五层梁柱式胶合木结构振动台试验研究

为研究多层胶合木结构的抗震性能,设计制作了一个1:2缩尺的五层梁柱式胶合木结构模型,并对增设屈曲约束支撑和木支撑前后的结构模型开展了振动台试验。试验结果表明：纯框架模型抗侧刚度过低,在7度多遇地震作用下纵、横向的最大层间位移角分别达到1/145和1/175,不宜在地震区采用;增设支撑后,模型的基频大幅提高、位移响应显著降低,在7度多遇、基本和罕遇地震作用下的层间位移均满足《多高层木结构建筑技术标准》（GB/T 51226-2017）中弹性和弹塑性位移角限值要求;增设木支撑的横向框架在8度罕遇地震作用下,绝大多数木支撑发生断裂破坏,最大层间位移角达到1/11,但结构并未发生倒塌且梁、柱及节点无明显损伤;增设屈曲约束支撑的纵向框架在8度罕遇地震作用下主体结构无明显损伤,仅在支撑连接板处出现了少量局部的平面外屈曲。屈曲约束支撑和木支撑起到了第一道抗震防线的作用,有效保证了胶合木结构主体框架的安全;在合理设计的基础上,梁柱-木支撑和梁柱-屈曲约束支撑的梁柱式胶合木结构体系均可满足8度区抗震设防要求。     

高层胶合木框架-混凝土核心筒结构振动台试验研究

为研究高层胶合木框架-混凝土核心筒结构的抗震性能,设计制作一个缩尺比例为1∶3的12层高层胶合木结构模型,并对模型开展振动台试验。试验中考虑了7度多遇至9度罕遇烈度水平,得到不同水准地震作用下模型的加速度响应、位移响应和层间剪力分布等,并基于白噪声扫频结果确定模型的动力特性。试验结果表明,高层胶合木框架-混凝土核心筒结构模型的主要破坏集中于混凝土核心筒,胶合木框架的损伤相对有限。模型具有良好的耗能能力,罕遇地震作用下模型的阻尼比均超过10%。模型的各楼层加速度放大系数在0.5～3.0,结构顶层的加速度放大系数明显高于其他楼层。7度多遇地震作用下,模型的最大层间位移角在多数工况下均能满足现行规范的规定,说明高层胶合木框架-混凝土核心筒结构具有良好的抗侧刚度。在8度～9度罕遇地震作用下,模型并未出现倒塌破坏,说明高层胶合木框架-混凝土核心筒结构能满足“大震不倒”的抗震设防目标。     

光岳楼木结构动力特性及地震响应分析

文中以聊城市东昌府区光岳楼为例，将EL-Centro波、Taft波和人工波分别调幅成55gal、150gal、300gal作为地震激励三向输入光岳楼有限元模型中。通过模态分析，提取了光岳楼的前六阶频率和前三阶振型；通过模拟对光岳楼的地震响应分析，得到了光岳楼1、2层外金柱柱顶和3层金柱顶、4层柱顶的加速度、位移响应曲线。研究结果表明，光岳楼的前两阶振型以平动为主，第三阶开始以扭转为主；随着地震波激励的不断增大，模型的各层加速度响应、层间位移角和位移响应不断增大；柱础层、铺作层、榫卯节点均具有一定的抗震减震的作用。文中的研究为类似的木结构古建筑的抗震设计提供技术支撑。     

钢筋混凝土空心矩形桥墩振动台试验

通过地震模拟振动台试验研究了钢筋混凝土空心矩形桥墩的抗震性能,以某空心矩形桥墩为原型设计了2个具有不同配箍率的空心矩形桥墩模型试件,并对其进行地震模拟振动台试验,选取El Centro波、Taft波和人工兰州波作为地震动激励,分析了各工况荷载下桥墩顶部的加速度响应、动力放大系数和墩顶位移响应等参数;利用大型通用有限元软件ABAQUS建立了桥墩有限元模型,将试验采集的加速度和位移响应同有限元计算结果进行对比分析。结果表明:2个模型试件均具有良好的抗震性能;不同地震波激励作用下,桥墩顶部加速度和位移响应不同;配箍率越高,墩身裂缝分布越密集,裂缝宽度越小;配箍率对加速度和速度响应无显著影响;验证了利用ABAQUS软件建立的有限元模型的可行性。     

