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范例一：(K=图书馆学 OR K=情报学) AND A=范并思 AND Y=1982-2016
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酸性大气环境下多龄期钢框架结构抗震性能及优化设计方法研究

酸性大气环境下多龄期钢框架结构抗震性能及优化设计方法研究

引用

作者：王晓飞西安建筑科技大学

学位级别：博士

近年来,地震频发,钢结构因其抗震性能优良有被广泛应用于民用住宅的趋势。在钢结构广泛应用的背景下,由锈蚀带来的耐久性问题也变得愈发严重,锈蚀将造成钢构件截面削弱、钢材力学性能降低,进而影响钢结构的抗震性能。针对上述问题,本文... 详细信息

近年来,地震频发,钢结构因其抗震性能优良有被广泛应用于民用住宅的趋势。在钢结构广泛应用的背景下,由锈蚀带来的耐久性问题也变得愈发严重,锈蚀将造成钢构件截面削弱、钢材力学性能降低,进而影响钢结构的抗震性能。针对上述问题,本文从材性、构件、结构三个方面分别研究了锈蚀对钢材力学性能、钢框架柱抗震性能、钢框架结构抗震性能的影响,并在试验结果的基础上建立锈蚀钢框架结构地震损伤模型、恢复力模型及概率地震易损性模型。考虑到钢框架结构在整个使用寿命年限内将遭受腐蚀及地震的影响,对钢框架结构进行基于损伤可靠度的全寿命优化设计,实现了钢框架结构设计的最优化。本文主要研究工作及研究成果包括:(1)采用户外自然加速暴露试验方法对城市酸性大气环境进行模拟,对63个标准钢材材性试件及空间钢框架结构进行酸性大气腐蚀,得到具有不同锈蚀程度的钢材材性试件及锈蚀空间钢框架结构;对具有不同锈蚀程度的钢材材性试件进行拉伸试验,拟合试验数据建立了钢材力学性能(包括屈服强度、极限强度、弹性模量及伸长率)与失重率之间的数学关系。在上述材性试验结果及结构力学理论的基础上,对欧进萍等人提出的钢结构地震损伤模型进行改造,建立了在役钢框架时变地震损伤模型;对时变损伤模型进行算例应用,结果表明,本文建立的时变损伤模型可以很好的体现锈蚀损伤对钢框架抗震性能的影响。(2)利用气雾腐蚀箱对城市酸性大气环境进行模拟,对6榀钢框架柱进行酸性大气腐蚀;通过改变锈蚀程度、轴压比,对6榀钢框架柱试件进行了低周反复加载试验,考察了锈蚀钢框架柱的破坏过程与特征,研究了不同锈蚀程度、轴压比对钢框架柱的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、变形能力、滞回耗能等力学性能的影响。基于上述试验的结果,建立了基于损伤的锈蚀钢框架柱恢复力模型。(3)对2榀锈蚀程度不同(分别为未锈蚀、严重锈蚀)的空间钢框架结构模型进行地震模拟振动台试验,测定了2榀钢框架结构模型的动力特性及不同烈度下的地震反应,对比分析了锈蚀损伤对结构自振频率、振型形态、位移反应、加速度反应、应变反应及破坏情况的影响;根据相似关系推算出原型结构在不同水准地震作用下的自振频率、振动形态、加速度反应、位移反应及剪力分布。(4)基于时变地震损伤模型提出了酸性大气环境作用下多龄期钢框架结构概率地震易损性分析方法及步骤;考虑服役龄期对钢框架结构抗震性能的影响,分别建立时变概率地震需求模型、时变概率抗震能力模型及时变易损性模型;在概率地震需求分析及概率抗震能力分析的基础上,得到多龄期(20年、30年、40年、50年)钢框架结构的易损性模型及易损性曲线。(5)基于“投资-效益”准则,建立钢框架结构全寿命抗震优化设计数学模型;在优化设计模型中引入加权系数,用于调整结构初始造价和损失期望在目标函数中的相对重要性;将损伤可靠度分析理论应用到钢框架结构全寿命抗震优化设计中,利用钢框架结构时变地震损伤模型计算结构整体损伤,用于评价结构是否可靠及计算结构在各性能状态下的失效概率;利用MATLAB软件平台进行编程,实现了钢框架结构基于损伤可靠度的全寿命抗震优化设计。

