两层钢管混凝土组合框架结构抗震性能试验研究

拟动力试验方法最早是由日本学者于1975年提出的,它综合了拟静力试验、振动台试验和时程反应数值分析的特点,来实际模拟结构损伤、刚度变化产生的非线性行为,近年来已得到广泛应用。本文通过对一榀由钢管混凝土柱和组合楼盖经由半刚性连接构成的组合框架1/3比例模型的拟静力、拟动力试验和弹塑性地震反应分析,研究此类结构在地震作用下的动力响应、恢复力特性和耗能性能;其中输入的地震波先采用ElCentro波,后采用Kobe波,模拟结构经历不同的地震作用。实测显示:累积损伤导致结构底层刚度的较大弱化,结构基频下降;钢管混凝土柱屈服,角区混凝土开裂,结构呈现较好的变形延性。本文还根据实测结果建立了一个预测组合框架结构在地震作用下弹塑性性能的分析模型,理论计算和试验结果基本吻合;实验和计算表明钢-混凝土组合框架结构具有良好的抗震性能。     

两层钢框架结构拟动力地震反应试验研究

通过对两层钢框架模型的拟动力地震反应试验,研究这类结构体系在地震荷载作用下的动力反应和受力性能。试验表明,钢框架结构具有良好的抗震能力。     

钢框架结构在地震作用下累积损伤分析及试验研究

钢框架结构在强地震作用下将进入非线性状态,结构的刚度和强度等力学性能随之降低,从而影响到结构以后的抗震性能。因此,如何确定结构在一次或多次地震作用后的力学性能,是结构在多次地震作用下动力分析的重要内容,为了达到这个目的,首先需要确定结构在每次地震作用后各层的累积损伤指数,再通过损伤指数来定量确定结构的剩余刚度和剩余强度。本文通过钢框架结构的多次振动台模拟试验,应用损伤力学理论,建立钢框架结构在地震作用下考虑损伤累积效应的双线性恢复力模型,结构在地震作用下的动力分析采用层间模型,并运用Wilson-θ法进行计算分析,通过试验和计算的对比,在多次地震作用后,由于框架结构的层间模型产生了强度和刚度的退化,考虑损伤累积效应后的计算结果更符合试验结果,最终为地震作用后的结构的修复和抗震能力的评估提供分析基础。     

钢-混凝土组合框架抗震性能分析

为研究钢-混凝土组合框架在地震作用下动力性能及破坏形式,为钢-混凝土组合框架在地震区的使用提供依据,进行了1/3比例钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁组合框架结构模型振动台试验研究。通过试验,得到不同地震烈度下组合框架结构的动力特性、位移响应、加速度响应。应用SAP2000软件对该结构进行不同烈度地震作用下的弹性时程分析和弹塑性时程分析,得到各水准地震作用下结构动力特性和位移反应,分析结构的地震损伤破坏过程及损伤分布情况。     

结构动力模型试验与原型相似关系的研究

本文以某钢框架结构拟动力模型试验为例,运用大型有限元分析软件SAP2000分别对原型结构和模型进行了地震作用下的动力响应分析。由模型的地震反应按照动力相似关系推导出原型结构的地震反应,并将其与原型结构的计算值进行对比。通过对自振特性、加速度、位移和剪力的对比分析,验证模型与原型的相似关系,说明可以利用模型试验对原型结构进行抗震性能评估。     

钢框架结构软钢阻尼器振动控制的试验及理论研究

本文通过试验研究和理论分析探讨极低屈服点软钢阻尼器的减震效果。对建造在野外的三层钢框架结构输入该结构在历年地震观测中采集到的地震波记录进行了拟动力试验。本次拟动力试验选用了4条地震波记录,各分为有阻尼器和无阻尼器的两种情况共计进行了8次试验。试验结果表明软钢阻尼器具有明显的减震效果。并采用能够同时考虑应变硬化和刚度退化现象的SkeletonShift模型模拟阻尼器的恢复力特性,对该结构进行了弹塑性地震反应分析。地震观测、拟动力试验以及计算机分析结果所表现出的各地震反应具有较好的一致性,说明拟动力试验技术应用于模拟结构的地震反应,可得到令人满意的结果。     

防屈曲钢支撑阻尼器的试验研究

对7个一字形内芯外包钢管的防屈曲钢支撑阻尼器进行静力往复试验和子结构拟动力试验研究。在静力往复试验中根据试件的破坏特征不断完善其构造措施以确定其合理构造,并研究合理构造的防屈曲钢支撑阻尼器的滞回性能。静力往复试验结果表明这类防屈曲钢支撑阻尼器具有很好的滞回特性和耗能性能。为研究装有防屈曲钢支撑阻尼器的框架在地震作用下的动力反应,对一个单自由度框架结构进行子结构拟动力试验。子结构拟动力试验表明地震作用下钢支撑阻尼器结构的抗震能力得到了很大的提高,有效地降低结构的最大位移。用ANSYS软件计算得到的和试验得到的钢支撑阻尼器结构的地震反应吻合得很好,说明ANSYS计算时所用的阻尼器恢复力模型及参数的确定是合理的。     

