不规则高层混合结构整体模型模拟地震振动台试验研究

以厦门福隆大厦为背景,对不规则高层结构的1/20整体模型进行模拟地震振动台试验研究,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式.结果表明:模型结构前三阶振型频率依次为:1.74Hz(Y向平动)、2.28Hz(X向平动)和3.12Hz(整体扭转),其中X向和Y向平动对应阻尼比分别为6.5%和6.3%.在7度多遇和罕遇地震作用下,X向结构最大层间位移角分别为1/956和1/147,Y向结构最大层间位移角分别为1/570和1/83.因此原型结构的布置基本合理,整体抗震性能较好.最后对原型结构的抗震设计方案提出了一些改进建议.     

钢管混凝土框架结构模拟地震振动台试验

按1:10缩比设计制作了一榀钢管混凝土柱-H钢梁框架结构模型,并进行了模拟地震振动台试验.测试了模型结构动力特性及在El-Centro波、天津波(N-S)和武汉人工波激励下的地震反应.根据模型加速度、位移和应变反应,按相似关系反推原型结构在各种地震波作用下的地震反应,得到原型结构顶层屋面最大位移和层间位移值,进而得到结构弹性总位移角值和层间位移角值.试验及分析结果表明:模型结构最大位移为3.84 mm、加速度放大系数为3.35;模型结构前3阶频率分别为9.51、10.91和17.75 Hz,对应原型结构前3阶周期分别为1.05、0.92、0.56 s,其整体平扭与平动周期比为0.53(Y向)和0.61(X向);原型结构在8.5度多遇地震时整体处于弹性状态,最大弹性总位移角值和层间位移角值分别为1/750和1/318,未超过现行规范限值要求.     

某钢管混凝土框架-核心筒结构振动台模型试验

某钢管混凝土框架-核心筒结构高264 m,抗侧力体系由钢管混凝土外框架、钢板混凝土组合剪力墙和伸臂桁架3个部分组成.为了解此类结构在地震作用下的受力性能和反应特点,对该结构进行了1/30缩尺模型模拟地震振动台试验.通过分析模型结构在8度多遇、基本、罕遇地震和9度罕遇地震作用下的动力特性,对模型结构和原型结构的破坏模式、层间位移、楼层剪力等动力反应进行研究.结合大型通用有限元分析软件ETABS和ANSYS的分析结果,对原型结构的抗震设计提出了改进建议.研究结果表明:原型结构能够满足我国现行规范“小震不坏、大震不倒”的抗震设防标准,即使在9度罕遇特大地震作用下,仍然表现出优良的抗震性能.     

外剪力墙-内框架混凝土结构的振动台试验研究

为了研究外剪力墙-内框架混凝土结构这一新型结构体系的抗震性能，基于原型设计了1/7比例的16层模型，选取了LANDERS波、SFERN波和一组人工波进行了振动台试验．分析了结构的破坏现象、动力特性、加速度反应、位移响应及应变反应，根据层间位移角并结合试验现象综合评估了其抗震性能．结果显示：在7度频遇地震和7度基本地震作用下结构表面未观察到裂缝，基本频率下降不超过2%；在7度罕遇地震作用下，模型刚度线性退化，仅第2层顶部转角墙连梁端部出现竖向微裂缝，层间位移小于规范规定的弹塑性限值，结构受到轻微破坏；在8度罕遇地震作用下，裂缝进一步发展，最大层间位移角达到1/72，结构破坏程度加剧；在8度半罕遇地震作用下，3层连梁端部彻底开裂、剪力墙底部水平贯穿，结构受损严重但未倒塌．结构下部Y方向的抗侧刚度不足，若适当加强底部，则结构的整体抗震性能可进一步提高．综合来看，外剪力墙-内框架结构体系能够满足我国现行抗震规范“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求．剪力墙刚度远大于内部框架柱，所以地震作用主要由外部剪力墙承担，内部框架柱在试验结束后仍保持完好，说明该结构体系能够在满足我国现行抗震规范基...     

钢管混凝土框架结构模型抗震试验研究

对一圆钢管混凝土框架结构模型进行模拟地震振动台试验研究.试验时输入El-Centro（N-S）波、武汉人工波及天津波3种地震波,分为6度、7度区基本烈度地震的两阶段试验,考察了模型在各阶段试验的不同地震波作用下的地震响应,并分析得到了结构的层间滞回曲线.试验结果表明：3种不同频谱特性的地震波对模型结构加速度和位移反应分布曲线形状的影响很小;且通过加速度功率谱分析得到,框架各层绝对加速度反应主要取决于前两阶振型,三阶以上的高阶振型的影响很小;整个试验过程中,模型结构始终处于弹性范围内,此类结构延性好,具有较好的抗震性能.     

