钢-混凝土混合结构高层建筑结构振动台模型试验技术研究

摘要

本论文主要研究钢—混凝土混合结构高层建筑结构振动台试验方法中的相似关系问题。以某高层建筑主塔楼模拟地震振动台试验为出发点，依托同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室开展本论文的研究工作。 论文结合相似理论及其在结构模型试验中的运用，先从理论上研究了模型与原型的相似关系，提出模型与原型基于构件层面的相似关系。之后，分别用一组静力试验和一个振动台动力模型试验对其合理性进行验证。并以这种基于构件层面的相似关系，对振动台试验原型结构的抗震性能进行了分析。 另外，在分析型钢混凝土模型柱的静力试验数据的基础上，探讨了型钢混凝土模型柱的截面特性。并在此试验基础上提出了试验的全过程相似的概念。 通过研究，得到下面几点主要结论： 1、依托已有的振动台模型试验技术，进行了型钢混凝土模型柱的试验研究。对型钢混凝土模型柱的截面抗弯性能进行了分析，实现型钢混凝土小比例模型柱的性能与原型柱相似，且实验室使用的紫铜能较好的模拟钢材； 2、本文提出的基于构件层面的相似关系在型钢混凝土小比例模型静力试验中是合理的，可以依据其指导模型设计； 3、用基于材料层面的相似关系对振动台模型结构的动力特性、加速度、位移反应及剪力分布等抗震性能进行了分析，预测了原型结构可能发生的震害。同时，证明该结构的主要抗震指标基本能够满足现行规范的相关要求，具有较好的抗震性能，设计也较合理。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2地震工程研究的历史与现状

1.3结构模型试验的发展

1.4振动台试验的发展及其在抗震研究中的作用

1.5本文研究的主要内容

第2章结构模型试验的相似理论

2.1相似理论

2.1.1相似理论的发展简史

2.1.2相似理论

2.2结构模型试验的相似问题

2.2.1结构模型相似的概念

2.2.2结构模型相似关系建立的方法

2.3结构模型试验的相似理论

2.3.1弹性相似律

2.3.2重力相似律

2.3.3弹性力-重力相似律

2.4结构模型试验的相似关系

2.4.1基于材料层面的相似关系

2.4.2基于构件层面的相似关系

2.5结构模型试验的全过程相似

2.6小结

第3章型钢混凝土小比例模型柱试验研究

3.1型钢混凝土小比例模型柱试验研究的目的和意义

3.2型钢混凝土模型柱抗弯承载力

3.2.1型钢混凝土模型柱抗弯承载力计算方法

3.2.2型钢混凝土模型柱抗弯承载力计算公式推导

3.3试验概况

3.3.1试件设计与制作

3.3.2试验测试

3.3.3模型柱设计中基于材料层面的相似关系

3.3.4模型柱设计中基于构件层面的相似关系

3.3.5小结

3.4试验结果分析

3.4.1试验结果及破坏形态

3.4.2型钢混凝土模型柱受力性能分析

3.4.3结合试验结果分析构件层面相似关系的合理性

3.4.4结合试验结果分析受力全过程的相似性

3.5小结

第4章型钢混凝土结构模拟地震振动台试验模型设计与制作

4.1工程概况

4.2试验研究目的与内容

4.3试验加载系统与仪器设备

4.3.1模拟地震振动台系统

4.3.2加载系统及测试仪器设备

4.4模型设计与制作

4.4.1动力模型设计依据

4.4.2模型相似关系(模型/原型)的确定

4.4.3模型材料选择

4.4.4试验模型设计及简化

4.4.5试验模型施工

4.5测点布置

4.5.1应变片布置

4.5.2加速度传感器布置

4.5.3传感器数量汇总

4.6台面激励

4.7试验设计和施工小结

第5章振动台试验结果分析

5.1振动台试验步骤

5.2振动台试验现象描述

5.2.1 7度多遇地震试验阶段

5.2.2 7度基本烈度地震试验阶段

5.2.3 7度罕遇地震试验阶段

5.2.4 8度罕遇地震试验阶段

5.3振动台模型试验结果分析

5.3.1模型结构的动力特性

5.3.2模型结构的加速度反应

5.3.3模型结构的位移反应

5.3.4模型结构的扭转反应

5.3.5模型结构的应变反应

5.4原型结构抗震性能分析

5.4.1原型结构的动力特性

5.4.2原型结构的加速度反应

5.4.3原型结构的位移及扭转反应

5.4.4原型结构的剪力反应

5.5振动台试验小结

5.5.1结构的动力特性

5.5.2结构地震反应及震害预测

5.5.3结构的薄弱部位

5.5.4结构设计建议

5.6小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果