支盘桩–土–高层建筑结构振动台试验的研究

 设计和实施支盘桩–土–高层建筑结构动力相互作用体系的振动台试验,再现框架结构和桩基的震害现象。通过振动台试验,研究相互作用体系的地震响应、支盘桩对结构体系的阻抗作用和单、双跨框架结构抗震性能的差异,对该体系的试验现象、基频、阻尼比、振型、位移反应和上部结构顶层加速度反应进行了计算和分析。结果表明：相互作用对结构的动力特性和地震反应均有较大的影响,支盘桩具有较好的抗压、抗拔和抗扭曲作用;相同工况时上海人工波激励下的结构最大位移反应比El Centro波大,说明结构的破坏除与震级有关外,还与地震波的波形有关;双跨框架结构的抗震性能明显好于单跨,并与汶川地震中很多单跨教学楼倒塌的现象一致。研究结果对抗震设计和防灾减灾具有重要的研究意义。     

多点激励下巨型框架悬挂减振结构地震响应振动台阵试验研究

目前对于大跨度高层悬挂减振结构在多点激励下的地震响应尚缺乏试验研究。本文按1/20比例设计和制作一座大跨度巨型框架悬挂减振结构模型,并通过双振动台模拟试验,研究一致激励和行波激励对悬挂减振结构地震响应的影响。试验结果表明:行波效应可能使模型结构的关键部产生明显的应力变化,主体结构顶部和次结构顶层悬挂楼盖沿X方向加速度响应有所减小;同时发现首层悬挂楼盖加速度响应及与主体结构的相对位移比顶层明显。这对研究大跨度高层悬挂减振结构抗震提供了新的思路,因此可以考虑行波效应对此类结构的减振作用进行抗震设计构思。     

带支撑胶合木框架抗震性能试验研究

针对胶合木框架侧向位移不易满足抗震要求这一问题,研究了增设人字形胶合木支撑和铝合金屈曲约束支撑的带支撑胶合木框架的抗震性能。对纯胶合木梁柱框架和3个增设支撑胶合木框架进行了低周反复加载试验,分析了4个胶合木框架试件的水平承载力、耗能能力、刚度退化、转角变形和木支撑应变。结果表明：增设人字形木支撑和铝合金屈曲约束支撑均可以显著提高胶合木框架的承载力、耗能能力和刚度;支撑端部连接形式对胶合木框架的抗震性能有一定影响;增设支撑的3个胶合木框架试件均在支撑或支撑连接处发生破坏,胶合木框架主体并未发生明显损伤,两类支撑均很好地起到了第一道抗震防线的作用,保证了主体框架的安全。胶合木框架数值模拟和木支撑截面尺寸参数分析结果表明,经柱截面尺寸修正后的有限元模型针对框架抗侧刚度和承载力具有较好的预测精度。     

全再生混凝土框架结构抗震性能数值分析

为了分析全再生混凝土框架结构在地震激励下位移与应力响应,并为研究应用提供参考,借助于已有的钢筋混凝土非线性分析理论和有限元分析程序,建立有限元模型对全再生混凝土框架结构抗震性能进行非线性有限元分析,发现全再生混凝土框架结构在竖向激励作用下的位移具有对称性,位移量随着建筑高度增高而增大;水平一致输入下结构的内力响应均较大,最大值出现在框架结构的顶层中部,但内力响应比较均匀。依据分析结果为全再生混凝土框架结构抗震设计提供参考。     

