复杂体型高层钢结构模拟地震振动台试验研究

摘要

高层建筑的产生和发展是社会发展的必然。迄今为止，世界各地涌现了大量的高层建筑，而且随着建筑的高度不断增高，建筑的体型也越来越复杂。反观历次震后灾害调查都表明，体型复杂的建筑发生破坏的概率要远远大于体型简单的建筑，准确地分析复杂体型高层建筑在地震作用下的反应，是摆在我们面前亟待解决的问题。 本文以深圳京基大梅沙酒店为工程背景，对于复杂体型高层建筑结构的地震反应，从模型振动台试验以及有限元分析两方面进行了研究。为了得到结构的动力特性和地震作用下的动力反应，对该工程结构，按照模型相似原理制作了一个缩尺比例为1/12的钢结构模型，并且进行了地震模拟振动台试验，得到了结构的动力特性和几种典型地震波作用下的动力反应。有限元计算方法自从本世纪50年代被提出以来，己经迅速地被应用于各种类型结构的分析。为了验证有限元分析方法应用于复杂体型高层建筑结构地震反应分析的可靠性，本文用有限元分析程序对试验模型进行了动力特性计算，并且采用试验所用地震波进行模型结构的动力反应分析。对于模型振动台试验结果和有限元分析结果进行了比较，以证明有限元计算的可靠性。 根据相似关系，由试验结果反推得到原型结构的动力特性以及地震作用下的动力反应。同时应用有限元分析程序对原型结构的动力特性及动力反应进行计算。最后，针对复杂体型高层建筑的薄弱环节，提出了一些结构方案上的改进建议。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

引言

1文献综述

1.1高层建筑结构发展概述

1.2地震危害及对策

1.2.1地震对人类的危害

1.2.2结构抗震设计方法及其发展

1.3复杂体型高层建筑结构的研究现状

1.3.1复杂体型高层建筑结构的计算分析方法

1.3.2高层建筑结构地震反应分析方法

1.3.3复杂体型高层建筑结构模拟地震振动台试验研究

1.4振动台模型试验的概述

1.5振动台模型试验存在的问题和进展情况

1.5.1重力失真效应的问题

1.5.2尺寸效应的问题

1.5.3加载速率的问题

1.6本文的主要工作

2模型结构振动台试验研究

2.1模型试验

2.1.1工程背景

2.1.2模型设计

2.1.3模型与原型结构的相似比

2.1.4模型制作

2.1.5模拟地震振动台性能参数

2.1.6试验输入地震波

2.1.7配重设计

2.1.8测点布置

2.1.9加载步骤

3模型结构动力特性及地震响应

3.1模型动力特性

3.2模型结构地震响应

3.2.1模型加速度反应

3.2.2模型位移反应

3.2.3模型层间位移角

3.2.4模型扭转反应

3.2.5模型结构应变片反应

3.3小结

4原型结构地震反应分析

4.1由模型结构推算原型结构地震反应分析

4.1.1自振周期和频率

4.1.2加速度反应

4.1.3位移反应

4.2原型结构计算分析

4.2.1ETABS程序简介

4.2.2数值模型的建立

4.2.3原型结构的模态分析

4.2.4原型结构地震响应分析

4.2.5小结

5结论及建议

参考文献

附录A模型结构层间位移角

附录B模型结构扭转反应

附录C模型结构应变片反应

在学研究成果

致谢