可靠性。     

多层冷弯薄壁型钢住宅体系动力时程分析

在采用有限元方法验证三层冷弯薄壁型钢房屋振动台试验结果的基础上,建立了多层冷弯薄壁型钢结构住宅空间整体模型,分析了模型前3阶自振频率、振型以及双向地震作用下的加速度、位移响应和水平地震剪力,考察了多层房屋的抗震性能。结果表明:《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》推荐的基频计算方法适用于多层冷弯薄壁型钢结构体系;随着输入地震波峰值加速度的增加,模型各层加速度幅值、相对位移和最大剪重比均增大,而各层峰值加速度放大系数有降低的趋势;随着结构高度的增加,模型各层峰值加速度放大系数、相对位移和最大剪重比均增大;多层冷弯薄壁型钢结构体系在多遇地震和罕遇地震作用下结构X向和Y向的水平地震剪力和最大层间位移角满足《建筑抗震设计规范》的要求,具备较好的抗震性能。     

Dynamic behavior of reinforced walls - Horizontal displacement response

A series of uni-axial shaking table tests using step-wise intensified sinusoidal waves is performed on plane-strain geosynthetic-reinforced slopes to investigate the effects of wave frequency and amplitude to the seismic displacements of geosynthetic-reinforced slopes. The geosynthetic-reinforced model slope is backfill with uniform steel rods with a known Coulomb friction angle. A comparative study on the normalized slope displacement based on Newmark’s sliding-block theory shows that the normalized displacement curves obtained here fall to the right of analytical and empirical curves reported in the literature, suggesting that a plastic displacement of the slope prior to the yielding of the slope has been ignored in conventional displacement evaluation for geosynthetic-reinforced slopes. Furthermore, no amplified acceleration response at the crest of the slope was found for the post-yield geosynthetic-reinforced slopes subjected to a relatively intensive input base acceleration of 0.4-0.6 g, or subjected to a maximum wall displacement greater than 1.9-3.9% of the wall height.     

土结相互作用对质量不规则钢框架抗地震倒塌性能的影响

对4种钢结构体系进行振动台实时动态子结构试验研究,包括规则钢框架(R-SMRF)、不规则钢框架(Ir-SMRF)、 土结规则钢框架(R-SMRF-SSI)和土结不规则钢框架(Ir-SMRF-SSI)。研究发现,附加的设备质量和地基土会对低层钢框架结构抗地震倒塌性能产生影响,结构的倒塌模式为侧移性倒塌。在小震作用下,设备鞭梢效应导致结构顶层的加速度响应增大;在中震作用下,结构中损伤发展,因此设备质量甚至会降低结构的加速度响应;相比之下,地基土增大的自振周期总是降低结构的加速度响应。随着震级增加,结构的位移响应增强,结构的损伤和残余变形增大,最终大震结构发生底层侧移性倒塌。地基土减小上部结构的位移响应,具有减震作用;而设备质量增大结构的位移反应,对结构抗地震倒塌不利。     

Shaking table tests of RC frame structure across the earth fissure under earthquake

To investigate the behavior of a reinforced concrete (RC) frame structure across earth fissure under strong earthquake, a series of shaking table tests on a scaled model were designed and conducted. Three earthquake motion records were selected as input excitations, and the Jiangyou motion has a dramatically greater dynamic effect on the structure mainly due to its inherent rich low‐frequency component. The structural acceleration amplification factor gradually decreased as the peak ground acceleration of input motions increased, implying the progressive degradation of the structure stiffness. The results indicated that the earth fissure site has amplification effect on acceleration of the soil, and the displacement response of frame across the earth fissure was different to that of a typical RC frame structure. The ground floor was the most vulnerable story of the RC frame across the earth fissure.