钢框架地震反应试验研究

本文在MTS电液伺服加载系统上对缩尺比例为1/3的钢框架模型进行模拟地震反应试验,通过对钢框架模型试验结果与理论分析结果进行对比研究,了解钢框架结构的抗震性能。     

偏心支撑钢框架拟动力地震反应试验研究

本文介绍了一榀偏心支撑钢框架在El Centro(1940 NS）波作用下的拟动力试验，研究了按照一定要求设计的偏心支撑钢框架的地震作用下的性能。     

钢-竹组合框架结构拟静力试验研究

为研究钢-竹组合框架结构抗震性能,以节点处是否设置加劲肋为控制参数制作了两榀单跨两层钢-竹组合框架,通过拟静力试验探讨钢-竹组合框架结构的破坏机理、滞回特性、延性性能、节点域剪切变形性能等,并将两榀框架的试验结果进行对比和分析。结果表明:钢-竹组合框架结构的破坏是由于框架节点域受到较大的剪切变形使得框架柱的竹胶板和槽钢产生脱胶,导致框架柱失去承载力而发生破坏,节点处设置加劲肋的框架其整体性能要优于节点处未设置加劲肋的框架,更加符合节点半刚性的设计要求。钢-竹组合框架结构具有良好的抗震性能,能够满足抗震的基本要求,应在今后的研究中不断改进设计,充分发挥其作为新型组合结构的优越性。     

高层钢-混凝土混合结构拟动力试验研究

进行了一个15层钢-混凝土混合结构1/10缩尺模型的两自由度单向加载拟动力试验研究,得到了7种不同加载工况下结构的顶层位移时程、楼层最大位移及层间位移角响应,并与有限元理论分析结果进行了比较,两者吻合较好。试验结果表明:在7度地震作用下,结构无明显破坏特征;在8度、9度罕遇地震作用下,连梁开裂,楼板及底层筒体出现裂缝,但钢框架未发生屈服,结构仍具有较大承载力;在地震波峰值加速度达到1.0g、1.6g地震作用下,连梁开裂严重,出现交叉斜裂缝,呈剪切型破坏,筒体底部出现水平通缝,部分底层钢柱屈服,但结构并未完全破坏,仍具有一定的承载能力。因此,只要设计合理,钢-混凝土混合结构具有良好的抗震性能,能实现小震不坏、中震可修、大震不倒的设计目标。     

迭层空腹桁架转换层结构拟动力地震反应试验研究

结合一实际工程进行了预应力部分型钢混凝土迭层空腹桁架转换层结构的拟动力地震反应试验研究 ,并对其进行了弹塑性动力分析 ,与实测曲线作了比较 ,二者符合良好。最后对该类转换层结构提出了一些设计建议     

传统风格建筑钢框架结构拟动力试验及弹塑性时程分析

为研究传统风格建筑钢框架结构的抗震性能,按1:2缩尺比设计制作了试验模型,对其进行拟动力试验,得到钢框架结构在弹性和弹塑性阶段的应变分布、加速度反应、位移反应、滞回特性和耗能性能等,并采用有限元分析软件ABAQUS对试验框架进行弹塑性动力时程分析,得到其应力分布及破坏模式。研究表明：当El Centro波、Taft波、兰州人工波和汶川波的加速度峰值为70gal、200gal和400gal时,钢框架结构基本处于弹性阶段,没有出现明显的塑性变形和破坏。当汶川波的加速度峰值达到620gal时,柱Z-1的斗与柱Z-2大跨一侧的拱相继屈服,结构进入弹塑性阶段,此时结构的最大层间位移角为1/203,且骨架曲线仍呈上升趋势,说明该钢框架结构具有较强的抗侧能力和较高的承载力。结构的屈服顺序为斗栱先屈服,然后梁端屈服,最后柱脚屈服,该传统风格建筑钢框架结构的抗震性能优越。     

钢框架结构整体抗震性能试验研究

拟动力试验方法最早是由日本学者于1971年提出的,它综合了拟静力试验、振动台试验和时程反应数值分析的特点,以实际模拟结构的非线性行为.文中通过对一刚性连接钢框架l/3比例模型的拟动力试验和地震反应分析,研究此类结构在地震作用下的整体动力响应;另外根据实测结果建立了一个预测钢框架结构在地震作用下弹塑性性能的理论分析模型,理论计算和试验结果基本吻合;试验结果和计算分析均表明钢框架结构具有良好的抗震性能.     