半再生混凝土框架的抗震性能

为了研究半再生混凝土框架结构的抗震性能,设计一个1/4缩尺8层框架结构的模型,对其进行模拟地震整体结构振动台试验,依次对整体结构进行8度多遇烈度、8度基本烈度、8度罕遇烈度以及更强烈度的地震输入,研究整体结构的破坏模式与抗震性能,并进行整体结构弹塑性时程计算以及易损性分析。研究结果表明:半再生混凝土8层框架破坏模式为强柱弱梁破坏模式;在多遇烈度和罕遇烈度阶段,层间位移角均小于规范限值,满足8度抗震设防要求;半再生混凝土8层框架层间位移角满足规范要求;在多遇烈度下,该结构超越正常使用状态(层间位移角为1/550)概率为79.30%,但在罕遇烈度下,超越生命安全状态(层间位移角为1/50)概率为32.29%,表明该结构依概率满足规范限值要求。     

底部框剪上部混凝土砌块结构在水平地震作用下的动力响应

进行了底部2层框剪上部6层混凝土砌块砌体房屋1/8比例模型振动台试验.以El-Centro波、Taft波和场地波为输入地震波,分6度、7度区多遇烈度、基本烈度及罕遇烈度地震三阶段试验,考察了模型在各阶段试验的地震反应.在试验前和各阶段试验后均对模型进行了白噪声扫描试验,考察该模型的频率变化规律.试验结果表明:当输入地震波强度达到7度中震强度时,底部框剪层开始开裂,结构变形由弹性段进入弹塑性段;该结构能满足7度区的抗震设防要求.     

基于性能的抗震框架位移及滞回耗能反应分析

本文采用基于性能抗震设计分析方法,讨论混凝土框架在罕遇7度和8度地震作用下的位移和能量反应,并与时程分析方法比较,讨论结构的抗震性能以及基于性能的能力谱方法分析混凝土框架结构抗震性能的可行性。     

复杂高层建筑的模拟地震振动台试验

某49层商住楼采用带转换层的部分框支剪力墙结构,住宅平面主轴与裙房平面主轴相差45,°导致结构采用主次梁转换,其多项指标超限.为了检验该复杂高层建筑的抗震性能,采用1∶20的比例制作了缩尺模型,在中国建筑科学研究院三向六自由度大型模拟地震振动台上进行了试验,研究了模型结构的自振特性、阻尼比、地震反应特征、破坏形态和破坏机理,并分析了原型结构的地震反应.试验结果表明,该结构在7度、8度大震作用下均具有良好的抗震性能.文中还指出了该结构的薄弱部位,并对结构设计提出了改进意见.     

深圳罗湖商务大厦模型振动台对比试验

深圳罗湖商务大厦结构由密柱框架-筒体结构体系改为稀柱框架-筒体结构体系.为比较结构的抗震性能,对设计修改前后的结构进行了整体模型模拟地震振动台试验.首先介绍了振动台试验的过程及现象并分析了结构的破坏模式,然后对比分析了结构的动力特性和加速度及位移反应.研究表明在7度罕遇烈度地震动作用下,在等效刚度下降幅度、结构主体部分(钢筋混凝土部分)最大加速度反应、结构顶点位移反应等方面,设计修改后的结构均小于设计修改前的结构.     

南宁永和大桥动力特性研究

桥梁结构的动力特性（固有频率和振型）是结构动力分析和抗震分析的重要参数．以南宁永和大桥为研究对象,通过建立空间结构模型,计算分析了钢管混凝土拱桥的动力特性,探讨了主要结构参数对其动力性能的影响,为该类桥梁的抗震设计研究提供了分析的基础．     

装药形状对两端开口钢筒结构变形规律的影响

采用数值模拟与爆炸实验相结合的方式,研究了装药形状对两端开口圆柱钢筒结构变形规律的影响.采用显式动力分析软件LS-DYNA,并选用Johnson Cook模型模拟钢筒的动态变形,研究了方形、球形和柱形等不同形状装药对无加固圆柱钢筒塑性变形的影响规律,对比实验得到的残余变形测量结果,验证了钢筒计算模型和参数设置的有效性.同时,研究了不同长径比柱形装药对混凝土加固圆柱钢筒结构的影响.结果表明,在相同的装药量下,结构塑性变形与装药的几何形状密切相关.采用大长径比的装药形状,两端开口圆柱钢筒的环向变形明显增大.在设计防护结构时,必须高度重视装药形状对结构变形的影响.     

