传统风格建筑钢框架结构拟动力试验及弹塑性时程分析

为研究传统风格建筑钢框架结构的抗震性能,按1:2缩尺比设计制作了试验模型,对其进行拟动力试验,得到钢框架结构在弹性和弹塑性阶段的应变分布、加速度反应、位移反应、滞回特性和耗能性能等,并采用有限元分析软件ABAQUS对试验框架进行弹塑性动力时程分析,得到其应力分布及破坏模式。研究表明：当El Centro波、Taft波、兰州人工波和汶川波的加速度峰值为70gal、200gal和400gal时,钢框架结构基本处于弹性阶段,没有出现明显的塑性变形和破坏。当汶川波的加速度峰值达到620gal时,柱Z-1的斗与柱Z-2大跨一侧的拱相继屈服,结构进入弹塑性阶段,此时结构的最大层间位移角为1/203,且骨架曲线仍呈上升趋势,说明该钢框架结构具有较强的抗侧能力和较高的承载力。结构的屈服顺序为斗栱先屈服,然后梁端屈服,最后柱脚屈服,该传统风格建筑钢框架结构的抗震性能优越。     

偏心支撑钢框架拟动力地震反应试验研究

本文介绍了一榀偏心支撑钢框架在El Centro(1940 NS）波作用下的拟动力试验，研究了按照一定要求设计的偏心支撑钢框架的地震作用下的性能。     

传统风格建筑RC-CFST组合框架拟动力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。     

框架-剪力墙组合结构的拟动力试验研究

楼板平面内刚度对整体结构抗震性能有着重要影响,为研究带现浇混凝土楼板的框架-剪力墙组合结构体系的抗震性能,对一个3层2跨缩尺比例为1/4的框架-剪力墙组合结构进行了等效单自由度拟动力试验研究,观察该结构在地震作用下的动力反应,着重分析该框架-剪力墙组合结构在拟动力荷载情况下的破坏机制、耗能性能及变形恢复能力,从而掌握该框架-剪力墙组合结构的动力性能,为完善组合结构设计理论提供可靠的试验依据。结果表明,带现浇混凝土楼板的刚性可以保证结构的空间整体性和水平力的有效传递,该组合结构体系具有良好的抗震性能,满足抗震设防烈度为7度的抗震要求。     

低周反复荷载下传统风格建筑钢筋混凝土-钢管混凝土组合框架抗震性能研究

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)组合框架模型进行了低周反复加载试验,研究了模型结构的破坏过程、破坏特征,得到了结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、应变特征、延性、耗能性能、刚度退化与承载力退化。试验分析表明：乳栿为模型结构的第一道抗震防线;模型结构的滞回曲线呈现出“捏缩”效应,表现出剪切滑移特征;试件破坏时,其等效黏滞阻尼系数为0.146,小于常规现代混凝土框架结构;模型框架的位移延性系数大于3.0,极限位移角为1/27,表现出良好的变形能力及抗倒塌能力。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;混凝土柱纵筋先于方钢管屈服。基于试验结果,采用ABAQUS软件对模型进行了有限元分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。在此基础上对模型进行参数分析,结果表明：随组合柱轴压比和CFST柱与RC柱线刚度比的提高,模型框架的水平承载力增大,但延性变差;随混凝土柱纵筋配筋率的增大,模型框架的水平承载力和延性均明显提高。     

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。     

传统风格建筑钢框架结构拟静力试验研究

为研究传统风格建筑的钢框架结构的破坏形态和抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的一传统风格建筑钢框架结构为原型,按1∶2缩尺比例制作了试验模型,对其进行了低周反复加载试验。试验中观察了钢框架结构的受力过程及破坏形态,得到了结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、应变特征、延性、耗能性能、刚度与承载力退化等。试验结果表明: 传统风格建筑钢框架结构的斗、栱构件在水平荷载作用下可作为第一道抗震防线,梁端塑性铰发展充分,满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震要求;滞回曲线出现捏拢现象,呈Z形变化,表现出剪切滑移特征,与常规钢框架结构有明显的差异;在加载前期刚度退化较为显著;结构破坏时,极限位移角达到1/20,承载力退化系数接近0.9,表现出良好的抗倒塌能力和稳定的承载力。     