带支撑胶合木框架抗震性能试验研究

针对胶合木框架侧向位移不易满足抗震要求这一问题,研究了增设人字形胶合木支撑和铝合金屈曲约束支撑的带支撑胶合木框架的抗震性能。对纯胶合木梁柱框架和3个增设支撑胶合木框架进行了低周反复加载试验,分析了4个胶合木框架试件的水平承载力、耗能能力、刚度退化、转角变形和木支撑应变。结果表明:增设人字形木支撑和铝合金屈曲约束支撑均可以显著提高胶合木框架的承载力、耗能能力和刚度;支撑端部连接形式对胶合木框架的抗震性能有一定影响;增设支撑的3个胶合木框架试件均在支撑或支撑连接处发生破坏,胶合木框架主体并未发生明显损伤,两类支撑均很好地起到了第一道抗震防线的作用,保证了主体框架的安全。胶合木框架数值模拟和木支撑截面尺寸参数分析结果表明,经柱截面尺寸修正后的有限元模型针对框架抗侧刚度和承载力具有较好的预测精度。     

考虑高台基影响的西安安定门城楼动力特性及地震响应分析

为了准确评估西安安定门城楼的结构特性及抗震性能,采用原位动力特性测试与有限元数值模拟相结合的方法,对城楼进行考虑及不考虑高台基(瓮城东城墙)影响的动力特性及地震响应分析。首先对城楼上部木结构进行原位动力特性测试,获得其自振频率和振型;然后分别建立城楼上部木结构、高台基及整体结构(高台基+木结构)的三维有限元模型,采用模态分析方法获得了各计算模型的自振频率和振型,将上部木结构自振频率和振型的模拟结果与原位测试结果进行对比以验证模型的正确性,并进行上部木结构计算模型与整体结构计算模型动力特性的对比分析;最后分别对上部木结构和整体结构模型输入不同幅值的El Centro波、Taft波及兰州人工波三种地震激励,将两种计算模型的动力响应进行对比。结果表明：高台基对城楼5阶以上的高阶频率和结构振型影响较大,并使上部木结构的位移响应、层间位移角、加速度响应及楼层剪力均有较大程度的增大,对结构的抗震性能产生不利影响。     

大型火电厂钢结构主厂房铰接中心支撑框架体系的振动台试验研究

为获得铰接中心支撑框架结构体系的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某大型火电厂钢结构主厂房横向最不利一榀的煤仓间部分为原型,按1∶12缩尺比例设计制作了试验模型,并对其进行了14种地震工况下的模拟地震作用振动台试验。得到了模型结构的动力特性、阻尼比及其在8度多遇、基本和罕遇烈度下的加速度和位移响应等。结果表明:8度多遇地震作用前后结构第1阶频率为4.59Hz,8度罕遇地震作用后,第1阶频率减小为4.40Hz,但梁柱仍然完好,仅有个别支撑和节点板出现了微小的平面外变形。依据试验与有限元分析结果,推算出试验原型结构在三种地震(E l Centro、CholamShandon、人工地震)的多遇烈度以及人工地震的罕遇烈度下,层间位移角均满足我国现行抗震规范要求。该体系在高烈度区也可具有良好的抗震性能。     

Shaking table test of an inverted conical water tower model

地震作用下,水塔中的蓄水对水塔结构本身有着耗能减震作用。为研究不同蓄水量对钢筋混凝土倒锥壳式水塔结构抗震性能的影响规律,探寻有利于该类水塔结构抗震的蓄水水位,基于实际工程结构,依据相似原理设计制作了相似比为1∶30的有机玻璃倒锥壳式水塔模型。通过振动台试验,在不同水准的多条地震波激励下,研究了水塔模型在不同水位时的动力特性、加速度响应和位移响应。运用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,并将试验结果和有限元分析结果进行验证和对比分析,结果表明：随着水位的增加,模型的自振周期逐渐增大;地震作用下,不同水位会不同程度地减小水塔模型的动力响应;不同地震波激励下,当蓄水水位在水箱最高水位的一半以上时,减震效果良好。     