裂纹扩展对结构动态特性影响的数值仿真与实验研究

以某钢铁公司钢包回转台大臂的疲劳裂纹扩展为背景,用数值仿真与几何相似模型实验相结合的方法对钢包回转台大臂的动态特性进行了研究,旨在根据结构动态特性的变化对结构的故障状况进行预测,通过数值仿真建立结构动态特性变化随结构裂纹扩展之间的数值关系·本方法既可简化研究过程,又可获得较好效果·研究结果表明钢包回转台大臂的各阶固有频率都随裂纹的扩展而减小,对小裂纹不敏感     

高耸钢塔结构的脉动风荷载模拟及结构风振响应分析

采用谐波叠加法模拟作用于钢塔各层上的脉动风荷载时程样本,把钢塔结构简化为二维串联多自由度动力学模型,采用ANSYS的瞬态动力学分析模块,计算了钢塔结构的风振动力响应,为进一步对高耸塔式结构进行振动控制提供了必要的技术参数.     

截面受损条件下钢框架结构的动力稳定性研究

对钢框架结构在截面受损情况下进行动力稳定性分析,建立截面不同受损伤状态下的钢框架有限元分析模型,分析在不同幅值的地震波作用下结构的最大水平位移。根据第二类动力稳定性理论,得出结构发生动力失稳时的临界地震荷载,并与未受损情况比较,得出底层柱腹板、翼缘处受损将使结构更容易发生动力失稳的结论。     

钢框架-剪力墙模型结构振动台试验与损伤分析

对一个1：4缩尺的3层铜框架．剪力墙模型结构进行振动台试验研究,分析了该结构在强震作用下的动力特性、动力响应及损伤的演化规律．结果表明,随着地震强度增大,结构前两阶自振频率以及层动力放大系数逐渐减小,结构位移反应增大．提出了基于构件层次的损伤模型,该模型考虑了大变形幅值对累积耗能的影响．用该损伤准则对模型薄弱层钢柱的损伤演化规律进行分析,结合IDA分析的结果以及试验结果,对模型的合理性进行了验证．     

基于CABLE建模的大型塔结构吊装过程动力学模拟

本文通过在CATIA软件上引入CABLE软件,建立了柔性体钢丝绳的三维模型。在对钢丝绳的物理参数进行定义后,在运动工作台上建立钢丝绳的动力学分析模型。进一步将吊车、塔、地面等模型完整装配,在运动工作台上进行整体模拟计算。最终获得被吊装结构的轨迹曲线、动力学响应、结构的偏心、翻转等,以及与周围物体的干涉情况。     

基于精细有限元法的车致大跨度斜拉桥整体及局部振动研究

为研究列车-大跨度板桁结构斜拉桥耦合振动引起的整体与局部振动响应问题,提出了基于车-桥耦合动力学的数值分析方法.首先建立桥梁结构精细化三维有限元模型,并由直接刚度法建立桥梁子系统动力方程;列车采用31自由度刚体动力学模型,轮轨之间分别采用赫兹非线性接触模型和非线性蠕滑力模型计算法向力和蠕滑力;利用自主开发软件TRBF-DYNA开展车-桥耦合系统加速度、动位移以及动应力分析.以主跨406m的三塔斜拉桥荆岳铁路洞庭湖大桥为研究对象,开展了不同行车线路、不同车速以及不同轨道不平顺条件下的耦合系统动力响应分析,研究了桥梁整体和局部动力响应,以及列车运行安全性指标和乘坐舒适性指标的变化规律.结果表明:正交异性钢桥面板的局部动力响应远大于钢桁架主梁;大跨度斜拉桥的动力系数较小,受车速和轨道不平顺谱的影响较小;钢桁架主梁下弦杆和腹杆处于高周疲劳应力工作状态,在疲劳性能研究中需要特别关注;设计速度条件下,桥梁动力响应指标以及列车运行安全性和舒适性指标均满足规范要求.     

轻钢住宅结构体系的动力特性研究

通过轻钢结构的动力特性的研究,为今后轻钢住宅的结构设计提供参考。运用AN-SYS有限元计算软件对多层(6层)和小高层(10层)国家标准AAA级住宅进行建模分析,在模型设计中分别采用纯框架结构、框架-支撑结构和框架-核心筒结构,通过模态分析、8度区多遇地震下的反应谱分析和8度区多遇、罕遇地震下的时程分析,得到三种结构体系的自振周期、各层质心位移、层间位移角、多遇和罕遇地震下节点位移时程曲线,经过比较分析,总结三种结构形式的动力特性。分析结果表明,纯框架结构适用于低多层和中低烈度的轻钢住宅。     

考虑损伤累积效应的钢框架结构抗震分析与设计

为了在强震分析中考虑钢材损伤累积效应的影响,应用塑性应变和能量损耗理论建立了钢材的损伤模型,对一个9层Benchmark结构进行考虑损伤累积效应的地震分析．通过对比分析,表明考虑材料损伤累积效应因素后,结构塑性阶段的动力反应变大,损伤指标增加,损伤程度提高1个等级．针对结构在强震中考虑损伤累积效应的反应特征,通过布置斜撑对薄弱层进行了加强,使首层的动力响应和损伤程度均大大减小,上层的损伤指标虽有所增加但损伤状态变化不大．