关键词：多龄期钢框架结构拟静力试验地震模拟振动台试验数值建模时变地震损伤模型概率地震易损性优化设计

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学校多层RC框架结构地震倒塌机理研究

学校多层RC框架结构地震倒塌机理研究

引用

作者：杨伟松中国地震局工程力学研究所

学位级别：博士

多层钢筋混凝土(RC)框架结构广泛用于学校、医院和办公建筑中,近年发生的多次破坏性地震中大量RC框架结构发生粉碎性倒塌,造成大量人员伤亡。震害调查表明在大量RC框架结构发生倒塌的场地上,多层砖混结构反而不倒塌。这显示工程界对RC... 详细信息

多层钢筋混凝土(RC)框架结构广泛用于学校、医院和办公建筑中,近年发生的多次破坏性地震中大量RC框架结构发生粉碎性倒塌,造成大量人员伤亡。震害调查表明在大量RC框架结构发生倒塌的场地上,多层砖混结构反而不倒塌。这显示工程界对RC框架的倒塌机理的认识尚不深刻,抗震设计的结果与期望值还有很大差距。本文选取汶川地震中位于极震区中的两栋典型结构作为研究对象,其一是代表一般学校多层RC框架的漩口中学教学楼,另外一栋为北川盐务局职工宿舍楼,前者发生倒塌而后者则由于底层框架柱增设适量翼墙而未倒。本文通过地震模拟振动台模型试验对两者的地震响应过程进行了深入研究,剖析前者的倒塌机理,探讨翼墙-框架结构体系的地震响应特点。主要结果如下:1、依据国内外多次地震震害资料,总结了多层RC框架结构震害特点,深刻剖析了汶川地震极震区中的两个具体结构的构造特点和实际震害。2、通过振动台试验,研究了漩口中学结构模型地震响应规律、宏观破坏模式。依据各关键测点的实测数据和倒塌过程,分析了触发倒塌的主要原因。指出局部设置的半高填充墙显著增大了刚度,降低了延性,是引发倒塌的关键因素。3、利用pushover分析方法考察历经强震而不倒的北川盐务局职工宿舍,探讨增设适量翼墙对RC框架结构抗震性能和屈服模式的影响。并对翼墙加固方法的概念和抗震机制进行了理论分析。4、为验证翼墙加固效果,完成了一个缩尺比为1:4的翼墙-框架结构模型振动台试验,定量分析了结构在设防小震、中震、大震以及更高强度地震动作用下的受力特征、动力反应和损伤机制。并对试验模型与未加翼墙的纯框架数值模型进行了有限元分析,对比得到二者抗震性能的差异。通过以上研究证明通过翼墙加固多层RC框架结构可以大幅提高多层RC框架的抗震性能,且经济实用、布置方便,可作为抗倒塌措施应用推广。

关键词：倒塌机理地震模拟振动台试验多层RC框架结构半高填充墙延性

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整体桥柔性桥台-RC桩-土动力相互作用振动台试验研究

整体桥柔性桥台-RC桩-土动力相互作用振动台试验研究

引用

作者：何凌峰福州大学

学位级别：硕士

整体式桥台无缝桥(简称整体桥)取消了伸缩缝,使得主梁在地震作用下的往复变形需由下部结构的变形吸收。为此,我国刚性桥台整体桥主要采用柔性混凝土桩基。不过,混凝土桩的变形能力有限,在地震作用下容易损坏且不易维修。为此,采用柔性... 详细信息

