平身科斗栱节点侧向荷载-位移计算模型

平身科斗栱在减小梁跨度、分配屋面荷载和协同抵抗侧向变形中发挥着重要作用.为建立面宽方向加载的平身科斗栱节点的侧向荷载-位移计算模型,在分析节点构造特征和水平往复荷载作用下斗栱的受力状态基础上,结合典型节点模型参数及木结构抗侧构件荷载-位移骨架曲线表征方法,计算了竖向荷载和面宽方向施加水平荷载共同作用下平身科斗栱骨架曲线上的弹性荷载、峰值荷载及相应位移.建立的平身科斗栱节点侧向荷载-位移计算模型与试验数据进行对比,验证了该计算模型的正确性.结果表明,建立的侧向荷载-位移力学模型弹性段与试验骨架曲线吻合良好,能较好地反映模型弹性段刚度及其侧向承载力,但对峰值荷载的计算值偏小.

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传统风格建筑塔式结构振动台试验及动力分析为研究传统风格建筑塔式结构在地震作用下的动力响应和抗震性能,以西安天人长安塔为研究对象,设计制作了缩尺比为1/15的模型结构并对其开展模拟地震振动台试验。通过白噪声扫频获得该模型在不同水准地震作用后的自振频率、阻尼比等动力特性和刚度退化规律,并研究了不同水准地震作用下结构的动力放大系数、楼层位移及层间位移角、剪力等动力响应。结果表明,在罕遇地震作用后模型结构损伤范围相对较小,楼板混凝土开裂主要集中在柱脚附近;结构自振频率和刚度随输人峰值加速度的增大逐渐降低,而阻尼比逐渐增大;结构顶部的动力放大系数明显高于其他楼层;楼层剪力整体分布随高度的增加呈减小趋势,同一楼层上暗层的层间剪力较明层的大。采用OpenSees软件对模型结构建模并进行有限元分析,并对天人长安塔原型结构进行了抗震性能评估。结果表明:8度多遇地震作用下结构的最大层间位移角为1/782,两个方向上基底剪重比分别为3.57%和3.78%;8度罕遇地震作用下最大层间位移角为1/128,满足现行规范的限值要求。

独立式石箍窑洞加固模型振动台试验研究

应用配筋砂浆带等加固技术对一缩尺比例为1/4的独立式石箍窑洞震损模型进行加固,并对其进行模拟地震振动台试验,以研究独立式石箍窑洞加固模型的动力响应与抗震性能。通过白噪声扫频得到该模型各阶段的自振频率和阻尼比等动力特性,并研究了模型结构的破坏特征、动力响应及其滞回耗能。试验研究结果表明:随着输入地震动峰值加速度的增加,模型结构的自振频率和刚度下降,阻尼比增大,加速度放大系数呈下降趋势;在水平X向(面阔方向)地震作用下,窑脸侧拱顶的加速度响应大于背墙侧拱顶,中孔拱顶的加速度响应大于边孔拱顶的,中拱拱脚的相对位移值始终大于边拱拱脚,甚至大于边拱拱顶;在峰值加速度为1.00g的地震激励后,窑顶、拱顶和拱脚的X向最大侧移角分别达到了1/29、1/229和1/201。模型虽局部破坏明显,但仍未出现整体倒塌趋势,表明本文提出的方法对独立式石箍窑洞的加固效果显著。

平身科斗栱抗震性能试验研究及有限元分析

以沈阳故宫颐和殿单翘单昂五踩平身科斗栱为原型,参照清工部《工程做法则例》,制作了两攒足尺平身科斗栱。通过沿出踩和面宽方向加载的低周反复荷载试验,得到斗栱的破坏模式、滞回特性、刚度和承载力退化、延性及耗能性能。结果表明:斗栱的主要破坏特征是大斗与平板枋之间的馒头榫受剪破坏、大斗横纹受压劈裂以及单翘劈裂,枋与桁间拔榫,模型整体转动变形;沿出踩方向加载的斗栱捏缩效应明显,承载力和耗能较面宽方向差,两者刚度和承载力退化显著,但位移延性系数均值超过5.0,变形能力较强。建立斗栱有限元模型并进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。进行了竖向荷载、摩擦系数、木材弹性模量和横纹径向抗压强度对斗栱抗震性能影响的参数分析,结果表明竖向荷载和摩擦系数越大,斗栱的抗侧刚度和承载力越大,而木材弹性模量和横纹径向抗压强度对模型抗侧刚度和承载力影响较小。