向峨小学现代木结构校舍动力特性现场实测

介绍了我国第一所采用现代木结构建造的四川省都江堰向峨小学三栋校舍的结构动力特性现场实测方法及结果,并将实测的结构基本自振周期和阻尼比与规范建议值进行了对比和分析。研究发现的采用脉动法测试得到的木结构校舍的自振周期和阻尼比均小于规范建议值的现象后,指出这是由于环境脉动对结构的激励幅值非常小,向峨小学校舍是全新的结构,导致实测阻尼偏小。据此认为规范给出的用于结构地震作用计算的简化方法用于抗震设计是安全的。测试结果可以作为同类结构设计或研究时的参考。     

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。     

两侧有覆面板的木结构剪力墙侧向变形计算

木材是与环境最和谐的一种建筑材料.木结构剪力墙是轻型木结构的主要竖向抗侧力构件,为了消防的需要,木结构剪力墙内侧常覆有防火石膏板,现在某些国家的木结构规范中已考虑石膏板对剪力墙承载力的有利影响.尽管有些国家的建筑规范中已给出了估算单侧木基结构面板覆面木结构剪力墙侧向变形的方法,但并不适合于两侧有覆面板的木结构剪力墙.研究将美国《统一建筑规范》中的4项变形公式进行扩展来预测一侧为木基结构面板覆面、另一侧为石膏板覆面木结构剪力墙的变形,所得公式预测值与试验结果对比较好.     

有翼缘和竖向荷载的带洞口木框架剪力墙的试验研究

轻型木结构房屋在我国尚处于发展阶段,木框架剪力墙试验的目的是为我国轻型木结构房屋的推广和规范的修订提供理论和试验依据。木框架剪力墙是轻型木结构房屋中的主要抗侧力构件,研究木剪力墙的力学性能和黏滞阻尼特性是木结构房屋整体分析的基础。通过6片2.4m高6.0m长的无墙角锚栓的传统木框架剪力墙的单向和反复荷载试验,研究了竖向荷载、翼缘墙体和洞口尺寸对剪力墙的抗剪强度、弹性抗侧刚度、极限位移、墙骨柱上拔和耗能等的影响。结果表明,作用于横墙上的竖向荷载可以显著地提高剪力墙的各项性能,作用于翼缘墙体上的竖向荷载可以降低端部墙骨柱的上拔和部分提高剪力墙的抗剪强度和耗能,洞口尺寸的变化主要影响到墙体的极限位移。试件的破坏形态主要是钉节点的破坏和端部墙骨柱的上拔。     

钢结构房屋动力特性实测与分析

采用脉动法对两栋钢框架结构房屋的动力特性进行了现场实测,通过实测结果和有限元计算结果的比较,研究了楼板和填充墙对钢结构纯框架结构动力特性的影响。试验及分析结果表明,多层钢结构纯框架房屋的振型为剪切型;阻尼比在2%~5%之间;填充墙明显缩短了钢结构纯框架的自振周期,使得实测周期小于计算周期,抗震计算时应对计算周期进行折减。给出的周期折减系数可供工程设计参考。     

轻型木结构墙体耐火试验研究

以标准耐火试验研究轻型木结构墙体耐火性能和破坏模式.7种轻质木结构墙体的实测耐火极限均大于设计耐火极限.防火石膏板的遇火稳定性较好.轻型木结构承重内墙试验进行到约72 min时,墙体中间部位水平挠度超过了5cm,试验随即终止,墙体在试验结束时并未失去隔热性.结果表明:轻型木结构墙体构件具有较好的耐火性能,能满足相关规范对墙体构件耐火极限的要求.     

大跨度网壳屋盖结构动力特性及地震反应分析

针对武汉市某学校游泳馆的大跨度网壳屋盖结构实际工程,利用有限元软件ANSYS建立了三维有限元模型,研究网壳结构的动力特性及地震反应,并对其动力特性和地震反应的影响因素进一步探讨。分析结果表明,大跨度网壳屋盖结构的自振频率密集,振动以水平振型为主,第一振型为水平振型;随着支座刚度的减小,结构的低阶自振周期显著增大;随着结构阻尼比增大,网壳结构的地震反应相应减小。     

大跨石拱桥主拱结构动力特性测试与分析

利用脉动法对大跨石拱桥主拱结构进行了动力特性测试,获取了主拱结构的自振频率、振型及阻尼比的实测数据,又采用MIDAS/Civil有限元软件计算得到主拱结构的动力特性理论解,对比实测结果与理论结果的差异,表明桥梁的实际刚度大于设计刚度,且实测振动曲线与理论计算值基本相符,主拱结构整体刚度"完好",试验桥梁结构振动状态正常。     

