多层框架结构远程协同拟动力试验研究

拟动力试验尤其结合子结构技术,可用来进行大规模的结构试验。该技术的一个延伸就是将异地多个实验室的试验资源通过互联网连接在一起协同进行结构远程试验。在课题组业已开发的网络化结构实验室平台NetSLab的基础上针对多层剪切型房屋结构模型开发了一个标准化的开放式多自由度体系远程协同拟动力试验程序,包括控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器四个模块,各个模块之间通过网络通讯平台传输试验控制信号及反馈数据。为了验证该程序的可行性及有效性,进行了十层钢管混凝土组合框架结构在三个水准地震作用下的远程拟动力试验。整体框架结构被划分成两个子结构,底部两层进行试验,其余各层进行非线性模拟,同时考虑各个子结构之间边界条件的模拟。试验结果表明,钢管混凝土组合体系在地震作用下表现出良好的抗震性能,远程协同试验程序为研究大型复杂结构的抗震实验提供平台,可以达到提高综合试验能力及资源共享的目的。     

结构拟动力远程协同试验网络平台的开发研究

介绍一个用于结构和构件拟动力远程协同试验的网络平台,并对测试结果进行了讨论。该网络平台名为NetSLab(NetworkedStructuralLaboratories),是基于客户机/服务器概念,并提出了供结构拟动力远程试验用的数据模型和应用协议而开发的。它能够在远程结构实验室或计算机之间通过互联网传送控制和反馈数据。在平台的开发中引入了多个新概念并采用接口引擎,从而使得应用程序界面友好、使用方便,并且用户还可以在该网络平台上作进一步自主开发。目前,在中国湖南大学和美国南加利福尼亚大学之间,采用该网络平台,通过互联网远程控制的桥柱或桩模型在地震作用下的模拟试验已经成功展开。     

远程协同子结构拟动力试验研究

针对结构试验网络化发展趋势,研究了具有多个试验子结构的远程协同子结构拟动力试验方法,以二作动器加载形式为例探讨了OpenFresco中试验子结构边界条件的模拟问题,并通过一个实例证明了该试验方法的可行性.     

拟动力试验在结构抗震领域的研究与应用

由于结构抗震研究中试验设备和试验理论等特点的差异,抗震试验方法可以概括为拟静力试验、振动台试验、拟动力试验三种方法,其中对于大型结构而言拟动力试验可以很好的再现其复杂的地震反应。提出拟动力试验的4个关键问题为数值积分算法、试验控制加载、试验系统平台、试验误差控制,并对相关问题进行了比较系统的分析,详细介绍了拟动力试验的方法原理和具体步骤。基于近年来拟动力试验方面的相关研究和应用,指出拟动力试验与计算机技术以及互联网技术的融合愈加密切。最后总结出拟动力试验在未来的发展趋势,供广大研究人员和从业者参考。     

建筑结构混合试验平台HyTest开发研究

拟动力试验是一种重要的结构抗震联机试验方法,近年来出现了网络化、有限元化和实时化的趋势,形成了混合试验方法。鉴于混合试验分支多样,涉及数值分析、加载设备与控制等多个学科,为了方便试验的实施与技术的发展,迫切需要使用混合试验平台。为此开发了建筑结构混合试验平台HyTest,能够实现全结构拟动力试验、传统子结构拟动力试验、本地及分布式的基于静力子结构的混合试验和基于动力子结构的P2P混合试验。试验平台采用MTS二次开发编程库VB-COM连接试验控制系统,还可以调用有限元软件OpenSEES和ABAQUS进行数值子结构的分析。为了开展分布式的混合试验,该平台采用Socket通讯机制实现子结构间的数据传输,并采用带中转服务器的通讯模式,解决不同局域网之间的数据传输问题。利用该平台完成了6自由度单层单跨钢框架混合试验,验证了该试验平台的有效性。     

