设置水平接地构件的掉层RC框架结构振动台试验研究

在山地掉层结构的实际设计中是否应建议设置水平接地构件是一个具有争议的问题。基于岩质地基的前提,设计和制作设置水平接地楼盖与未设置水平接地楼盖的6层1/8掉层RC框架结构模型各一个并进行振动台试验。对两模型的试验宏观现象及频率、振型曲线、阻尼比、加速度响应、位移响应、扭转响应等进行对比研究。结果表明:水平接地构件的设置加强结构顺、横坡向的刚度,显著改变结构的振型曲线;水平接地构件所在楼层的加速度放大系数受到限制,且相邻下层的加速度放大系数随地震强度增加而增大;两模型顺、横坡向变形规律不同且水平接地构件的设置大大减弱结构的扭转效应;设置水平接地构件的模型整体破坏相对轻些,且未发生显著的损伤转移。     

山地掉层RC框架结构振动台试验研究

为研究具有不等高基础约束的山地掉层框架结构的地震响应特征和破坏机理,及其与等高基础约束的典型框架结构的差异,设计和制作了总层数均为6层的1/8缩尺掉层RC框架结构和典型RC框架结构模型。通过振动台试验,对两者不同地震强度时的试验宏观现象及动力特性、加速度响应、位移响应、层间位移角等进行对比研究。试验分析表明：掉层RC框架结构的振型曲线及顺坡向的变形特征与典型框架结构不同,掉层RC框架顺坡向的整体变形并非剪切型,且有明显的扭转效应;掉层框架结构的破坏形式不同于典型框架结构,典型框架最终表现为部分楼层屈服机制,而掉层框架的柱铰最先出现于上接地柱端,随地震强度的增大,柱端塑性铰向掉层部分转移,掉层接地角柱底部损伤增加显著,结构在罕遇地震及更高强度的地震作用下能保证较好的整体性,但上接地柱破坏较严重。     

掉层RC框架结构的横坡向扭转规律分析

对掉层RC框架结构的弹性扭转特征进行分析，并基于掉层RC框架结构的扭转特征提出将相对偏心距作为反映其扭转程度的参量，根据“等代柱”思想提出了简化的计算方法，分析了结构在横坡向单向地震作用下的弹性及弹塑性扭转反应规律，以及相对偏心距与结构扭转程度的对应关系。结果表明：横坡向地震作用时，掉层RC框架结构在掉层侧和上接地侧变形差异较大，结构扭转反应明显；掉层部分跨数的改变对掉层部分和上接地层的扭转反应影响程度更大些；弹塑性阶段，结构上接地侧柱破坏相对掉层侧严重，且相对偏心距>0.65时，上接地侧柱端破坏大于OP状态的比例显著增大；本文提出的简化方法得到的相对偏心距在弹性和弹塑性阶段均能较好地反映结构的扭转程度。     

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。     

全装配式RC楼盖建筑结构振动台试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)建筑结构动力特性与地震响应，设计制作了采用DCPCD的4层2开间单跨框架-剪力墙结构1/4缩尺模型，并通过不同水准地震作用下的振动台试验，研究了结构的破坏形态、加速度与位移响应、楼盖平面内变形规律与楼盖平面内刚性特征等。结果表明：在加载过程中，全装配式RC楼盖表现出良好的工作性能，能较好地协同各榀抗侧力结构共同受力；结构整体呈现出典型的框架-剪力墙结构的出铰顺序和破坏形态；结构的自振频率随地震水准峰值加速度的增大而减小，阻尼比随地震水准峰值加速度的增大而增大；在弹性阶段结构一阶振型以整体侧移为主，伴随着一定的楼盖平面内变形；随着地震水准峰值加速度的增大，在加载后期楼盖的平面内变形愈加明显，且结构出现了一定的扭转反应，结构累积损伤已较为严重，各抗侧力构件水平振动同步性逐步降低；模型结构中的DCPCD存在不满足国内外标准中刚性楼盖界定的现象，建议应用中考虑楼盖的平面内变形对结构动力特性与地震响应的影响。     