钢框架地震反应试验研究

本文在MTS电液伺服加载系统上对缩尺比例为1/3的钢框架模型进行模拟地震反应试验,通过对钢框架模型试验结果与理论分析结果进行对比研究,了解钢框架结构的抗震性能。     

再生混凝土框架拟动力试验研究和分析

对一榀单跨二层再生混凝土框架进行拟动力试验,采用不同加速度峰值的El Centro地震波激励,研究框架动力性能、受力特点、变形性能等抗震性能。试验表明:再生混凝土框架在多遇地震和设防裂度地震作用下具有足够的强度和刚度,框架处于弹性工作状态,加载至框架屈服,卸载后残余变形较小。采用结构通用有限元分析软件SAP2000对试验框架进行弹塑性动力时程分析,求出其位移响应,并与试验结果进行比较。试验研究和理论分析表明,再生混凝土框架具有良好的抗震性能。     

预压装配式预应力混凝土框架拟动力抗震性能试验研究

通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力试验,着重分析预压装配式混凝土框架在拟动力荷载情况下的破坏机制、刚度退化、耗能性能,以及变形恢复能力,并对结构模型进行了弹塑性动力分析。试验结构在高荷载下梁的滞回曲线趋于丰满,表现出较强的耗能能力。梁端截面具有良好的转动能力,可考虑框架弯矩调幅。预应力的作用使得框架构件有很强...     

传统风格建筑钢筋混凝土-钢管混凝土组合框架模型振动台试验研究

为研究传统风格建筑钢筋混凝土-钢管混凝土(RC-CFST)组合框架的抗震性能,采用三维六自由度地震模拟振动台对缩尺比为1/4的模型结构进行了El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波输入下的试验。通过白噪声扫描得到了该模型的自振频率、阻尼比等动力特性,研究了模型结构的受力过程、破坏特征及加速度、位移、剪力和应变等动力响应。试验结果表明：随着输入波地震峰值加速度的增加,框架模型的自振频率下降,阻尼比增大,加速度放大系数逐渐减小;柱架是耗散台面地震作用的主要构件;7度罕遇地震作用下结构X、Y向的最大层间位移角分别为1/46、1/51,结构的总体刚度偏小;结构的地震剪力沿模型高度方向没有明显下降的趋势, CFST柱顶部与枋、椽连接区域及柱底为结构的抗震薄弱环节。基于研究结果, 提出了加强该组合框架抗震性能的设计建议。     

大空间砖-混凝土组合结构弹塑性地震反应与计算倒塌研究

建立了大空间砖-混凝土组合结构弹塑性分析模型,分别采用纤维单元、多弹簧单元和斜撑单元模型模拟大空间结构的墙体完成结构弹塑性地震反应计算,研究了大空间结构计算模型和计算方法的适用性,提出了结构计算倒塌概念,认为纤维单元与多弹簧单元模型不适合用于模拟强震下大空间结构的连续墙体。进行了大空间砖-混凝土组合结构的弹塑性地震反应计算,研究了结构在小震、中震和大震作用下的受力特性和破坏形态,结果表明,这一大空间结构可以满足小震不坏和大震不倒的基本设计要求,分析发现了结构的薄弱部位,为结构抗震设计提供了依据。     

