不规则体型高层钢结构模拟地震振动台试验研究

为研究高柱支承框架结构的抗震性能,对一V形支撑立面不规则体型高层钢框架结构进行了1/12整体模型模拟地震振动台试验,以主要结构动力特性、基底反力、柱底反力为控制目标制作模型并测试了其振型、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. 模型总高4.65m,总质量59.2t,模拟地震波采用了El Centro波和人工波. 试验中结构表现出明显的扭转效应,悬挑部分的位移反应较大;地震波三向输入时,扭转反应比单向输入时大. 根据试验结果和相似理论,推导、分析了原型结构的地震反应,并对原型结构薄弱环节的抗震设计提出了建议.     

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.     

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.     

高位转换超限高层结构整体模型振动台试验研究

上海某带高位转换超限高层结构高53层,结构高度250 m.该超限高层采用型钢混凝土框架钢筋混凝土筒体结构体系.根据我国<<高层建筑混凝土结构技术规程>>(JGJ3-2002),该建筑总高超过了型钢混凝土框架钢筋混凝土筒体最大高度190 m限值,属于高度超限的B级高层建筑;同时存在加强层及竖向主要受力构件高位转换层,属于B级复杂高层建筑.为研究它在地震作用下的抗震性能,进行了缩尺(1/30)模型的振动台试验.试验结果表明,该结构体系合理,具有较大的水平刚度,在地震作用下位移反应和扭转效应比较小,满足规范抗震设防要求.     

预制再生混凝土框架模型模拟地震振动台试验

选用不同地震波,通过模拟地震振动台对首例1/4缩尺再生粗骨料取代率为100%的预制再生混凝土框架模型进行了3种地震波输入试验.通过白噪声扫描得到了该模型结构的自振频率、结构振型、阻尼比等动力特性,研究了加速度、楼层剪力、位移动力反应,记录了结构在试验中的开裂等现象.试验分析表明,随着地震动峰值强度的增加,模型呈现自振频率下降、阻尼比增大、加速度放大系数逐渐降低、楼层剪力逐渐增大的趋势;在弹塑性阶段后期,后浇节点刚度退化迅速,层间位移明显增大.采用层间位移作为评估标准,对预制再生混凝土框架的抗震能力进行了评价,表明预制再生混凝土框架抗震性能良好,但应采取必要措施加强梁柱节点的耗能能力.     

高层混合结构地震整体损伤指标研究

首先基于模态参数,给出高层混合结构在四个损伤状态下的最终软化指标;然后用非线性分析软件CANNY对9个不同结构参数高层混合结构模型进行了近500次不同地震动作用下的非线性时程分析,建立了最大层间位移角与最终软化指标及结构参数之间的关系,以及最大层间位移角和最大总位移角之间的关系;并结合Pushover分析,提出了高层混合结构基于变形和能量的双参数损伤指标,最后通过一高层混合结构的模拟地震振动台试验对建议的各损伤指标量化值进行了验证.     

可液化土-高层结构地震相互作用振动台试验

进行了可液化土-高层结构地震相互作用的振动台试验,试验采用柔性容器以减小边界影响,采用饱和砂土作为模型土.试验中再现了液化场地土中高层结构的震害现象.得出的主要规律有:相互作用体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线明显不同;随着振动次数的增加,体系的频率降低,阻尼比增大;砂土对地震动可起滤波和隔震作用;当最初加速度峰值到达前,砂土层中的孔压比存在负值;震后土中孔隙水压力不一定随振动的停止而立即开始消散,在短期内可能继续增长;桩身应变幅值呈桩顶大、桩尖小的分布;桩土接触压力幅值分布规律与输入激励地震大小有关.     

振动台三维模拟地震试验研究

文章介绍了一幢10层钢筋混凝土结构的1/10比例整体模型的振动台试验。结构原型在1985年墨西哥城大地震中受损。结构动力试验模型按一致相似律设计,考虑了欠人工质量的影响。模型采用细石混凝土和镀锌钢丝精心制作,输入以该地震实际记录为原波的三维地震波,在振动台上重现了原结构的实际震害现象。     

高宽比超限高层建筑模拟地震振动台试验研究

对一座高宽比超过抗震规范规定的复杂高层建筑进行了模型模拟地震振动台试验研究．对于一个1：30的高层建筑模型，通过对其动力特性和动力反应的分析，发现短边方向的刚度明显比长方向弱，存在长方向的扇形振动，即出平面的翘曲变形，转换层处的层间相对位移明显大于其他层的位移，顶部的鞭梢效应明显，此外，高振型在加速度反应中作用较大，尤其在短边方向上．针对以上特点，对设计提出了若干建议．     

高层建筑悬挂式电缆桥架模拟地震振动台试验

电缆桥架是高层建筑中的一类典型的非结构构件。为研究其抗震性能,采用足尺模型进行了2组模拟地震振动台试验。第1组试验针对配置了3种不同类型抗震支架的电缆桥架;第2组试验针对一个带有水平弯通与竖向弯通的L形立体电缆桥架。输入了多组地震动,对悬挂在钢结构平台上的电缆桥架进行了试验,分析了电缆桥架的损伤与破坏情况、动力特性、位移反应和加速度反应。试验结果表明,悬挂式电缆桥架的地震损伤主要集中在电缆托盘主次梁连接节点上,该节点失效导致次梁掉落。安装不同类型抗震支架的电缆桥架位移响应和损伤情况差异较为明显,而加速度响应差异较小。拉杆式抗震支架的抗震性能优于型钢式抗震支架,抗震强化式支架的抗震性能最强。相比于直线段桥架,弯通段桥架的地震损伤较小。增加抗震支架横向刚度和提高抗震支架附近桥架主次梁节点的强度有助于改善桥架的抗震性能。     