传统风格建筑钢框架结构拟静力试验研究

为研究传统风格建筑的钢框架结构的破坏形态和抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的一传统风格建筑钢框架结构为原型,按1∶2缩尺比例制作了试验模型,对其进行了低周反复加载试验。试验中观察了钢框架结构的受力过程及破坏形态,得到了结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、应变特征、延性、耗能性能、刚度与承载力退化等。试验结果表明: 传统风格建筑钢框架结构的斗、栱构件在水平荷载作用下可作为第一道抗震防线,梁端塑性铰发展充分,满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震要求;滞回曲线出现捏拢现象,呈Z形变化,表现出剪切滑移特征,与常规钢框架结构有明显的差异;在加载前期刚度退化较为显著;结构破坏时,极限位移角达到1/20,承载力退化系数接近0.9,表现出良好的抗倒塌能力和稳定的承载力。     

钢框架-剪力墙装配式楼板结构拟动力试验

为研究带有装配式楼板的新型混合结构体系的抗震性能,设计一个三层两跨缩尺比例为1/4的结构模型,通过不同地震水平的等效单自由度拟动力试验,对模型的耗能能力、刚度退化情况、变形性能等进行分析。结果表明,板底附加X形水平方向斜撑的不加后浇面层楼板的刚性可以保证结构的空间整体性和水平力的有效传递,该结构体系具有良好的抗震性能,因此在高烈度地区可以考虑用不加后浇面层的装配整体式楼板代替现浇楼板。研究结果为该类结构体系的抗震设计提供可靠的理论依据。     

隅撑支撑钢框架结构拟静力试验分析

对隅撑支撑钢框架结构模型进行拟静力试验[1],通过对试验结果分析进而对隅撑支撑钢框架结构体系的抗震性能进行研究[2],运用Ansys软件以及PKPM软件的辅助来确定本次试验的加载方案,Pul-200型液压伺服作动器以及DH3820应变测试分析系统进行加载和数据的采集,通过数据来绘制滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等衡量耗能能力的图形,最后加以总结分析.     

钢筋混凝土框架-剪力墙模型结构的拟动力试验研究

为进一步研究框架-剪力墙结构的抗震性能,以某大型火电厂7层7跨钢筋混凝土主厂房纵向框架-剪力墙结构体系的实际工程资料为背景,取几何缩尺比1∶8将原型结构转化为模型结构,分别通过不同地震水平的拟动力试验和伪静力试验对模型结构的开裂、屈服顺序、耗能能力、刚度退化、承载力、延性及变形性能等进行研究,分析了模型结构的破坏机理、受力特点、内力分布规律、结构的薄弱部位和动力反应。试验表明,模型结构的荷载-侧移滞回曲线饱满,耗能能力较好,具有良好的抗震性能,其破坏模式是剪力墙根部先屈服、随后梁端逐次出现塑性铰、最后柱根屈服;剪力墙对结构的承载能力和变形性能有较大影响,框架-剪力墙的协同工作随结构塑性变形的发展而变化。研究结果为此类结构的抗震设计提供了基础。     

框架结构拟动力试验方法研究

清华大学拟动力实验室开发了一套拟动力试验控制软件TUT,用于一维、二维、扭转及子结构拟动力试验,并在国内得到一定的应用。本文针对框架结构,在TUT基础上采用杆单元模型,编制了框架结构拟动力试验的建模软件TUTKJ,是对TUT的完善;同时讨论了框架子结构拟动力试验边界条件近似模拟的方法并对其进行了验证。     

多层框架结构远程协同拟动力试验研究

拟动力试验尤其结合子结构技术,可用来进行大规模的结构试验。该技术的一个延伸就是将异地多个实验室的试验资源通过互联网连接在一起协同进行结构远程试验。在课题组业已开发的网络化结构实验室平台NetSLab的基础上针对多层剪切型房屋结构模型开发了一个标准化的开放式多自由度体系远程协同拟动力试验程序,包括控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器四个模块,各个模块之间通过网络通讯平台传输试验控制信号及反馈数据。为了验证该程序的可行性及有效性,进行了十层钢管混凝土组合框架结构在三个水准地震作用下的远程拟动力试验。整体框架结构被划分成两个子结构,底部两层进行试验,其余各层进行非线性模拟,同时考虑各个子结构之间边界条件的模拟。试验结果表明,钢管混凝土组合体系在地震作用下表现出良好的抗震性能,远程协同试验程序为研究大型复杂结构的抗震实验提供平台,可以达到提高综合试验能力及资源共享的目的。     