倒锥壳式水塔模型结构振动台试验研究

地震作用下,水塔中的蓄水对水塔结构本身有着耗能减震作用。为研究不同蓄水量对钢筋混凝土倒锥壳式水塔结构抗震性能的影响规律,探寻有利于该类水塔结构抗震的蓄水水位,基于实际工程结构,依据相似原理设计制作了相似比为1∶30的有机玻璃倒锥壳式水塔模型。通过振动台试验,在不同水准的多条地震波激励下,研究了水塔模型在不同水位时的动力特性、加速度响应和位移响应。运用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,并将试验结果和有限元分析结果进行验证和对比分析,结果表明:随着水位的增加,模型的自振周期逐渐增大;地震作用下,不同水位会不同程度地减小水塔模型的动力响应;不同地震波激励下,当蓄水水位在水箱最高水位的一半以上时,减震效果良好。     

传统风格建筑RC-CFST组合框架拟动力#br# 试验及弹塑性地震反应分析

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波作用下的拟动力试验,得到该模型的自振频率以及加速度、位移和应变等动力响应。分析模型结构的破坏过程、恢复力特征曲线及变形能力等抗震性能。研究表明：乳栿为模型结构的第一道抗震防线;随着输入地震波加速度峰值的增加,框架模型的自振频率下降,加速度放大系数逐渐减小,模型结构的恢复力特征曲线呈现出一定程度的“捏缩”效应。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;乳栿和混凝土柱为模型结构的主要耗能构件。基于试验研究结果,采用有限元分析软件SAP2000对试验模型框架进行弹塑性地震反应分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。计算分析结果表明：模型框架的出铰顺序依次为乳栿两侧、金柱柱底、檐柱柱底、金柱CFST柱底部及檐柱CFST柱底部。在峰值加速度为0.70g的El Centro波作用下,模型柱架的极限弹塑性层间位移角与规范规定的限值较为接近,表明框架结构具有较高的抗震安全储备。     

高层框架结构修改前后模态和地震响应

为了考察结构修改对结构抗震是否有效,利用ANSYS建立结构修改前、后的有限元模型,对比分析了结构修改前、后模态变化和频率变化情况。选择对此结构能量输入更加有效的天津地震波,数值计算结构修改前、后在地震荷载下的关键层和顶层的位移和加速度时程响应。修改后结构关键层和顶层的平均位移减小42%,结构最大加速度显著增大,关键层最大加速度增大53%,结构平均加速度减小10%左右;仿真结果显示,增加刚性支撑,可以有效控制结构位移响应,结构抗疲劳能力有所提高,但从改善工作环境角度看,显示该方案不尽合理。     

超高层建筑施工塔式起重机-结构体系抗震性能试验研究

以某超高层建筑施工塔式起重机-结构体系为工程背景,依据模型动力试验相关理论设计制作1/15结构缩尺模型,通过振动台试验模拟地震动,分析吊臂处于不同仰角时,地震激励方向、长短周期地震波对施工塔式起重机的影响,了解动臂式塔式起重机吊臂处于不同仰角下的地震响应特征,并通过白噪声扫描识别出结构模型的动力特性,为超高层建筑施工塔式起重机抗震设计、抗震计算和设计构造提供理论依据。结果表明,在平行于吊臂方向的地震波激励下,塔式起重机控制节点的位移和加速度响应明显大于垂直于吊臂方向的地震波激励;在长短周期地震波作用下,塔式起重机吊臂仰角较小者,塔式起重机控制节点位移和加速度响应大;振动台试验结果与数值模拟结果吻合较好,为施工塔式起重机的抗震设计提供理论基础。     

