足尺带斗拱木结构水平滞回性能试验研究

在不同竖向荷载下对七等材、八等材足尺模型进行水平拟静力试验,分析滞回曲线、骨架曲线、变形及刚度变化规律.结果表明：木构架的变形主要表现为摇摆柱的转动、摩擦滑移及如嵌压等的塑性变形,并由此导致刚度的退化,而构件间的约束力则延缓了刚度退化的速率;在水平往复侧移中,木构架体现出良好的变形能力和自复位能力;竖向荷载的增加提高了极限承载能力,且与弹性段、屈服点的最大荷载和刚度均呈正线性关系.相对于七等材模型,八等材模型的滞回耗能和延性较高,但极限承载力较低,刚度退化更快;木构架的滞回性能与模型比例的关系与竖向荷载的区域有关.     

基于形状记忆合金的自复位摩擦耗能支撑滞回性能

针对基于形状记忆合金(SMA)的自复位摩擦耗能支撑,提出了简化分析模型,研究了其在往复荷载作用下的滞回性能.首先通过理论推导,得出了往复荷载作用下自复位摩擦耗能支撑的力-位移曲线,提出了简化的滞回模型,然后通过参数分析研究了各参数对其滞回性能的影响.结果表明:自复位摩擦耗能支撑在卸载后存在一定的残余位移,其大小仅与阻尼器元件摩擦力及SMA元件奥氏体弹性刚度有关;自复位摩擦耗能支撑的滞回性能可采用修正的FS(Flag-shaped)模型来描述;SMA元件屈服力及耗能参数对自复位摩擦耗能支撑的滞回性能影响较大,奥氏体弹性刚度及屈服后刚度系数影响较小;增加阻尼器元件的摩擦力,可显著增强自复位摩擦耗能支撑的耗能能力,但会产生残余位移.     

摩擦滑移水平隔震支座的性能试验

对一种新型的聚四氟乙烯板摩擦滑移水平隔震支座进行了性能试验,支座由聚四氟乙烯摩擦滑移装置隔震,而并联的水平弹簧使其在震后具有复位能力.试验测定了不锈钢板与聚四氟乙烯摩擦片间的摩擦系数及支座在简谐激励与地震激励下的滞回性能,并对竖向输入动压力时支座的滞回特征进行了测试.结果表明,滑移速度、竖向压力及地震激励的类别是影响摩擦系数与滞回性能的主要因素,为支座理论模型的建立提供了基础.     

T形钢管再生混凝土柱抗震性能有限元分析

以截面肢长、再生粗骨料取代率、钢管壁厚和轴压比为基本参数,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对两种不同肢长的T形钢管混凝土柱模型在低周反复加载下的荷载-位移滞回曲线进行模拟计算,获得T形钢管再生混凝土柱在水平地震荷载作用下的滞回性能、变形能力和耗能能力,从而比较两种不同截面肢长T形钢管再生混凝土柱的抗震性能.相比于普通混凝土构件,再生混凝土构件表现出更好的变形能力和耗能能力.     

古建木构枓栱侧向刚度的试验研究

通过对典型枓栱的模型的低周反复荷载试验,研究了枓栱侧向刚度的退化规律.试验得出枓栱的力-位移滞回曲线及骨架曲线,并拟合出了力-位移的关系方程和枓栱恢复力模型,由试验结果给出枓栱侧向刚度的线性变化.通过试验得出以下主要结论:枓栱以水平滑移变形为主,并通过摩擦滑移起到耗能、隔振的效果;枓栱的滞回曲线呈平行四边形,形状饱满外包络面积大,说明枓栱具有良好的滞回耗能特性;枓栱的力学模型属于线性强化弹塑性模型.恢复力模型反应了枓栱恢复力特性及刚度变化规律,适应于同类木结构的静力传递和结构动力分析计算研究.研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供了理论基础.     

装配式剪力墙水平拼缝钢筋浆锚搭接抗震性能试验

为综合评价水平拼缝采用竖向钢筋浆锚搭接的装配式混凝土剪力墙抗震性能,采用2个装配式和1个现浇的足尺试件进行低周反复荷载试验.试验结果表明:对于破坏形态,装配式混凝土剪力墙内墙试件与现浇试件基本相同,装配式混凝土剪力墙外墙试件与现浇试件有区别;各试件的滞回曲线均较饱满,骨架曲线走势基本一致,耗能能力接近;各试件极限位移角1/56～1/49,位移延性系数均为4;装配式混凝土剪力墙试件较现浇试件初期刚度有所降低,外墙试件水平拼缝上移后,承载能力有所提高.     