基于初位移加载法和脉动法的单管通信塔模态测试与数值分析

为了获得实际单管通信塔的动力特性,基于初位移加载法和脉动法对一单管通信塔结构进行了现场动力特性测试,获得了其前三阶频率和一阶阻尼比。利用SAP2000软件建立了该结构有限元模型,获得了结构计算的自振频率。对比结构实测和数值计算可知:初位移加载法和脉动法测试单管塔的动力特性基本一致;结构实测与数值计算自振频率基本一致;实测阻尼比比规范规定的阻尼比小。     

钢板剪力墙结构的自振周期

在大多建筑抗震规范中,都是通过结构自振周期计算设计地震加速度。设计规范给出了结构基本自振周期的经验公式。研究了一系列沿高度方向属性不变的钢板剪力墙结构。采用三维几何线性有限元分析确定这些结构的基本自振周期,并与规范给出的经验值进行比较,结果表明,经验公式并不准确。提出一个简化方法用于估算结构的基本自振周期,该方法将钢板剪力墙看成竖向悬臂结构,这样就可简化求解过程。考虑剪力墙的抗剪和抗弯刚度,在框架剪力墙结构中,这种简化方法可以进一步应用到具有钢板墙和抗弯框架的双系统结构中。将采用此方法计算的自振周期与有限元分析结果比较,可知两者非常吻合。研究了几何非线性和材料非线性对基本周期的影响。在不同的侧移水平下,计算钢板墙的基本周期。基于数值分析,给出由填充板屈曲和屈服带来的周期增大值。     

非结构构件对城市高架桥动力特性的影响研究

由于桥梁结构动力分析一般忽略护栏、声屏障等附属设施对主体结构质量和刚度分布的贡献,为了构建精细化桥梁有限元模型来准确计算运营期的桥梁振动,开展了非结构构件对城市高架桥动力特性的影响研究。利用ANSYS软件建立了城市高架桥主体结构的有限元模型,基于模态分析获得了桥梁结构频率、振型方面的动力特性。同时,分别设置了护栏和声屏障以及两者共同作用的桥梁结构有限元模型,并对比分析了各自的模态特征,确定了不同非结构构件对频率、振型方面的变化规律。表明非结构构件会导致桥梁结构的局部振型增多,纵向、横向自振频率减小,竖向自振频率增大,结果更接近于实际状态。因此,在实际工程中需要考虑非结构构件的参振影响,对构建精细化桥梁有限元模型和动力分析具有重要的指导意义。     

残损明清古建筑木结构动力特性研究

古建筑木结构在历经几百年的服役后存在不同程度的残损,显著降低了结构的受力性能。为研究残损古建筑木结构的动力特性,选取北京故宫内具有明清古建筑特征的井亭木结构为研究对象。通过现场检测,确定结构的残损类型并分析残损原因,同时,采用环境激励法进行现场动力测试,获得结构的前3阶自振频率和振型。基于实测结果并考虑材料老化、立柱倾斜和柱脚糟朽等损伤因素,分别建立结构的完好和残损有限元模型,对其进行模态分析和地震响应计算。研究结果表明:由于重屋顶和关键节点的半刚性构造特征,木结构的自振频率相对较低;材料、构件和节点的残损降低结构刚度和自振频率;在地震动作用下,残损结构的柱脚水平反力小于完好模型,而其加速度和位移响应明显大于完好结构。     

空气冷凝汽器支架结构体系动力特性及周期估算公式研究

通过对国内四个不同电厂空气冷凝汽器支架结构体系的现场动力特性测试,根据功率谱和传递函数分析,得到不同结构形式的空气冷凝汽器支架结构的实际动力特性参数;并通过对实测结构的有限元模态分析,对比实测结果和理论分析结果,得到该类结构的基本振型为空间扭转振型;在实测分析和理论计算的基础上,通过分析不同因素对结构基本自振周期的影响,讨论空气冷凝汽器支架结构体系基本自振周期的计算方法,根据优化拟合法,以标准剩余差最小为目标,得到估算该类型结构基本自振周期的计算公式。     

加装电梯井筒对某既有框架结构的影响

旧楼加装电梯近年来的热门话题之一,主要是为了解决老旧住宅住户的上下楼问题,从结构上来说,加装部分对结构震动特性的影响是其中一个主要问题。本次研究以一个实际工程为案例,对该结构加装电梯井筒前后的振型周期、周期比、位移比和刚度比进行了对比分析。分析表明,加装了井筒后,结构自振周期、周期比减小、位移比增大,刚度比普遍减小且更为接近1.0,反映了结构抗侧刚度、偏心距增大、抗侧刚度沿竖向分布更加均匀。     