带混凝土转换刚架高层办公楼试验研究

介绍了广州市中级人民法院办公楼——带混凝土转换刚架高层结构模型振动台试验结果,在高层建筑中,转换厚板是转换层结构中用得较多的一种型式,混凝土转换刚架作为一种比较特殊的转换层结构型式在高层结构中应用较少,本文研究了上述办公楼结构模型的动力特性及动力反应,并重点观察了转换刚架的动力反应,发现模型结构第三层的层间位移较其它层稍大,特别是X向,但从最终试验结果来看,转换刚架未出现较大的破坏,说明其作为一种转换层结构形式是可行的。     

简易消能减震砌体结构模型振动台试验

针对村镇量大面广的砌体结构,提出了一种简易消能减震技术,并对该技术进行了1∶4模型振动台试验,结果表明:该技术可使结构在小震作用下,不发生需要修复的破坏,能保证房屋正常使用功能要求;输入台面峰值加速度0.225g,相当于原型房屋的地面峰值加速度0.15g(7.5度中震),消能减震部位发挥作用,有效减轻砌体结构在大震下的损伤;当输入台面峰值加速度0.6g,相当于原型房屋的地面峰值加速度0.4g(8度大震),消能减震部位破坏严重,但结构仍未倒塌。     

考虑SSI效应的TMD减震特性振动台模型试验

设计并完成了考虑土与结构相互作用的TMD减震控制振动台模型试验。通过试验，分析了刚性地基和柔性地基上TMD对主体结构的减震效应，探讨了SSI效应对结构震控制的影响，在此基础上，将柔性地基上结构－TMD体系中主体结构地震反应看作是SSI效应，TMD减震效应以及SSI和TMD的耦合效应三部分共同作用结果，分析了不同工况下三种效应对主体结构地震反应的影响大小。试验结果表明：SSI效应对TMD的减震性能有很大影响，这使得基于刚性地基假设设计的TMD系统在柔性地基上的减震效果不理想，甚至在某些时候可能产生负面效果，对刚性地基和柔性地基上影响TMD减震性能的一些因素进行了探讨。     

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.     

格构锚固边坡地震响应的振动台试验研究

设计并完成比例尺为1∶8的边坡大型振动台模型试验,研究格构锚杆框架支护边坡在汶川波水平向、竖直向和水平竖直双向激振下的动力响应特性.研究结果表明:3种激振方式都会使边坡产生水平和竖直向加速度动力响应,且呈现出明显的非线性特征.水平向激振主要产生水平向加速度放大效应,边坡上方动力响应强度比中下方动力响应强度明显,内部动力响应强度比坡面动力响应强度明显;竖直向激振主要产生竖直向加速度放大效应,边坡中上方坡内动力响应强度大于坡面动力响应强度,边坡下方坡内动力响应强度则稍弱于坡面动力响应强度;加速度动力响应峰值放大系数(PGAA)随坡高也呈显著的非线性特征:在水平向激振下,水平和竖直向PGAA都是随坡高非线性增大;在竖直向激振下,水平向PEAA和激振加速度峰值AZmax≥0.400g时的竖直向PGAA随坡高非线性增大;在水平和竖直双向激振下,边坡中下方水平向PGAA和AXmax≥0.400g时竖直向PGAA随坡高非线性增大.3种激振方式下动位移响应主要出现在水平方向上,且呈现出非线性特征.水平向或水平竖直双向激振下,主要产生水平方向的永久位移,其量值接近但方向相反;竖直向激振下产生的水平和竖直向永久位移较小.3种激振方式下主要产生水平方向动土压力响应,响应程度比较接近,呈现出非线性特征,动土压力峰值的最大值都出现在坡中.     

独塔斜拉桥模型地震模拟振动台台阵试验

为了研究独塔斜拉桥在强震作用下的地震响应特性,设计制作缩尺比例为1∶30的半漂浮体系独塔斜拉桥结构模型,进行不同地震动作用下多点激励的地震模拟振动台试验.研究结果表明:支座破坏是半漂浮体系独塔斜拉桥缩尺模型在强震作用下的一种主要破坏模式;与只考虑单向水平地震波的情况相比,考虑双向水平地震波同时作用对半漂浮体系独塔斜拉桥的加速度响应影响显著,而对动位移响应的影响较小;在双向水平地震波作用下,主梁跨中会发生不可忽略的竖向加速度响应,卓越周期较长的地震波对半漂浮体系独塔结合梁斜拉桥缩尺模型更具破坏性,强震下斜拉索要承受远大于初始索力的瞬时索力.     

采用变阻尼式TMD的钢框架结构振动台试验

提出了一种新型变阻尼式调谐质量阻尼器(TMD),并将该阻尼器安装在两层单跨的钢框架模型结构上.通过对比无控状态、传统TMD控制状态、变阻尼式TMD控制状态下钢框架结构的动力响应,分析了变阻尼式TMD在Kobe波、Taft波和兰州波激励下的减震控制效果.试验结果表明:变阻尼式TMD可降低结构的自振频率并延长周期,采用变阻尼式TMD减震装置后,加速度响应最大可降低41.32%,位移响应最大可降低62.07%,最大减震效果较传统TMD提高了9%,且随着地震动峰值的增加,减震装置的控制效果越显著.     

钢筋混凝土异形柱框架-抗震墙结构振动台试验

通过12层1/7缩尺模型的模拟地震振动台试验,研究了钢筋混凝土异形柱框架-抗震墙结构体系的动力特性、地震反应及破坏形式.试验结果表明,该结构体系层间位移角能满足《规范》要求、抗震性能良好,适于在小高层住宅中采用.