整体式桥台无缝桥(简称整体桥)取消了伸缩缝,使得主梁在地震作用下的往复变形需由下部结构的变形吸收。为此,我国刚性桥台整体桥主要采用柔性混凝土桩基。不过,混凝土桩的变形能力有限,在地震作用下容易损坏且不易维修。为此,采用柔性桥台、降低桩基内力成为整体桥新的发展方向。不过,柔性桥台整体桥在地震作用下的变形和受力性能尚不明确。为此,本文设计并制作了柔性桥台-RC桩模型,开展了地震模拟振动台试验研究。本文的主要工作和结论如下:(1)桥台变形能力的增大使其在主梁往复变形作用下除了发生平动和转动外,还发生弯曲变形。研究表明,在地震烈度较小时,主要由柔性桥台来吸纳上部主梁的变形响应;地震烈度较大时,RC桩也将参与变形和受力。柔性桥台整体桥可较显著减小对RC桩水平变形能力的要求,是一种较适合我国国情的桥梁类型。(2)地震作用下的柔性桥台-土动力相互作用较为剧烈。不过,尽管柔性桥台和台后土产生了较大的相对变形,但台后土不会产生明显的脱空现象,仅在台背附近发生小范围的下沉。台前侧砂土未发生明显的沉降和脱空现象。(3)地震作用下,柔性桥台的最大变形响应峰值、应变响应峰值和弯矩响应峰值位于桥台顶部;RC桩的最大变形响应峰值位于桩顶,但最大应变响应峰值和弯矩响应峰值位于埋深-0.91m处。采用柔性桥台可显著减小其下部桩基顶部的内力,使得桥台与RC桩的连接处更不易开裂破坏,RC桩的变形能力得到更充分的发挥。此外,桥台和RC桩的地震响应峰值不同时出现,需分别考虑。(4)柔性桥台的台后土压力响应沿深度方向的分布规律与刚性桥台的差异较大。当桥台顶部或桩顶达到水平变形响应峰值时,台后土压力响应沿深度方向的分布规律为先增大至最大,随后迅速减小并反向增大。当桥台顶部达到正向或负向水平变形响应峰值时,台后土压力响应较小;当桩顶达到正向水平变形响应峰值时,台后土压力响应较大,达到负向水平变形响应峰值时,台后土压力响应很小。(5)采用Open Sees建立的柔性桥台整体桥有限元模型可靠有效。有限元计算结果表明,适当增大桥台高厚比有利于吸纳上部结构在地震作用下的往复变形,但不宜过大。计算结果还表明,增大桥台和RC桩的配筋率有利于减小桥台和RC桩的水平变形响应,但效果有限;增大台后土的密实度会增大柔性桥台整体桥的基频,同时还减小了柔性桥台-RC桩向台后侧运动时的水平变形响应。

关键词：整体桥柔性桥台 RC桩地震响应地震模拟振动台试验

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波形钢腹板PC组合连续梁桥动力特性与地震响应研究

波形钢腹板PC组合连续梁桥动力特性与地震响应研究

引用

作者：郑涛东南大学

学位级别：硕士

近年来,波形钢腹板PC组合连续箱梁桥在我国的发展十分迅速,最大主跨跨径已经超过160m,同时随着该类型桥梁的静力特性研究逐渐完善,以及在山区和高烈度地震区的推广使用,其动力特性和抗震性能开始受到广泛关注。本文以曲港高速南水北调... 详细信息

近年来,波形钢腹板PC组合连续箱梁桥在我国的发展十分迅速,最大主跨跨径已经超过160m,同时随着该类型桥梁的静力特性研究逐渐完善,以及在山区和高烈度地震区的推广使用,其动力特性和抗震性能开始受到广泛关注。本文以曲港高速南水北调大桥为工程背景,采取地震模拟振动台试验和有限元分析相结合的方法,研究波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的动力特性和地震响应。本文的主要工作如下:(1)设计了波形钢腹板连续试验梁和等效的混凝土腹板连续试验梁,并进行了地震模拟振动台试验,测得两者振动频率和地震波输入下的地震响应。结果表明,相较于混凝土腹板连续梁,波形钢腹板试验梁的一阶振动频率较高,二阶到五阶振动频率较低,且地震强度较大时,波形钢腹板试验梁地震响应较低,有更好的抗震性能。(2)根据试验梁建立有限元模型,验证了有限元模型的精确性,并在此基础上开展了参数分析。结果表明,布置端横隔板能有效改善波形钢腹板连续箱梁的动力特性;增加钢腹板厚度能提高箱梁的各向刚度;钢腹板倾斜角增加使箱梁竖向弯曲刚度和扭转刚度相应增大,横向弯曲刚度先增大后减小;钢腹板水平折板长度基本不影响箱梁动力特性;钢腹板波折角增加,箱梁竖向弯曲刚度减小,横向弯曲刚度和扭转刚度呈现先增大后减小的趋势。(3)对比普通支座和摩擦摆式支座下波形钢腹板组合连续箱梁桥的地震响应。计算结果表明,摩擦摆式支座能够较好的改善主梁和桥墩的受力情况,同时也能有效减小桥墩的墩顶位移,降低结构的地震响应,具有良好的减隔震效果。(4)研究了滑动面曲率半径和动摩擦系数对摩擦摆式支座减隔震效果的影响。结果表明,随着摩擦摆式支座滑动面曲率半径的增加,桥墩墩底纵向剪力总体减小,主梁纵向位移先增大后减小;随着摩擦摆式支座动摩擦系数的增加,桥墩墩底剪力和主梁纵向位移都呈现不断减小的趋势。