子结构拟动力试验方法在老旧住宅外套式加固改造工程中的应用

以北京前三门地区加固改造项目为工程背景，对子结构拟动力试验方法进行应用研究。介绍了用于拟动力试验的数值积分法（OS算法）及其在拟动力试验中的实现,开发了基于MTS电液伺服加载系统的结构拟动力试验软件TOHTP,针对采用外套式加固后的老旧住宅的1/2缩尺模型进行了子结构拟动力试验研究。研究结果表明： OS算法是对于大多数结构为无条件稳定的数值积分算法，适用于子结构拟动力试验；拟动力试验软件TOHTP正确实现了OS算法，对于建筑结构的拟动力试验方便有效；拟动力试验结果验证了加固后的老旧住宅能够满足现行规范的抗震性能要求。     

结构远程协同试验研究进展

针对各国结构远程协同试验研究的现状,通过调查研究,总结了几个极具代表性的研究成果,介绍了其各自用于远程协同拟动力试验的网络结构、数据通信模式及测试活动,分析了各个试验系统的异同点。结果表明:结构远程协同试验作为一种新型的结构试验系统和方法,具有资源共享、协同工作等优点,用其进行结构试验具有很强的可行性和有效性;中国自行开发的用于远程协同试验的NetSLab系统相比其他同类系统而言,在网络结构、通信模式上都具有一定的先进性。最后,结合中国目前的研究水平和网络现状提出了一些建议和设想。     

预制混凝土结构的拟动力试验研究进展

预制混凝土结构的抗震性能是影响其在抗震设防地区推广应用的关键因素。拟动力试验就是将计算机系统与电液伺服加载系统联机进行的加载试验,该试验方法能够比较合理地再现地震动输入下建筑结构的地震响应,并可进行大尺度或足尺结构模型的试验,是目前进行预制混凝土结构抗震性能试验研究的有效方法之一。为此,简要介绍了拟动力试验方法及子结构拟动力试验技术,重点阐述了预制混凝土框架结构和剪力墙结构的拟动力试验研究现状及进展,并对今后预制混凝土结构的拟动力试验研究提出了建议。     

子结构拟动力试验方法在老旧住宅外套式加固改造工程中的应用

以北京前三门地区加固改造项目为工程背景,对子结构拟动力试验方法进行应用研究。介绍了用于拟动力试验的数值积分法(OS算法)及其在拟动力试验中的实现,开发了基于MTS电液伺服加载系统的结构拟动力试验软件TOHTP,针对采用外套式加固后的老旧住宅的1/2缩尺模型进行了子结构拟动力试验研究。研究结果表明:OS算法是对于大多数结构为无条件稳定的数值积分算法,适用于子结构拟动力试验;拟动力试验软件TOHTP正确实现了OS算法,对于建筑结构的拟动力试验方便有效;拟动力试验结果验证了加固后的老旧住宅能够满足现行规范的抗震性能要求。     

拟动力抗震试验方法研究综述

拟动力试验方法是进行结构抗震试验十分有力且适用面广的方法。本文介绍了拟动力抗震试验方法的基本原理;对该抗震试验方法的特点进行了总结;最后对该抗震试验方法的发展进行了展望。     

用计算机—试验机联机系统进行结构拟动力试验的方法

用计算机-试验机联机系统进行结构拟动力试验的方法是七十年代末出现的新型试验方法,它能较真实地反映地震过程中结构的性能,又能适用于大尺寸模型以至足尺建筑物,因而受到重视。由于这种试验要求较复杂的试验系统和试验控制程序,所以目前国外也只有为数不多的研究单位应用过。本文叙述了拟动力试验的基本原理与试验方法,并介绍了中国建筑科学研究院结构所的联机系统和有关试验控制程序中的动力分析部分。     

