基于反弯点的子结构试验方法试验研究

摘要

在目前的抗震试验方法中拟动力子结构试验方法有着明显的优势，近些年来国内外许多学者通过优化数值积分算法或者改进加载方式来提高子结构试验的精度，但是目前对子结构界面处理问题的研究还处于初级阶段，严重的影响到拟动力子结构试验方法的推广。
　　通常拟动力子结构试验都是将结构下部几层容易进入塑性的部分作为试验子结构，上部结构作为计算子结构，但是试验子结构和计算子结构的界面处受力比较复杂，往往会忽略一些影响因素，直接影响到试验的精确性。韩光等人提出了将界面选在试验子结构上一层的反弯点位置的方案，这样可以消除界面处弯矩的影响，他们近似的将试验子结构上一层中间位置作为反弯点位置，并做了大量的数值模拟，结果表明将反弯点位置作为界面，试验精确性得到极大提高。但是结构反弯点的位置受到梁柱线刚度比的影响，不一定处于该层的中间位置，所以当梁柱线刚度比变化时，把中间位置作为反弯点误差也可能比较大。
　　本文提出将反弯点位置选在该层弹性反弯点的位置，利用有限元软件OpenSEES建立数值模型，Matlab作为控制软件来求解运动方程，并利用均匀设计的方法综合考虑了结构层数、梁柱线刚度比和峰值加速度等因素，进行了大量的数值模拟，将弹性反弯点方案的数值模拟结果与传统拟动力子结构试验方案及中间反弯点试验方案结果进行对比，证明了提出的弹性反弯点方案的精确性。
　　随后，本文根据现行规范设计六层钢框架模型，依据本文提出子结构界面处理方案进行详细的测点布置、加载装置布置以及编写了用于物理试验的子结构加载程序。最终，采用力-位移混合控制方法，实现了钢框架模型基于弹性反弯点的系统子结构混合模拟试验。物理试验和数值模拟比较结果表明，本文所提出的基于弹性反弯点的子结构试验方案的可行性。同时，进行了六层钢框架模型在310gal时考虑和不考虑倾覆力矩情况对比试验，验证了倾覆力矩对结构性能的影响是不容忽视的，不考虑界面倾覆力矩，势必改变了结构在地震作用下的内力分布和破坏模式，不能真实地反应结构在地震作用下的力学性能。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的课题来源及背景意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 基本原理

1.3 研究内容

第2章 界面模拟方案数值模拟分析

2.1 引 言

2.2 拟动力子结构试验界面模拟流程

2.3 试验设计

2.4 模型参数选取

2.5 均匀设计中各个界面数值模拟方案的时程曲线及误差分析

2.6均匀设计中各个界面数值模拟方案的滞回曲线

2.7 本章小结

第3章 试验模型及方案设计

3.1 引 言

3.2 试验设计

3.3 材性试验

3.4 试验测点布置

3.5 试验方案

3.6 本章小结

第4章 试验结果分析

4.1 试验内容

4.2 试验破坏过程

4.3 试验处理结果

4.4 数值模拟比较分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