关键词：波形钢腹板组合连续梁桥地震模拟振动台试验有限元分析摩擦摆式支座

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填充墙刚度效应对RC框架结构抗地震倒塌性能影响研究

填充墙刚度效应对RC框架结构抗地震倒塌性能影响研究

引用

作者：祝岳青岛理工大学

学位级别：硕士

历次震害和研究结果表明,填充墙存在明显的刚度效应,填充墙的不合理布置,会引起结构局部严重损坏,甚至导致结构发生倒塌。为研究填充墙刚度效应对RC框架结构抗地震倒塌性能的影响,本文以汶川地震漩口中学内发生典型震害的填充墙外廊式R... 详细信息

历次震害和研究结果表明,填充墙存在明显的刚度效应,填充墙的不合理布置,会引起结构局部严重损坏,甚至导致结构发生倒塌。为研究填充墙刚度效应对RC框架结构抗地震倒塌性能的影响,本文以汶川地震漩口中学内发生典型震害的填充墙外廊式RC框架结构教学楼为研究对象,通过试验研究、统计数据拟合及数值模拟相结合,探究了填充墙刚度效应对RC框架结构倒塌机理的作用机制,对结构设计平面布置时量化考虑填充墙的刚度效应提供建议。论文的主要工作如下:(1)以汶川地震漩口中学内发生倒塌的教学楼为原型,设计完成了一个1:4缩尺的三层填充墙外廊式RC框架结构的地震模拟振动台试验。对试验模型的宏观破坏情况及后续的倒塌过程进行描述,基于试验结果,分析了填充墙刚度效应对框架结构在强震下破坏模式的影响,揭示了原型结构震害中的倒塌机理,为该类型建筑抗倒塌概念设计提供参考。(2)综述了各位学者提出的填充墙弹性抗侧刚度计算方法,整理了国内外36片填充墙破坏不同阶段抗侧刚度实测值,通过对比理论计算值与实测值,验证各个计算方法的准确性。根据整理的试验数据,基于砌块类型、砂浆抗压强度及墙体宽高比三个因素,通过数据拟合对填充墙在屈服阶段及承载力峰值阶段抗侧刚度计算方法给出建议。(3)以漩口中学教学楼为基础,在结构整体刚度基本保持不变的情况下,通过改变平面上填充墙的布置,设计了6个沿平面各轴线不同刚度分布的填充墙RC框架结构模型。对6个模型进行IDA分析,对比分析了各模型的抗地震倒塌能力,通过对填充墙刚度分布的定量对比为结构设计时应如何考虑填充墙的刚度效应提供数据支撑。

关键词：填充墙RC框架结构地震模拟振动台试验刚度效应 IDA分析抗地震倒塌

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贝壳形钢管-钢管混凝土复合桥塔部分斜拉桥抗震性能研究

贝壳形钢管-钢管混凝土复合桥塔部分斜拉桥抗震性能研究

引用

作者：肖志弘福州大学

学位级别：硕士

平潭安海澳大桥是一座双塔三跨部分斜拉桥,该桥在国内外首次采用的贝壳形钢管-钢管混凝土复合桥塔由五根部分填充混凝土的钢管混凝土拱形塔柱组合而成,造型优美,但结构复杂。在已开展的静力性能研究基础上,本文进行了全桥缩尺模型振动... 详细信息