高层钢-混凝土混合结构拟动力试验研究

进行了一个15层钢-混凝土混合结构1/10缩尺模型的两自由度单向加载拟动力试验研究,得到了7种不同加载工况下结构的顶层位移时程、楼层最大位移及层间位移角响应,并与有限元理论分析结果进行了比较,两者吻合较好。试验结果表明:在7度地震作用下,结构无明显破坏特征;在8度、9度罕遇地震作用下,连梁开裂,楼板及底层筒体出现裂缝,但钢框架未发生屈服,结构仍具有较大承载力;在地震波峰值加速度达到1.0g、1.6g地震作用下,连梁开裂严重,出现交叉斜裂缝,呈剪切型破坏,筒体底部出现水平通缝,部分底层钢柱屈服,但结构并未完全破坏,仍具有一定的承载能力。因此,只要设计合理,钢-混凝土混合结构具有良好的抗震性能,能实现"小震不坏、中震可修、大震不倒"的设计目标。     

联肢剪力墙连梁阻尼器地震模拟试验研究

采用拟动力试验方法,对连梁阻尼器进行地震模拟试验研究,模拟结构的真实地震响应。首先,选取简单的单片双肢剪力墙结构模型,每层附加一个连梁阻尼器,选取El Centro和Taft两条地震波,分别进行35gal、140gal、220gal和620gal拟动力试验,构成8种试验工况;随后将其等效成单质点附加阻尼器体系,单质点系作为数值子结构,附加的阻尼器作为试验子结构,进行拟动力子结构试验,同时进行数值仿真验证。对比数值模拟与试验结果得出：拟动力子结构试验可以真实模拟结构地震响应;地震波输入过程中,连梁阻尼器性能稳定,无局部屈曲,对结构的减震效果良好,地震动能量输入越大,阻尼器发挥的作用越大。图10表4参7     

循环荷载作用下吸力锚基础变形的数值分析方法研究

张紧式吸力锚是一种重要的深水海洋浮式平台锚固基础。静荷载与循环荷载共同作用下地基土体产生较大变形,严重影响吸力锚基础的稳定性。介绍了一种能够描述饱和软黏土不排水循环应力应变响应的拟动力黏弹塑性本构模型。该模型将等效黏弹性理论和蠕变理论相结合,利用等效黏弹性模型描述土单元循环应力应变关系中的非线性和滞回性,依据蠕变关系描述土单元的循环累积性。基于拟动力黏弹塑性本构模型,提出了一种分析静荷载与循环荷载共同作用下软土中张紧式吸力锚基础变形过程的拟动力黏弹塑性有限元方法。该方法并不详细追踪土单元的循环应力应变响应,而是将循环次数视为时间,通过等效黏弹性分析确定吸力锚基础的循环变形;根据土单元静应力和循环累积应变势,采用初应变法确定吸力锚基础的累积变形。结合循环变形和累积变形,确定吸力锚基础变形随时间的变化关系,即位移时程曲线。最后,将有限元计算结果与1g条件下吸力锚模型试验结果进行比较,结果显示两者基本一致。     

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。     

大型火力发电厂SRC框架柱-RC分散剪力墙主厂房混合结构体系抗震性能试验研究

针对我国高烈度区大容量机组火力发电厂钢筋混凝土框排架主厂房"先天不足"以及钢结构主厂房造价高的现状,现提出采用型钢混凝土(SRC)框架柱—钢筋混凝土(RC)分散剪力墙混合结构体系作为主厂房框排架新型结构体系。根据该结构体系特点,选取三榀三跨结构进行1∶7比例空间模型抗震性能拟动力和拟静力试验,研究该新型结构体系在水平地震作用下的受力特点,刚度退化规律、结构滞回性能、变形性能和薄弱部位等。研究结果表明,该新型框排架结构体系能够满足"小震不坏、大震不倒"的设防要求,结构的位移-荷载滞回曲线较饱满,结构的耗能能力和变形性能较强,薄弱部位发生在汽轮发电机运转平台层处,实际设计中应加强注意。该混合结构体系能够满足8度地区大容量机组主厂房结构的抗震要求,是一种值得大力推广应用的新型结构体系。