双塔单索面斜拉桥自振特性测试及分析

广州海印桥为主跨175m的双塔单索面斜拉桥,基于有限元分析结果对海印桥进行自振特性测试,分析结构形式对动力特性的影响,并将基频分析结果与规范取值进行比较,同时结合该桥的自振特性实测结果,评价该桥的动力性能,研究表明:该桥的自振特性为低频小阻尼振动,采用规范计算的竖向弯曲基频与有限元分析数值及实测值均比较接近,结构设计合理且具有良好的动力性能;单索面斜拉桥采用塔梁墩固结形式能有效提高结构的抗扭性能,顺桥向倒Y型桥塔及双排柔性墩的单索面斜拉桥其顺桥向抗侧刚度及桥塔的侧向刚度均较小,主塔、柔性墩的纵横向振动相当明显。     

环境激励下某轻型木结构校舍动力特性研究

通过对汶川地震后重建的中国第一所轻型木结构校舍进行跟踪测试,获取结构在环境激励下的加速度响应,分析得到结构的模态参数(自振频率、振型、阻尼比)。汶川地震十周年之际,再次进行测试,利用频域分解法对采集的加速度响应进行分析,得到了宿舍楼、教学楼、食堂的前两阶模态,并将结果与九年前该结构刚投入使用时测得的动力特性进行比较。结果表明:三栋单体结构在使用过程中基本自振频率均略有降低,渗水较为严重的宿舍楼自振频率下降最多,下降了15%,且第二阶振型由原横向振动变为扭转;由抗震缝分隔开的教学楼三个区域的振动之间存在较弱的相互影响;此次测试较首次测试增加了测点数量,识别到了更低的模态;实测得到的阻尼比均小于5%。     

多遇地震下填充墙侧向刚度对RC框架结构抗震性能的影响

目前,我国RC框架结构抗震设计通常采用纯框架模型:将填充墙作为非结构构件,不考虑其抗侧力作用仅将墙体重量当作外荷载加到计算模型上,通过减小结构自振周期考虑填充墙对结构整体刚度增大作用。然而,多遇地震下填充墙具有一定的抗侧刚度,在其影响下纯框架计算模型是否合理有待商榷。针对该问题,建立考虑填充墙布置的RC框架结构计算模型,并进行线性动力时程分析。对计算结果进行分析表明:当填充墙均匀布置时,从框架部分承担水平地震作用力方面考虑纯框架模型是合理的,而从框架柱轴压力方面考虑又是不合理的;当填充墙不均匀布置时,结构抗震性能的各个指标均有很大的不同,纯框架模型是不合理的。     

台北101大楼风致响应实测及分析

台北101大楼主塔楼总高508m共101层,在台风"马莎"和"泰利"影响下,对其风致响应实测资料进行统计分析,评估了典型超高层建筑的风致振动特性。结果表明两次测试的结构模态参数基本吻合,有限元分析的自振频率小于实测结果,计算的振型与测试结果符合较好,利用随机减量方法识别的结构阻尼比与振幅之间呈现非线性关系,并不同程度的表现出随振幅增大而增大的特性,实测的结构一阶阻尼比大于同类超高层建筑物的测试结果,两次台风作用下89层、101层的加速度峰值和均方根均小于规范相应限值,满足舒适度的要求。测试结果为超高层建筑设计及相关研究提供有用的资料及依据。     

不同覆板下轻木剪力墙抗侧性能试验研究

在轻型木结构中,石膏板常作为建筑防火材料,而不考虑其对于结构抗侧力的贡献。但相关研究表明,石膏板能够提高轻木剪力墙的抗侧性能。为了研究石膏板对于墙体性能影响的规律,对18片不同覆面板条件下的轻木剪力墙进行单调和往复加载试验,其中6片为仅单侧覆有石膏板剪力墙,12片为一侧覆石膏板、一侧覆OSB板剪力墙。试验结果表明:轻木剪力墙的破坏模式主要为钉头穿透石膏板和板边的撕裂。在仅单侧覆有石膏板的情况下,墙体破坏较为严重,剪力墙覆面板更易发生较大的转动变形。石膏板对墙体的极限承载力有明显的贡献,并能够比较显著地提高墙体弹性阶段刚度。采用较厚的OSB覆面板时,墙体的屈服位移更大。因此,在轻木剪力墙设计时,应对石膏板的贡献给予合理的考虑。     

钢筋混凝土结构的受载周期

本文是钢筋混凝土单质点体系,在大型振动台上进行实测试验研究的内容之一。通过对结构全过程测试分析提出:结构自振周期的特性;自振周期随结构各受力阶段刚度变化的关系;并提出结构在周期动载作用下,存在受振瞬时周期(简你“受载周期”)的特性,且认为它是衡量结构动力作用下的关键性参数。文中还对三种不同周期作了讨论。