再生混凝土框架拟动力试验研究和分析

对一榀单跨二层再生混凝土框架进行拟动力试验,采用不同加速度峰值的El Centro地震波激励,研究框架动力性能、受力特点、变形性能等抗震性能。试验表明:再生混凝土框架在多遇地震和设防裂度地震作用下具有足够的强度和刚度,框架处于弹性工作状态,加载至框架屈服,卸载后残余变形较小。采用结构通用有限元分析软件SAP2000对试验框架进行弹塑性动力时程分析,求出其位移响应,并与试验结果进行比较。试验研究和理论分析表明,再生混凝土框架具有良好的抗震性能。     

防屈曲支撑加固既有混凝土框架结构拟动力试验研究

参照建于20世纪70年代末的具有代表性的八层混凝土框架结构,按照1∶2.5的比例进行缩尺,制作了一个两榀两层三跨的混凝土框架子结构模型。采用外贴防屈曲支撑混凝土框架的方式分别加固子结构模型每榀的中间跨,两榀框架的加固方式分别为植筋加固和抗剪键加固。对加固后的模型进行拟动力试验。试验结果表明,罕遇地震下结构的变形能够满足规范的要求,且依然具有变形的潜力;两种加固方法均安全可靠;防屈曲支撑加固后混凝土框架结构的抗震性能明显提高,防屈曲支撑耗散掉了大部分的地震能;与普通混凝土框架结构的滞回曲线相比,本结构具有更好的变形以及耗能能力。     

带中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架拟动力试验

为解决较大跨度自复位钢框架结构层间位移角可能超限或耗能不足的关键问题,课题组前期提出将中间柱型阻尼器应用于装配式自复位钢框架。但是因门窗开洞等要求而不能在跨中处设置中间柱型阻尼器,从而提出了带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架,对其进行了拟动力试验,并与带单中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架的拟动力试验进行了对比,分析了其位移响应、滞回性能、中间柱摩擦阻尼器滑动、索力及典型部位应变变化等。结果表明,两榀框架震后短梁-长梁连接界面处残余转角和索力降低均较小,具有良好的开口闭合机制,耗能能力较优,能够有效避免主体结构的损伤,且带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架控制结构侧移效果更好,耗能性能更优,适用于较大跨度的多高层结构。     

两层钢框架结构地震振动试验研究

为了研究钢框架在地震作用下的结构反应,该文设计制作了一个两层钢框架结构模型,进行3条地震波的振动台试验,研究钢框架结构在不同等级地震波作用下的破坏形式、动力特性等力学性能.通过试验发现,钢框架在地震波作用下,整体性能保持良好;在加载的地震波加速度达到1.0g时,节点焊接处会出现明显裂缝;钢框架层间位移、层间位移角和应变随着地震波加载加速度的增加而增大;底层的层间位移角都大于顶层,表明底层受地震影响更大;钢框架各构件的拉应力和压应力呈近似对称关系.     

两层钢框架结构地震振动试验研究

为了研究钢框架在地震作用下的结构反应,该文设计制作了一个两层钢框架结构模型,进行3条地震波的振动台试验,研究钢框架结构在不同等级地震波作用下的破坏形式、动力特性等力学性能.通过试验发现,钢框架在地震波作用下,整体性能保持良好;在加载的地震波加速度达到1.0g时,节点焊接处会出现明显裂缝;钢框架层间位移、层间位移角和应变随着地震波加载加速度的增加而增大;底层的层间位移角都大于顶层,表明底层受地震影响更大;钢框架各构件的拉应力和压应力呈近似对称关系.     

钢框架结构振动台试验及损伤分析

为了研究在地震作用下的结构响应及损伤形式,选用非完全缩尺的两榀三跨三层的空间钢框架结构,以宁河波、El Centro波和Taft波为激励进行了振动台试验。分析了该模型框架的动力性能,从加速度响应、位移响应和应变响应等方面对结构开展了抗震性能研究和损伤分析。结果表明:随着地震强度增大和结构损伤累积,结构动力放大系数减小,位移反应增大,并基于动力增量分析方法对结构的抗震性能进行评估,为今后结构抗震子结构试验分析中子结构的选取提供参考依据。     

装配式预制混凝土框架结构缩尺模型拟动力试验研究

对一个单层、单跨、三榀、采用橡胶垫螺栓连接梁柱节点的装配式预制混凝土框架结构1/2缩尺模型进行拟动力试验,研究该结构在地震作用下的破坏模式、变形、滞回、耗能、强度、刚度等抗震性能。试验结果表明:此类装配式预制混凝土框架结构具有较好的抗震性能;采用橡胶垫螺栓连接的梁柱节点在试验中工作状态良好,而采用焊接连接的板梁节点在试验中破坏严重;屋面板与梁的焊接节点是此类结构的抗震薄弱环节。建议今后工程设计中对此类结构的板梁连接节点进行加强或采用柔性连接。