框架结构抗震混合试验中子结构边界条件模拟方法研究

摘要

子结构抗震混合试验方法作为有效的抗震研究手段能够充分反映结构的抗震性能。将数值分析和物理加载进行结合，能够很好地再现大型复杂结构在地震激励下的响应。当前抗震学者主要致力于研究试验子结构的加载设计和数值子结构的计算更新，其中，子结构复杂边界条件的准确模拟是保证混合试验可行性和精确性的关键，满足子结构间的平衡与协调仍是一个难题。本文针对该问题展开理论和试验研究，主要内容如下： （1）提出了复杂边界条件模拟方法。利用试验单元边界自由度缩减方法，通过扩展试验单元转移到结构内力分析相对简单的加载界面实现协同加载，利用反弯点性质实现试验单元转动自由度的模拟，利用重叠域概念考虑构件之间的相互作用，确定子结构边界条件模拟方案。最终试验子结构暴露的自由度由9个简化为2个。 （2）设计三层三跨两榀整体结构进行振动台试验，该试验能够有效反映结构的抗震性能。小模型钢框架结构振动台试验从位移响应、加速度响应、应变响应和滞回性能等方面对结构进行全方位空间性能分析，为进一步利用抗震混合试验方法研究边界条件模拟方案正确性奠定了基础。 （3）选取一层半高一跨半宽试验子结构进行抗震混合试验。构建混合试验系统，制定子结构边界条件简化方案，通过对比子结构抗震混合试验与振动台试验位移响应结果，证明了本文提出的边界条件模拟方法的正确性和可行性。 （4）设计小模型结构参数进行非完全缩尺结构的振动台试验。以结构固有频率设计为基础，通过压缩地震波时间和增加质量配重等方法确保模态参数基本符合相似比要求。从结构的动力特性和抗震性能分析等方面，结合自编的MATLAB时程分析结果作对比，既验证了参数设计的合理性和准确性，同时证明了自编程序的可行性。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第二章 子结构边界条件模拟方法

2.1 引言

2.2 试验单元边界自由度简化原理

2.3 子结构的划分

2.4 技术路线

2.5 本章小结

第三章 小模型钢框架整体结构振动台试验

3.1 引言

3.2 模型结构设计

3.3 试验测点布置及测量调试

3.4 试验方案

3.5 试验结果

3.6 本章小结

第四章 小模型钢框架子结构混合试验

4.1 引言

4.2 试验边界条件模拟方案

4.3 试验系统建立

4.4 试验方案

4.5 试验结果

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

图 表 目 录

致谢

作者简历