两层钢框架结构地震振动试验研究

为了研究钢框架在地震作用下的结构反应,该文设计制作了一个两层钢框架结构模型,进行3条地震波的振动台试验,研究钢框架结构在不同等级地震波作用下的破坏形式、动力特性等力学性能.通过试验发现,钢框架在地震波作用下,整体性能保持良好;在加载的地震波加速度达到1.0g时,节点焊接处会出现明显裂缝;钢框架层间位移、层间位移角和应变随着地震波加载加速度的增加而增大;底层的层间位移角都大于顶层,表明底层受地震影响更大;钢框架各构件的拉应力和压应力呈近似对称关系.     

两层钢框架结构地震振动试验研究

为了研究钢框架在地震作用下的结构反应,该文设计制作了一个两层钢框架结构模型,进行3条地震波的振动台试验,研究钢框架结构在不同等级地震波作用下的破坏形式、动力特性等力学性能.通过试验发现,钢框架在地震波作用下,整体性能保持良好;在加载的地震波加速度达到1.0g时,节点焊接处会出现明显裂缝;钢框架层间位移、层间位移角和应变随着地震波加载加速度的增加而增大;底层的层间位移角都大于顶层,表明底层受地震影响更大;钢框架各构件的拉应力和压应力呈近似对称关系.     

配有高强钢筋高强混凝土结构拟动力试验

为研究配有高强钢筋高强混凝土框架结构的耗能性能与抗震能力,对2层2榀1/2比例的模型结构进行了拟动力和拟静力试验,试验采用了经调幅的三种具有不同峰值加速度的地震波进行加载,共11种工况。分析了高强钢筋高强混凝土框架结构在地震作用下的滞回反应和耗能能力,探讨了结构在地震作用下的破坏机理、滞回特性及薄弱环节或部位。试验结果表明,此类结构具有较好的变形和耗能能力,抗震性能较好,所提出的方法能够用于地震区高强混凝土框架结构体系之中。     

屈曲约束支撑铰接框架足尺模型模拟地震振动台试验

对屈曲约束支撑铰接框架结构体系特点和抗震性能进行分析,并进行一个足尺屈曲约束支撑铰接框架结构模型模拟地震振动台试验研究。通过试验,分析不同强度地震作用下屈曲约束支撑铰接钢框架结构的动力特性、加速度反应、位移反应和破坏特征。振动台试验和研究结果表明:在强地震作用下(加速度峰值为1.20g),屈曲约束支撑交接框架结构层间位移角为1/100,屈曲约束支撑有明显的屈服变形,但没有发生屈曲现象,且整体结构中框架梁、框架柱仍保持弹性状态。理论和试验表明:屈曲约束支撑铰接框架结构可以在地震区使用。     

砖填充墙钢筋混凝土框架拟动力地震反应试验及理论分析

本文通过二个１：２．５缩尺的无门洞砖填充墙和开门洞砖填充墙框架的拟动力地震反应试验，研究了砖填充墙框架结构模型在弹性、开裂和破坏各个阶段的地震反应和破坏形态，并与纯框架的拟动力地震反应试验结果进行了比较。采用杆系－层间模型进行无门洞砖填充墙框架的弹塑性地震反应分析，计算结果表明，理论分析结果与试验结果吻合较好。     

钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架拟动力试验研究

采用MTS伺服加载系统对钢纤维高强无粘结预应力混凝土扁梁框架结构进行拟动力地震反应试验研究。试验采用经过调幅的具有不同地震加速度峰值的ElCentro地震波作为激励进行加载,对两榀钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架和一榀用来对比的普通高强混凝土扁梁框架进行拟动力试验,对结构在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回性能、刚度和耗能进行研究,分析钢纤维对无粘结预应力扁梁框架动力性能的影响。试验结果表明,钢纤维扁梁框架结构屈服后,其最大位移反应、最大恢复力反应和阻尼比均比普通混凝土扁梁框架要大,钢纤维可以有效提高扁梁框架在剧烈地震运动作用下的耗能能力,降低结构损伤。钢纤维对高强无粘结预应力扁梁框架的刚度、自振频率和动力放大系数的变化影响不大。     

