高层隔震钢结构办公楼原位动力试验研究

摘要

结构原位动力试验是检验结构真实动力特性的最有效手段之一。但由于加载设备以及加载环境的限制,原位动力加载试验的实现通常具有很大的难度。近年来,随着加载技术和计算技术的进步,以及对于结构分析模型精度的要求越来越高,越来越多的研究开始求诸于结构原位动力试验。本文作者所在研究小组成功实施了一栋15层(51.3米高)隔震钢结构大楼的原位动力试验。为隔震结构动力特性及其地震反应性态研究提供了宝贵的原位动力试验数据。主要研究内容包括：
　　⑴概述了国内外隔震结构发展和原位动力试验研究现状。本文在阅读大量相关文献的基础上,介绍了国内外隔震结构发展史、结构原位动力试验特点以及近年来国内外隔震结构原位动力试验研究状况;介绍了近年来钢结构隔震技术发展趋势,指出了钢结构采用隔震技术的优缺点。
　　⑵设计、实施了云南省设计院隔震钢结构大楼原位动力试验。概括介绍了试验目的、实验对象的结构设计细节信息,对测量方案、加载方案以及加载工况进行了详细阐述和介绍。
　　⑶综合分析了原位动力试验71种工况的实测数据。试验共完成71种工况加载测试,包括环境振动、自由衰减振动、类共振强迫振动、位移控制的一维地震动激励。获得了各工况加载条件下结构的加速度和位移反应;综合分析了结构自振频率、隔震层等效刚度、隔震结构阻尼比、结构各层相对位移、层间位移、绝对加速度反应。实测结果表明设计阶段对于隔震层弹性变形能力的估计偏低。
　　⑷对比分析了有限元数值模拟分析结果和试验实测结果。建立了实验对象的有限元分析模型,阐述了隔震钢结构建模的关键问题;通过有限元数值模拟结果和实测结果的对比分析,验证了有限元模型的准确性;通过隔震和对应非隔震结果的对比分析,阐释了隔震结构的优点;通过本文基于实测结果所建立的有限元数值模拟结果与设计阶段所采用的ETABS计算结果对比分析,验证了设计阶段分析模型的合理性;与实测隔震层刚度对比分析,解释了设计对于上部结构层间剪力计算值偏低的原因。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 隔震技术发展概述

1.3 基础隔震概述

1.4 隔震结构原位动力试验

1.5 本文研究的目的和内容

第二章 实验概况

2.1 大楼概况

2.2 隔震层

2.3 实验装置

2.4 本章小结

第三章 原位动力试验和结果分析

3.1 测量方案

3.2 自由衰减振动试验

3.3 正弦激励强迫振动试验

3.4 单向地震模拟激励试验

3.5 误差分析

3.6 本章小结

第四章 基于SAP2000的有限元模拟分析

4.1 隔震楼有限元模型建立

4.2 结构自振周期

4.3 地震模拟分析

4.4 考虑活荷载的有限元模型

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

附录

参考文献

致谢

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