平潭安海澳大桥是一座双塔三跨部分斜拉桥,该桥在国内外首次采用的贝壳形钢管-钢管混凝土复合桥塔由五根部分填充混凝土的钢管混凝土拱形塔柱组合而成,造型优美,但结构复杂。在已开展的静力性能研究基础上,本文进行了全桥缩尺模型振动台试验、非线性有限元时程分析及减隔震体系优化设计等相关研究,以充分了解此类异形桥塔部分斜拉桥的抗震性能。本文开展的主要工作与得到的主要结论如下: (1)开展了贝壳形复合桥塔部分斜拉桥的基本动力特性研究。结果表明:无论边墩主梁是否约束,实桥主梁和主塔的面内一阶模态均早于面外一阶模态出现,即实桥面外振动所需要激励能量较大;有无边墩并不影响主塔的振动模态,实桥主塔纵桥向和横桥向的一阶频率分别为1.43Hz和1.67Hz;缩尺比例1:25的欠配重模型的主塔纵桥向和横桥向的一阶频率分别为2.93Hz和8.30Hz;综合考虑实际试验参数设置和频率比值,确定振动台试验中地震动的时间压缩比为1:4。 (2)开展了缩尺比例为1:25的贝壳形复合桥塔部分斜拉桥地震模拟振动台试验。振动台试验结果表明:地震动特性对此类斜拉桥的地震响应有显著影响,主塔塔顶纵桥向和横桥向的最大加速度可为平均值的1.66倍和1.99倍、最大位移可为平均值的3.86倍和2.21倍;纵桥向地震作用下,贝壳形主塔的边塔柱塔顶和中塔柱塔底是受力最不利部位;横桥向地震作用下,贝壳形主塔的中塔柱是受力最不利构件,边塔柱塔顶和塔中也是受力较大部位。随着地震动强度的增加,贝壳形主塔塔顶地震响应呈非线性增大;主塔塔底钢管应变显著增加,但均未超过钢管的屈服应变,说明该主塔具有良好的抗震性能。对于此类部分斜拉桥,可只沿纵桥向和横桥向单独输入地震动进行分析,不用考虑两个方向地震动同时作用的影响。 (3)开展了贝壳形复合桥塔部分斜拉桥实桥的非线性地震响应分析和关键构件的抗震性能验算。分析结果表明:竖向地震作用下的地震响应远小于水平地震作用下的结果,在进行抗震设计时可不考虑竖向地震动的作用;对于采用普通球型钢支座的平潭安海澳大桥,E1地震和E2地震作用下,墩顶、塔顶变形和支座剪切变形以及主塔各塔柱的承载力均满足抗震设计要求;但是,主墩墩底截面的抗剪承载力和抗弯承载力不满足抗震强度要求。 (4)开展了贝壳形钢管-钢管混凝土复合桥塔部分斜拉桥实桥减隔震方案的设计优化分析,分析结果表明:通过在主墩设置摩擦摆隔震支座,可显著减小约90%的主墩墩顶位移、主墩墩底剪力和弯矩响应峰值,但主墩和边墩支座剪切变形会不满足支座抗震变形要求;分别设计了三种纵桥向和横桥向粘滞阻尼器布置方案并开展非线性时程分析,可知相比只布置隔震支座时的结果,当主墩和边墩均布置粘滞阻尼器时,主墩和边墩的墩梁相对位移的减小效果最为显著,并保证桥墩墩底截面的承载力以及支座处墩梁相对变形均满足抗震设计要求。

关键词：部分斜拉桥贝壳形桥塔地震模拟振动台试验有限元分析减隔震措施

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RC框架结构屋盖NES减震控制系统研究

RC框架结构屋盖NES减震控制系统研究

引用

作者：陈曦光东北林业大学

学位级别：硕士

结构被动控制技术是目前减缓结构振动,减小结构变形,满足结构安全性的重要技术手段,非线性能量阱减震器(Nonlinear Energey Sink,NES)是近期发展起来的被动调谐减震控制中非常重要的减震形式,因其具有非线性立方刚可以实现宽频控制而具... 详细信息