SMA-橡胶支座滞回性能的理论模型

利用记忆合金材料的Graesser本构关系,建立了SMA-橡胶支座滞回性能的理论模型,并进行数值仿真,得到光滑的、近似双线性的力-位移滞回曲线,其特征与具有弹塑性耗能机制的橡胶隔震支座相似,支座的性能试验与模拟结果吻合较好,研究表明SMA-橡胶支座滞回效应明显,能防止支座出现过大位移。     

竖向荷载对T型钢连接钢框架抗震性能的影响

利用拟动力试验对T型钢半刚性连接钢框架在两种地震峰值加速度下的抗震性能进行研究,并对比分析了T型钢连接钢框架在柱顶施加竖向荷载和无竖向荷载等两种工况下的应变、位移和荷载变化以及荷载-位移滞回曲线,从而研究竖向荷载对半刚性连接钢框架抗震性能的影响。试验结果表明:T型钢半刚性连接钢框架具有较好的变形能力,滞回性能良好,抗震能力较强,且随着地震作用的增大,钢框架的动力反应增大;竖向荷载对钢框架的层间位移反应影响较大,而对节点区域的应变和层间荷载的影响较小。     

配筋灌孔速成墙抗震性能的试验研究

通过对9块配筋灌孔速成墙体在低周反复水平荷载下的抗震性能试验,研究了不同高宽比、竖向压应力和体积配筋率的配筋灌孔速成墙在低周反复水平荷载作用下的承载能力、变形能力、滞回特性、延性、耗能能力以及刚度退化等受力特性和抗震性能。     

配筋灌孔速成墙抗震性能的试验研究

通过对9块配筋灌孔速成墙体在低周反复水平荷载下的抗震性能试验,研究了不同高宽比、竖向压应力和体积配筋率的配筋灌孔速成墙在低周反复水平荷载作用下的承载能力、变形能力、滞回特性、延性、耗能能力以及刚度退化等受力特性和抗震性能。     

老化与偏心受压下板式橡胶支座抗震性能拟静力试验研究

板式橡胶支座的老化和偏压甚至脱空对桥梁抗震安全至关重要。将板式橡胶支座进行室内老化试验并测得弹性模量,按老化程度和轴压偏心大小共分16个工况,采用拟静力试验对比分析了热老化、偏压脱空及其耦合下支座的抗震性能指标及变化规律。结果发现：偏心受压下支座滞回曲线较为狭长,滞回曲线面积和等效阻尼比减小,水平等效刚度增大;老化后的支座剪切变形量缩减,在给定的位移幅值下,因滑移量占比加大,滞回曲线更为饱满,对应的等效阻尼比增大;老化和偏心耦合状态下的滞回曲线斜率更为平缓,支座耗能能力明显削弱;位于梁端或长期处于偏压状态的普通板式橡胶支座在地震中存在因单向累计滑移过大而脱落的风险。桥梁维护中应对支座底面采取限位措施,并对偏心受压严重的支座进行及时调整。     

型钢再生混凝土高轴压比柱抗震性能试验

为研究3种不同再生粗骨料取代率的足尺型钢再生混凝土柱试件在高轴压比及较低轴压比下的抗震性能差异,本文通过40 000 k N多功能试验机对4个柱试件进行了低周反复荷载试验.观察分析各试件的受力性能及破坏特征,得到不同设计变量对试件的水平承载力、滞回性能、骨架曲线、耗能、变形及刚度等的影响规律.结果表明:4个柱试件的最终破坏形态均为弯剪破坏;各试件滞回曲线较饱满,试件耗能性能较好;再生粗骨料取代率增大,会使试件的变形能力有所降低,但对试件水平承载力及刚度退化影响不大;轴压比增大,试件的水平承载力、刚度及耗能性能提高,但承载力下降加快,刚度退化加剧,延性降低.总体来看,型钢再生混凝土柱在高轴压比下仍然能保持较好的抗震性能,可为后续的理论研究及实际工程应用提供依据.     

波形钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

为研究轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的影响。利用ABAQUS有限元软件对不同轴压比的竖向、水平钢板混凝土组合剪力墙进行非线性分析,以考察轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能、变形能力、抗侧承载力、抗侧刚度以及耗能能力的影响,并对其分析结果进行了试验验证。有限元分析结果表明：当轴压比在0.15~0.45范围内且逐步增大时,竖向波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力和耗能能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,当轴压比超过0.6时,剪力墙的抗震性能表现较差;当轴压比在0.15~0.3范围内且逐步增大时,水平波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,但对耗能能力影响不显著,当轴压比超过0.45时,剪力墙的抗震性能表现较差,当轴压比超过0.6时,其极限状态下的位移角低于位移角限值要求;轴压比在0.15~0.3范围内,且竖向、水平波形钢板混凝土组合剪力墙的轴压比相同时,前者表现出更好的抗震性能。为了确保有限元分析结果的可靠性,后续对两个剪力墙试件进行了拟静力试验,试验结果表明：有限元分析结果与试验结果吻合度较高,因此有限元分析所得结果,可为后续实际工程提供参考。     

木构建筑的抗振动模型设计与仿真

针对传统木构建筑的抗振动性能较差问题,提出一种新的木构建筑抗振动模型设计方法.结合木构建筑自身稳定性和位移限值特性,选定振动指标绘制出时间-位移曲线图,对木构建筑在不同震动下的抗振动性能进行评估,并对比了位移不定情况下建筑承受荷载能力.结果表明,所提方法充分考虑了木构材料的弹性形变及其自身的静压本构关系,可以较高精度地分析木构建筑自振频率与振型,保证了最终所建模型的稳定性及准确性,所提抗振动模型比传统模型更能体现出木构建筑的抗振动性能.     