山地剪力墙结构抗震性能分析

通过验证"伪三维"模型对山地剪力墙结构受力分析的可行性,建立合理模型,研究其在多遇地震和罕遇地震作用下的受力特点与抗震性能结果表明:山地剪力墙结构横坡向受力时使用伪三维模型分析误差较大,而顺坡向受力时取纵向一榀可行;掉层数对上部楼层层剪力影响较弱,上下接地部分剪力墙布置对掉层部分层剪力影响明显;合理布置上下接地部分剪力墙可改善上接地层接地部分承担较多剪力的状况。     

钢支撑布置方案对掉层框架结构抗震性能影响研究

为了研究钢支撑不同布置方案对掉层框架结构抗震性能的影响,本文设计了一多层和一高层掉层框架结构,分别对其考虑不同的支撑布置位置和支撑与掉层框架间的抗侧刚度比,并在SAP2000中通过弹性反应谱分析和动力弹塑性时程分析进行了研究。分析结果表明合理布置的钢支撑能够使结构上接地层剪力分布更加均匀,使结构扭转位移比和层间位移角明显降低,使结构构件出铰情况得到改善。为使钢支撑充分发挥其性能,本文建议支撑在平面上宜沿掉层框架结构掉层部分外侧两个角柱的两个主轴方向分别布置,在立面上宜从下接地端开始向上连续布置到结构顺坡向和横坡向的薄弱层位置;钢支撑-掉层框架结构经济合理的抗侧刚度比范围宜取0.5～1.5。     

基于振动台测试及数值模拟的长周期设计谱评估

采用分层装配式多高层建筑结构缩尺模型的振动台试验以及足尺数值结构的地震反应分析,评估抗震设计谱长周期段的合理性和可靠性。以模型结构的实测振动周期和顶点加速度时程响应作为精度验证依据,构建并扩展模拟结构;剔除楼层加速度动力放大系数复合反应中二阶以上振型的分量,建立结构第一阶振型顶点和等效单自由度体系高度处的加速度动力放大系数谱以评估抗震设计谱。结果表明:基于SRSS规则求出的第一阶振型相对于楼层加速度动力放大系数的比例系数在建议设计谱的长周期段随自振周期增大而衰减,而规范设计谱对应的比例系数衰减趋势出现异常;建议设计谱的动力放大系数与第一阶振型的动力放大系数吻合较好,且谱值基本大于第一阶振型的动力放大系数谱值;规范设计谱的动力放大系数在速度敏感周期前段出现小于第一阶振型动力放大系数的情况,这表明有必要适当增大场地特征周期。建议设计谱估算的楼层加速度谱大于由规范设计谱以及基于试验与数值分析确定的楼层加速度谱,表明建议设计谱安全、可靠,且能体现长周期结构的高阶振型反应。     

基于风洞试验的对称截面高层建筑三维等效静力风荷载研究

基于刚性模型表面测压风洞试验建立高层建筑三维风荷载模型,进而运用振型加速度法求解风振响应动力方程,得到了包含拟静力项和惯性力项的弹性力响应解,并推导了对称截面高层建筑顺风向、横风向和扭转向风致随机内力响应。在此基础上提出了基于内力响应等效的可考虑高阶振型贡献的对称截面高层建筑顺风向、横风向和扭转向等效静力风荷载计算方法。结合某一对称截面高层建筑工程实例,对采用上述方法计算得到的结构三维等效静力风荷载进行分析并与我国规范方法顺风向等效静力风荷载计算结果进行比较。结果表明,高层建筑结构抗风设计应该考虑三维等效静力风荷载,且二阶振型对高层建筑等效静力风荷载的贡献不可忽视。     

超高层建筑三维风致响应时程分析

进行了某复杂体形超高层建筑顺风向、横风向及扭转风致振动时程分析,用每层质量集中于楼板并视之为刚片的高层建筑层间结构模型代替精细有限元模型。计算结果显示结构位移响应以1阶模态响应为主,该模型代替精确有限元模型能够满足工程计算需要;对于质量中心和刚度中心重合的结构,扭转加速度响应在合加速度响应中占有的比例较小。     

