大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)整體模型振動臺試驗的動力相似理論.pdf

1、隨著人們對地震危險性認(rèn)識的深入，復(fù)雜高層建筑抗震性能的研究越來越受到關(guān)注。工程結(jié)構(gòu)整體抗震性能的研究通常有試驗研究、理論分析和仿真分析三種手段。工程結(jié)構(gòu)整體模型振動臺試驗是研究結(jié)構(gòu)整體抗震性能的重要手段之一。動力相似理論研究是振動臺模型試驗的基礎(chǔ)和重點問題。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點項目“結(jié)構(gòu)振動臺模型試驗技術(shù)及遠(yuǎn)程協(xié)同試驗方法研究”，對大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)振動臺模型試驗的非線性動力相似關(guān)系進(jìn)行了試驗研究和理論分析，主要研究內(nèi)容如下。

2、 (1)進(jìn)行了微?；炷恋某叽缧?yīng)、應(yīng)變率對微?；炷亮W(xué)性能的影響和不同初始靜載下微?；炷羷討B(tài)力學(xué)性能的試驗研究，建立了靜態(tài)和不同應(yīng)變率下微?；炷恋谋緲?gòu)模型。對微?；炷梁推胀ɑ炷恋南嗨菩赃M(jìn)行了探討。 (2)在分析紫銅板在振動臺模型試驗中模擬鋼結(jié)構(gòu)材料適用性的基礎(chǔ)上，研究了不同厚度的紫銅板在不同應(yīng)變率下的力學(xué)性能，并模擬了焊接對紫銅板力學(xué)性能的影響。進(jìn)行了不同直徑的鐵絲在不同應(yīng)變率下的力學(xué)性能試驗。對紫銅板、鍍鋅鐵絲

3、與鋼材料的相似關(guān)系進(jìn)行了探討。 (3)針對現(xiàn)有微?；炷翉椥阅Ａ咳≈档钠睿岢隽宋⒘；炷僚c普通混凝土割線模暈相似的概念。提出了考慮不同樓層混凝土彈性模量偏差影響的樓層混凝土彈性模量確定方法；針對混合結(jié)構(gòu)體系的特點，提出了不同材料體系等效彈性模量的確定方法。總結(jié)歸納了重力效應(yīng)對相似關(guān)系的定量影響。針對消能減震體系在復(fù)雜高層建筑中應(yīng)用越來越多的現(xiàn)狀，提出了消能減震體系的相似關(guān)系。提出了樓板、桁架、型鋼構(gòu)件等的相似關(guān)系等效處理方法

4、。 (4)按照本文提出的相似關(guān)系設(shè)計方法和模型材料強(qiáng)度控制準(zhǔn)則以及振動臺模型試驗施工方法制作了鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)高層建筑的1/10、1/20和1/30三個模型，并進(jìn)行了不同地震烈度下的振動臺模型試驗。三個不同比例模型的動力特性和動力響應(yīng)方面具有很好的相似性，宏觀破壞形態(tài)方面有較好的一致性。結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)的相似關(guān)系和振動臺試驗結(jié)果是合理的，也證明了采用小比例模型進(jìn)行振動臺試驗的可行性。通過試驗驗證了前面提出的彈性模量取值方法、不同

5、樓層混凝土彈性模量的等效方法和不同結(jié)構(gòu)體系彈性模量等效方法的合理性。 (5)對4幢復(fù)雜高層建筑的振動臺模型試驗結(jié)果與現(xiàn)場測試結(jié)果進(jìn)行了對比分析，驗證了本文提出的動力相似理論的合理性和小比例高層建筑模型試驗的可行性。 (6)基于CANNY2008非線性仿真分析程序，進(jìn)行了2幢高層建筑抗震性能非線性時程分析，并與模型試驗結(jié)果進(jìn)行了比較，驗證了本文提出的非線性動力相似理論的正確性。 最后，對進(jìn)一步工作的方向進(jìn)行了簡要的