半刚性连接组合梁框架足尺模型模拟地震振动台试验

为了研究半刚性连接组合梁框架在地震作用下动力特性以及破坏模式,为半刚性框架抗震设计及在地震区的使用提供依据,进行了1个足尺半刚性连接组合梁框架结构模型振动台试验研究。通过试验,分析了小震、中震和大震作用下半刚性连接组合梁框架结构的动力特性、位移反应、加速度反应、半刚性组合节点内力反应、结构破坏模式。研究结果表明:半刚性连接组合梁框架具有较好的抗震性能,在罕遇地震作用下(1.20g),整体结构仍然没有明显损坏,结构破坏形式为半刚性组合节点和柱脚处产生较大塑性变形,半刚性连接框架结构完全可以在高抗震设防烈度地区使用。对试验框架建立有限元分析模型,进行结构的非线性动力时程分析,计算结果与试验结果较为接近。     

子结构法拟动力试验技术研究

子结构法拟动力试验与传统意义上的全结构法拟动力试验相比具有操作灵活、试验成本低廉的优点。本文在阐述子结构法拟动力试验的原理及特点的基础上,结合典型的试验实例论述了分离式子结构法拟动力试验和整体式子结构法拟动力试验的实施方法及试验结果。对安装软钢阻尼器的单层单跨钢框架结构,以阻尼装置作为试验子结构实施了分离式子结构法拟动力试验,为软钢阻尼器的恢复力模型确定了合理的参数;对某一地震观测用的三层钢框架结构输入该结构在历年地震观测中采集到的地震波记录实施了整体式子结构法拟动力试验,其试验结果与地震反应观测结果吻合得较好。本文研究表明,进行子结构法拟动力试验时试验子结构的合理选取是试验成功的关键,文中所述的试验方案可为工程结构的子结构法拟动力试验提供参考依据。     

基于ANSYS的钢闸门地震反应谱分析

采用大型结构分析软件ANSYS对某核电站的平面钢闸门进行地震反应谱分析.在ANSYS中建立有限元模型,对结构进行模态分析,提取前十阶频率和模态振型,得出平面钢闸门的自振特性.采用振型分解反应谱法和谱分析技术计算地震作用下闸门的动力响应,并将动力计算结果与静力计算结果进行叠加.计算结果表明,地震作用下钢闸门能满足强度要求.     

新型轻钢结构振动台试验研究

主要对新型钢框架结构模型进行了地震模拟振动台试验研究。模型以方钢管作为模型框架结构的梁柱,楼板采用新型轻钢楼板,整体结构模型为1:3缩尺模型,通过测试该种结构体系在地震作用下的动力反应,综合评价了该结构的抗震性能,并对结构的设计提出了相应的建议。试验结果表明该种结构抗震性能优良,适合在住宅建筑中推广。     

巨型框架结构的抗震分析

采用ANSYS有限元程序对巨型框架结构进行了抗震动力时程分析,讨论了巨型框架结构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,在几条不同的地震波作用下,巨型框架结构的主、次结构的地震反应是有差异的,就所讨论的巨型框架结构,El-centro地震波对结构的地震影响是最明显的;次框架的地震反应比主框架强烈,在结构抗震设计中不能忽略次框架的抗震问题。计算结果对巨型框架结构的抗震设计有较大的参考价值。     

高耸塔台结构地震模拟振动台试验研究及有限元分析

对顶部两层钢框架的高耸筒体塔台结构在地震作用下的动力特性与反应,从模型振动台试验和有限元计算两方面进行了研究。对一个1∶30比例的机场控制塔台模型进行了振动台模拟地震试验,根据试验结果,通过相似关系得到原型结构在地震作用下的动力特性与反应。同时,应用结构有限元分析程序对模型及原型结构进行动力计算,并将两种结果进行比较分析。     

强震作用下钢材等效本构模型应用研究

为研究考虑损伤退化的钢材等效本构模型在整体框架中的应用及其用于强震作用下钢框架结构弹塑性时程分析的可行性,选取已有典型钢框架静力及动力试验,对其分别采用等效本构模型和传统的两折线模型进行计算,并与试验结果进行对比分析,验证等效本构模型的可靠性和对计算精度的提高作用。在此基础上,将等效本构模型应用于10层钢框架结构抗震性能分析中,采用增量动力分析法,研究损伤累积退化对多高层钢框架结构强震作用下动力响应的影响,并与不考虑损伤退化的模型计算结果进行对比分析。分析结果表明：累积损伤退化的发生会加剧结构的动力响应,若不考虑此影响,会低估结构变形,导致结构存在一定的安全隐患。采用等效本构模型的增量动力分析能够较为合理地反映结构在强震作用下的承载性能退化现象,但不同地震波作用下的计算结果差异较大。