土-相邻结构相互作用子结构振动台试验研究

以土-相邻结构体系和土-单体结构体系为研究对象,依托振动台并融合子结构试验技术,通过在试验中引入分支模态方法,利用多子结构间的相互作用耦合项把地基子结构的数值计算和上部模型结构的物理试验联系起来协同分析,实现了考虑土-相邻结构相互作用(SASI)效应和土-结构相互作用(SSI)效应的子结构振动台试验。以由两个相同四层钢框架结构与地基土组成的土-相邻结构体系为例,讨论了模型结构的加速度放大系数在各地震动作用下的变化规律;对比分析了土-单体结构体系和土-相邻结构体系中模型结构的顶层位移、加速度和底部剪力,研究了SASI效应对结构动力反应的影响规律。研究表明:与土-单体结构体系相比,SASI效应使结构的地震响应峰值呈现出不同程度的下降趋势,其影响程度和地震波的频谱成分组成以及体系自身的动力特性有关。

使用Chang算法的剪切型子结构振动台试验方法及数值模拟

提出了使用无条件稳定显式Chang积分算法的剪切型子结构振动台试验方法,包括子结构定义及试验流程。进行某12层剪切型结构的整体结构及子结构方法的时程分析,整体结构分析结果作为子结构方法分析结果的参照。对于无时滞的情形,采用两种误差指标来量化子结构方法结果的准确性,研究了积分时间步长及时程分析类型对结果的影响。最后,考虑时滞对子结构方法结果的影响。结果表明:当系统不存在时滞时,即便在较大的积分时间步长的情况下,子结构方法的分析结果依然可以较好地吻合整体结构的分析结果;当系统存在时滞时,时滞对子结构方法结果的准确性产生不利的影响。

低层双面叠合夹心保温剪力墙结构足尺振动台试验研究

在双面叠合剪力墙结构中集成夹心保温材料,设计形成适用于低层建筑的双面叠合夹心保温剪力墙结构,该结构具有构件生产和施工优势,具有应用推广前景。为研究该体系的抗震性能,对一栋两层两开间足尺模型进行地震振动台试验,分析结构在不同工况下的损伤累积过程,研究试验模型动力特性和地震响应的变化规律。试验表明,该结构在7度多遇、7度设防地震作用下基本保持完好,在7度罕遇、8度罕遇、9度罕遇地震作用下,试验模型自振频率出现一定下降,外观出现裂缝并随着地震作用的增强而不断发展,但结构没有明显的破坏现象,基本性能稳定。试验模型能够满足现行抗震规范三水准的设防要求,在低层建筑中具有一定的应用优势。

钢筋混凝土框架结构位移放大系数能力分析

结构位移放大系数能力值是预测结构最大变形能力,确定结构之间最小距离,防止结构在地震作用时因相互碰撞而发生倒塌的关键设计参数。但是目前我国结构抗震规范中并没有引入结构位移放大系数的概念。考虑不同设防烈度,不同层数严格按现行抗震规范设计了17个典型RC框架结构,采用OpenSees进行有限元建模与分析,并采用结构振动台试验数据和拟静力试验数据对有限元模型进行验证。分别采用非线性静力方法和非线性动力方法,对所设计典型结构的地震反应进行了分析,得到了按现行抗震规范所设计结构的位移放大系数能力值的取值及其变化规律。分析结果表明,采用结构位移放大系数能力值,可以预测结构临界倒塌状态时的结构最大弹塑性变形。按我国现行抗震规范设计的VI、VII、VIII度RC框架结构,位移放大系数能力值的最小值分别为15、10、5,具有良好的变形能力。结构位移放大系数与结构反应修正系数的比值(Cd/R)在0.8～1.2范围内,这和NEHRP推荐条文中的取值相近,但稍微偏大。

不同地震激励输入方法下结构反应差异的理论推导和数值分析

本文推导并说明了加速度输入模型中的等效荷载法和位移输入法的差异在于外加阻尼力的引入,并证明其对结构地震反应的影响不可忽略。根据某框架结构缩尺模型数据,建立结构整体有限元模型。分析比较地震加速度输入和位移输入条件下的无阻尼局部模型结构反应,验证了两种地震记录的一致性。采用两种地震激励输入方法分别进行动力时程分析,将分析结果与振动台试验结果进行比较,验证了两种地震激励输入方法分析结果的可靠性和准确性,并说明了外加阻尼力对分析结果的影响。