航站楼复杂超长结构行波效应分析

以航站楼为背景,建立了下部为3个混凝土结构单元、上部为整体钢屋盖结构的计算模型,对复杂超长结构在地震行波激励下的响应进行了深入分析。选取了5条天然波和2条人工波,分别沿地震传播方向和垂直地震传播方向进行激励,并考虑了不同视波速的影响,分析了航站楼复杂超长结构的行波效应。结果表明:复杂超长结构存在对称和反对称的局部振型,由于局部振型质量参与系数较小,振型分解反应谱法难以准确反映结构的地震响应;与一致地震输入相比,多点地震输入分析时下部楼层地震剪力增幅较大,且地震传播方向影响显著,对称结构也需要分别考虑正、反2个地震传播方向;多点地震输入时结构的最大层间位移角、扭转位移比、框架柱和钢屋盖杆件的内力均有可能大于一致地震输入的计算结果,超载构件分布具有一定规律性;由于沿长轴方向与沿短轴方向进行激励均可能起控制作用,进行复杂超长结构多点分析时应同时考虑双向地震的作用。     

水平地震作用下不对称不规则结构抗扭设计方法研究

对水平地震作用下不对称不规则结构的抗扭设计进行了详细分析与研究。结果表明,设计这类结构时应主要考虑:由楼板(刚性隔板)的扭转角引起的竖向构件的扭转不超过许可值;边端框架或剪力墙的层间位移角应小于规范限值;控制不同烈度地震作用下的楼板平面内应力在许可范围内。从楼层扭转位移比的定义,楼层扭转角与楼层质心距端部框架或剪力墙距离之积,可以看出现行抗震规范仅采用扭转位移比来控制楼层的扭转是不够的。     

风干堆积体边坡地震响应的动力离心模型试验

 堆积体边坡在我国西南地区广泛分布,为深入研究其地震响应规律,设计完成了1∶50比尺的概化边坡离心振动台模型试验,分析4级不同强度地震连续作用下,风干堆积体边坡的加速度响应、边坡变形及其失稳模式。试验结果表明,堆积体边坡水平向PGA放大系数表现出了典型的高程放大效应与趋表放大效应。沿堆积体边坡高程方向,输入地震波频谱特性发生了明显改变,各测点加速度傅里叶谱的卓越频率随PGA增大而降低。考虑竖直向加速度放大效应的影响后,发现合放大系数与水平向夹角随高程有减小的趋势,反映了坡面处发生的波场分裂与波型转换现象。随地震波幅值的增大,水平向与竖直向PGA放大系数均先减小后增大。试验过程中观察发现在地震波加速度峰值达到0.216 g时堆积体边坡开始失稳,坡顶沉降明显,失稳模式以浅层崩滑为主。     

Shaking table tests on China Pavilion for Expo 2010 Shanghai China

Modern structural engineering tends to progress towards more novel high‐rise structures through gradually improved methods of design and wide use of new materials. The National Hall of China Pavilion for Expo 2010 Shanghai is such a building specially designed with a shape of an inverted trapezoid in elevation and local discontinuity of floor slabs in plan for aesthetic and functional considerations. The preliminary analysis shows that the fundamental vibration mode of this structure is a torsional mode due to the special shape, thus resulting in the period ratio between the first torsional mode and the first translational mode exceeding the limit value stipulated in Chinese code. Shaking table tests of a 1/27‐scale structural model were performed to observe the seismic response characteristics, and verify the seismic safety of the structure. This paper presents the results of the shaking table tests in terms of dynamic properties, global responses, as well as local responses. It was found that the torsional effects were not significant by the analysis of the ratio between the maximum displacement and the average displacement of floor and torsional angle. Finally, weak points were identified, and some corresponding suggestions were put forward to improve the overall seismic performance of this structure. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

斜坡加速度动力响应特性的大型振动台试验研究

以"5·12"汶川地震灾区典型斜坡为原型,采用水平层状上硬下软和上软下硬2种岩性组合概念模型,设计并完成比例1:100的大型振动台试验。在满足相似律的条件下,通过输入不同地震波类型、频率、激振方向和振幅,系统地研究模型斜坡的地震动力响应特性。以输入加速度峰值0.3g为例,分析不同岩性组合模型斜坡在单向天然地震波作用下的同向加速度动力响应规律,研究结果表明,加速度沿竖直和水平方向的响应都呈现明显的非线性特征;总体上,高程对地震波具有明显的放大效应。在水平向地震波作用下,斜坡的动力响应主要出现在斜坡的中上段,而在同等强度的激振力作用下,竖直向加速度最大放大倍数仅相当于水平向加速度最大放大倍数的1/2左右,且动力响应较强部位主要出现在斜坡的中下段。不同岩性组合结构对加速度响应规律的影响也因激振方向不同而异,在水平向地震波作用下,上硬下软组合斜坡总体上要比上软下硬组合斜坡对加速度的放大程度大,在竖直向地震波作用下则相反。通过对比坡面不同高程处的加速度傅里叶谱表明,在地震波从下往上传播过程中,上硬下软斜坡对起放大作用的频段具有明显的选择性,竖直向激振条件下对2种岩性组合斜坡加速度起放大作用的卓越频率比水平向激振条件下的卓越频率大得多。     