Schwedler型单层网壳结构隔震分析

将Schwedler网壳结构的支座设置成隔震支座,分别采用弹簧支座和弹簧阻尼支座对结构进行了隔震控制。在有控和无控状态下,计算了Schwedler网壳结构的自振频率,初步分析了Schwedler网壳结构的隔震控制机理。在罕遇地震作用下,对网壳结构进行了时程分析,对网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移、最大支座反力和网壳结构的杆件轴力进行了数值计算。研究结果表明：两种隔震装置均有效地控制了Schwedler网壳结构的支座反力和杆件轴力,弹簧阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移和隔震结构的水平位移。隔震方法对于大跨网壳结构的减振是有效的。     

碟形弹簧竖向减震装置的性能试验研究

基础隔震技术是目前应用最广泛的结构控制方法,但是,目前这种技术只是最大限度地减少或隔离水平地震作用,而对竖向地震作用几乎没有影响。为改善隔震技术在隔离竖向地震中的限制,研制了一种由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置,并对其进行了在静载和动载作用下的力学性能试验研究,给出了该装置在竖向静力和动力作用下的等效刚度和阻尼比,建立了恢复力模型,试验研究表明,碟形弹簧竖向减震装置能有效的解决竖向大承载力和竖向阻尼的难题,力学性能优良且稳定,加工制作容易,是一种比较理想的竖向减震装置。     

水平与竖向加速度-时程曲线叠加效应下边坡永久位移计算的极限上限分析

实际边坡动力稳定性受地震竖向与水平方向效应共同作用,传统边坡地震永久位移计算方法较少考虑竖向地震波影响,采用实际地震的竖向与水平方向加速度-时程曲线共同效应更符合工程实际。基于极限分析上限法和Newmark刚塑性滑块模型,提出一种基于实际水平向与竖向地震加速度-时程曲线的边坡永久位移计算改进方法,以3个工程边坡为例,探讨了两组具有代表性实测典型水平和竖向地震地面运动记录对边坡地震永久位移计算的影响。研究结果表明:不考虑竖向地震加速度时程曲线时,本文方法可蜕化为与前人方法兼容;不同地震波的竖向与水平地震动时程曲线的叠加效应不同,竖向地震对边坡永久位移的影响不可忽略。     

碟形弹簧竖向隔震装置的恢复力模型及其试验验证

为研究碟形弹簧竖向隔震装置(DSI装置)的恢复力模型,对DSI装置的受力机理及变形特征进行深入分析;在此基础上,建立DSI装置的原点指向恢复力模型(OO恢复力模型).此外,对典型DSI装置进行往复荷载作用下的力学性能试验,分析其荷载-位移滞回曲线特征,并利用试验结果对OO恢复力模型的有效性进行验证.研究表明:OO恢复力模型具有典型的非对称性特征,摩擦力对其恢复力特性影响较大;往复荷载试验工况下,DSI装置的荷载-位移滞回曲线具有典型的非对称性特征,加载频率对其力学特性影响较小,动荷载幅值和加载预压位移的大小对其力学特性影响较大.随着动荷载幅值的增加,DSI装置的荷载-位移滞回曲线饱满度逐渐减小,因加、卸载刚度不同呈明显不对称性形状;随着加载预压位移的增大,DSI装置的荷载-位移滞回曲线趋于饱满,其耗能能力逐渐增强.OO恢复力模型能够有效模拟DSI装置的力学行为,利用OO恢复力模型计算的DSI装置的等效刚度及等效阻尼与试验结果的误差在8%之内.     

Research and application on three-dimensional seismic and vibration isolation for building

This paper presents the study of a three-dimensional(3D) isolation system.Firstly,the authors investigated the effects of an innovative 3D isolator,which was composed of a connecting plate,a rubber pad for vibration isolation in the vertical direction and a horizontal rubber bearing for seismic isolation in both horizontal directions.Secondly,the authors designed such a vibration isolation system and installed it underneath two specific residential buildings which were built directly over an existing subway communication hub platform in Beijing.These buildings required good performance vibration and seismic isolation system to reduce the impact from the running of nearby subway trains.Finally,in situ tests were conducted for both the isolated and the non-isolated buildings for the purpose of comparison.The test results showed that the maximum acceleration response level of the isolated superstructure is reduced by 10% as compared to that of the platform.The maximum attenuation of vibration reaches up to 25 dB.The 3D system explored in this paper is very effective in control and suppression of building vibration induced by earthquakes or running of trains.