预应力加固两层足尺砖砌体房屋模型抗震性能试验研究

针对砖砌体结构抗震性能差的问题,提出了采用竖向无粘结预应力筋对砖砌体结构进行加固的新型抗震加固技术。为研究加固效果,进行了一栋两层足尺砖砌体房屋模型模拟地震作用的拟动力试验与拟静力试验研究。试验测试了模型结构的动力特性和在不同方向、不同量级拟动力地震作用下的位移反应,研究了在拟静力试验工况下的破坏形态和受力性能。结果表明,加固前设防烈度不足8度的砖砌体结构,加固后在相当于9度大震（620伽）的拟动力作用下基本处于弹性状态,且结构两个方向的抗剪承载力与房屋总重量之比分别达到1.24和1.41,抗震承载力显著提高。加固后结构的荷载-位移滞回环饱满,骨架曲线下降段平缓,表现出良好的耗能和变形能力。水平荷载卸除后,预应力筋对于房屋有明显的复位作用,有助于实现大震不倒。      

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。     

基于改进CM模型的土石坝三维弹塑性地震反应分析

基于交变移动性（CM）模型,引入饱和度作为状态变量,给出了改进的土体塑性势面方程、屈服方程和协调方程,推导了新的硬化参量计算公式,发展了可连续描述非饱和与饱和土体静动力学特性的弹塑性本构模型。通过转换应力法,将模型从试验应力状态拓展到一般应力状态,使得本构模型可用于复杂三维河谷场地上修建的土石坝的弹塑性地震反应分析。数值模拟了汶川地震中典型震损土石坝的震害过程,模拟结果与实际震害吻合较好。对比研究了输入地震动强度对土石坝弹塑性地震反应分析结果的影响,结果表明土体的弹塑性特性对坝-基动力相互作用有着较大影响。     

预制预应力混凝土装配整体式框架抗震性能试验研究

对一榀二跨二层预应力装配式混凝土框架进行了拟动力和拟静力试验,采用不同加速度峰值的El Centro地震波激励加载,并以拟动力试验的屈服位移为加载起点施加低周反复荷载,得到了不同加载工况下框架时程曲线、恢复力-位移滞回曲线。研究了预应力混凝土装配整体式框架的破坏机制、变形性能、刚度退化及耗能能力等抗震性能。研究结果表明：试验框架梁端率先出现塑性铰,节点核心区有着较强的刚性,提高了框架整体抗侧刚度,在层间位移角达到1/42时,框架梁、柱未产生较严重破坏。采用分析程序DRAIN-2DX对模型结构进行弹塑性动力分析,有限元计算位移值略小于实测位移值。图10表3参12     

高层偏心支撑钢框架弹塑性地震反应分析

偏心支撑框架与纯框架相比,有更大的抗侧移刚度及极限承载力,与中心支撑框架相比,可有效地降低地震作用.国内外学者对偏心支撑性能做了较多研究,但实际工程中鲜有应用,我国现有钢结构建筑大多为中心支撑框架或纯框架,结合一工程实例,对高层偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析和抗震性能研究.     

子结构隔震的巨型框架结构地震反应分析与振动台试验研究

为考察基于子结构隔震的巨型框架结构的实际振动控制效果,对一巨型框架结构和采用子结构隔震的巨型框架结构进行数值分析和振动台试验。介绍了巨型框架结构原型,采用有限元方法对巨型框架结构和采用子结构隔震的巨型框架结构进行分析,研究子结构隔震技术对外部主框架和内部子框架的地震反应控制效果。介绍了缩尺模型结构及其试验方案,对其进行了模拟地震的振动台试验,测量和分析了主框架和子框架的地震反应。有限元分析和振动台试验结果表明：子框架隔震后,巨型框架结构的基本周期得到延长,但隔震结构前6阶振型的振动都是以子框架振动为主,而非隔震结构前6阶振型的振动都是以主框架的振动为主。子框架隔震后,主框架和子框架的地震反应都显著减小,位置较低的子框架2的地震反应及其隔震效果一般要比上部子框架3的大。隔震子框架的变形主要集中在隔震层上,但隔震层变形小于主、子框架间的隔震缝宽度。