不同类型地震波作用下堆积体边坡动力响应及#br# 失稳特征研究

准确理解地震作用下堆积体边坡的动力响应及失稳特征,可以为边坡抗震设计及稳定性分析方法提供依据。为了探讨不同类型地震荷载作用下堆积体边坡的失稳特征及动力响应,该文开展室内振动台模型试验。分析不同加载波形条件下边坡失稳特征以及加速度放大系数随相对高程、无量纲加速度幅值和频率参数的变化规律。探讨堆积体边坡的典型失稳特征和相关的物理机制。结果表明,正弦波作用下堆积体边坡加速度放大系数沿相对高程增长而变化较小;汶川清平波和El-Centro波作用下边坡加速度放大系数沿边坡相对高程呈较明显增大趋势。无量纲参数对放大系数影响较弱。当振动荷载达到边坡破坏的临界荷载时,边坡在短时间内即出现失稳破坏,破坏具有突发性,失稳模式具有典型的震裂-溃散型滑坡模式。在地震动力荷载作用下边坡位移变形可分为两个典型阶段：微变形阶段和急速上升大变形阶段。就该文3种波而言,在相同波峰幅值条件下,相同持续时间内正弦波所携带的总能量最大,最易使边坡失稳。     

桩板墙地震动力特性的大型振动台模型试验研究

 通过1个比尺1∶8的二级支护边坡大型振动台模型试验,研究地震条件下桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,模型试验以汶川波、大瑞人工波和Kobe波3种地震波作为振动台激振波,汶川波采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种激振方式,大瑞人工波和Kobe波采用水平竖直(XZ)双向1种激振方式,研究地震波作用方向和方式以及地震波形等地震动参数对桩板式挡墙地震动力响应特性的影响规律。研究表明：桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,主要受水平向地震波作用的影响,且与地震波类型、激振方向和方式以及测点位置有关。加速度动力响应峰值呈现出沿墙高非线性增大的特征,因而在采用拟静力法时,有必要在考虑支挡结构组合方式、边坡特性及地震波作用方式等影响的基础上,采用合适的地震荷载拟静力值的放大系数。动位移响应峰值和永久位移值呈现出非线性响应特性,水平竖直(XZ)双向地震波激振下,桩板墙主要产生离开土体向边坡外侧平移的动位移模式。动土压力响应峰值沿墙高呈现出两头小中间大的非线性分布特征。     

巨型框架多功能减振体系脉动风振反应的随机振动分析

巨型框架中主框架与次框架通过夹层橡胶垫及粘弹性阻尼器相互连接 ,形成了巨型框架多功能减振体系。建立了该体系在脉动风作用下的振动方程 ,导出了主次框架振动位移及加速度的频率响应函数矩阵和谱密度矩阵 ,由此导出了主次框架各层位移及加速度的均方差。最后通过一个数值算例讨论了结构振动的影响因素     

框架预应力锚杆加固多级高边坡地震响应数值分析

依托实际工程,基于Geostudio岩土分析软件,建立了框架预应力锚杆加固多级高边坡的动力分析模型。通过设置边界条件,输入水平地震作用,分析了边坡在地震作用下的位移响应、速度响应、加速度响应和锚杆轴力响应。结果表明:水平地震作用下,边坡内的位移、速度、加速度和锚杆的轴力等均随地震持时呈波动性变化。水平位移随时间变化显著且具有累积效应,边坡水平位移远大于竖直位移。坡体临空面水平加速度幅值明显增大,临空面对地震加速度具有放大效应。边坡总应力从坡底沿坡高递减,在坡底总应力最大。预应力锚杆的自由段与锚固段轴力均随地震持时波动性变化,自由段轴力较大,锚固段轴力沿远离自由段方向递减。分析结果可为框架预应力锚杆加固多级高边坡的地震响应提供一定的依据。