无柱加腋地铁车站土-结构模型振动台试验

以南宁地铁5号线金桥站为工程背景,根据模拟地震振动台试验的相似性理论,考虑地铁车站结构与土的材料性能、几何特性以及模型结构动力试验的相似关系等,设计制作了用于模拟地震振动台试验的无柱加腋地铁车站模型结构和试验用模型箱。选取El Centro地震波、Taft地震波和南宁人工地震波,同时考虑地铁车站结构上覆土厚度等参数的变化,进行了多种工况下的模拟地震振动台试验,研究了考虑地铁车站土-结构相互作用的无柱加腋地铁车站模型结构的地震响应特点和主要变化规律,分析了上覆土厚度对模型结构动力响应的影响,考察了结构抗震的薄弱部位和主要损伤区域。采用ABAQUS有限元软件建立考虑地铁车站土-结构相互作用的三维空间有限元模型,进行了相应工况下的模拟地震有限元时程分析,并与振动台试验结果进行了比较。结果表明:有限元模拟结果与振动台试验结果吻合较好,说明建立的有限元模型和分析方法可靠有效; 3种地震波下模型结构的主要地震响应特点基本相同,其加速度响应和位移响应都随输入峰值加速度的增大而增加; 上覆土厚度是影响车站模型结构加速度响应的重要因素,当上覆土厚度较薄时,车站模型结构的位移响应较大; 模型结构的侧墙与底板、中板连接的加腋处是开裂和损伤最严重的区域,侧墙裂缝呈竖向发展,并出现多道连续裂缝,应引起重视。     

汶川地震古建筑轻度震害研究

为保护古建筑,以四川省广元市觉苑寺逍遥楼为例,研究了汶川地震作用下,加固后的古建筑震害症状及抗震性能。根据震后勘查结果,讨论了逍遥楼的典型震害症状。根据木结构榫卯连接特点,建立了结构的有限元模型。通过模态分析,获得了逍遥楼的基频及主振型;通过对汶川波进行调幅并作用于该结构,获得地震作用下结构的内力及位移响应曲线;通过对结构进行7度罕遇地震作用下x、y双向响应谱分析,获得了结构的抗震能力。结果表明：加固后的逍遥楼振动形式以水平振动为主,在汶川地震作用下的震害程度轻,内力及变形响应峰值均在容许值范围内,且能够抵御7度罕遇地震作用。     

巨型框架结构的隔震分析

采用ANSYS通用有限元程序建立了巨型框架结构隔震分析的动力计算模型,对巨型框架结构进行了隔震动力时程计算,给出了巨型框架结构隔震后在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应。计算结果表明,巨型框架结构在隔震后具有良好的抗震性能,可有效地降低结构的地震响应,计算结果对于确保巨型框架结构的抗震安全性具有较大的意义,同时对选择结构构件截面尺寸,也具有较大的参考价值。     

无柱大跨变截面地铁车站地震响应分析

以南宁某无柱大跨变截面地铁车站为工程背景,设计制作了合理相似比下的现浇无柱变截面地铁车站考虑土-结相互作用的振动台试验模型,选用El Centro地震波、Taft地震波和南宁人工地震波等,进行了多种工况下的模拟地震振动台试验,研究了考虑土-结相互作用时无柱大跨变截面地铁车站的抗震性能和抗震薄弱部位,总结了其地震响应的主要特点和一般规律。同时,还采用MIDAS/GTS有限元分析软件,建立了振动台试验模型的有限元分析模型,进行了考虑土-结相互作用时无柱大跨变截面地铁车站在多种地震响应下的有限元分析,探讨了这类结构在地震响应下的内力分布规律和地震响应特点,并与试验结果进行了对比。研究结果表明,不同加速度峰值地震波作用下,结构模型的加速度响应随着地震作用峰值加速度的增加而增大,且结构模型的应力响应随着地震作用强度的增大而增大。当同一加速度峰值地震波作用时,结构模型加速度响应为顶板大于中板大于底板,结构模型侧墙的相对位移响应随着结构模型高度的增大而增大。振动台试验中,结构模型裂缝主要集中在中板变截面和底板变截面与侧墙连接处,说明此处在地震作用时易发生震害,设计时应予以着重考虑。