结构被动控制技术是目前减缓结构振动,减小结构变形,满足结构安全性的重要技术手段,非线性能量阱减震器(Nonlinear Energey Sink,NES)是近期发展起来的被动调谐减震控制中非常重要的减震形式,因其具有非线性立方刚可以实现宽频控制而具有广泛应用前景。本文以一种新型的屋盖NES减震控制系统为研究基础,以安装屋盖NES减震控制系统的5层RC框架结构模型振动台试验为研究对象,主要研究内容包括:1、以钢筋混凝土空腹夹层板为基础,利用其结构特点,将NES减震器安装在空腹夹层板结构中,设计出一种新型屋盖NES减震控制系统,并对NES减震器进行刚度、阻尼比、频率及质量等参数设计及模态测试;2、采用地震一致模拟相似律按照1:4的比例设计出一幢抗震设防烈度为7度的五层屋盖NES减震RC框架结构模型。对模型结构进行地震模拟振动台试验,采集地震响应数据并分析,通过考察NES减震RC框架结构模型的抗震性能来检验屋盖NES减震控制系统的减震效果;3、运用ABAQUS有限元分析软件模拟分析NES减震控制系统的减震效果及NES减震框架模型结构的抗震性能。在结论部分对全文的分析研究进行了梳理和总结,并对未来进一步的研究进行了简要的展望。本文研究结果表明:***减震器频率测试各工况频率控制范围完全覆盖地震模拟振动台试验各工况结束后模态测试中一阶自振频率,证明RC框架结构在多次主震或余震后,屋盖NES减震控制系统仍保持良好的减震效果;2.安装屋盖NES减震控制系统的RC框架结构最大加速度减震率47.06%,最大动力放大系数降低率42.25%,最大位移减震率24.30%,破坏模式为整体平动破坏;***有限元模拟屋盖NES减震控制系统RC框架结构最大加速度差异率17.95%,最大位移差异率13.69%。地震模拟振动台试验验证了有限元模拟方法的正确性。论文的研究结果为促进结构被动控制技术的进步及NES调谐减震系统的应用提供了技术依据,对推进结构抗震技术的发展具有一定的实际应用意义。

关键词： RC框架结构屋盖NES减震控制系统地震模拟振动台试验有限元模拟

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典型RC框架结构地震倒塌机理研究

典型RC框架结构地震倒塌机理研究

引用

作者：王波防灾科技学院

学位级别：硕士

多层钢筋混凝土(RC)框架结构广泛用于学校、医院和办公建筑中,近年发生的多次破坏性地震中大量RC框架结构发生粉碎性倒塌,造成大量人员伤亡。这表明,人们对RC框架结构倒塌机理的认识与实际还有很大差距,因此,抗倒塌的设计水平远不能令... 详细信息

多层钢筋混凝土(RC)框架结构广泛用于学校、医院和办公建筑中,近年发生的多次破坏性地震中大量RC框架结构发生粉碎性倒塌,造成大量人员伤亡。这表明,人们对RC框架结构倒塌机理的认识与实际还有很大差距,因此,抗倒塌的设计水平远不能令人满意。迄今为止,国内外关于RC框架结构倒塌机理的认识都集中在“层屈服机制”上,并据此提出提高柱设计弯矩以实现“强柱弱梁”。大量实际震害表明,设有纵、横向填充墙的RC框架在强震作用下的变形模式既非“层屈服”也不是“强柱弱梁”。本文选取汶川地震中位于极震区中漩口中学教学楼作为研究对象,按1:4的比例再现了主体结构的柱、梁、楼板,特别是按照实际构造细节,设置了满砌的横向填充墙和带压顶的纵向半高连续填充墙。通过地震模拟振动台模型试验对结构的地震倒塌机理进行了深入探讨,认为RC框架结构在地震作用下的倒塌机理可以概括为“凝震聚力,个个击破”。论文主要结果如下。1.由于横向填充墙的约束作用,尽管结构沿纵向有偏心,但是测试表明结构整体没有扭转,结构各层楼板沿纵向按平动模式往复振动。2.由于楼板沿纵向平动,地震惯性力在同一层各柱间按柱的刚度比例进行分配,刚度大,承受的地震惯性力就大。受纵向半高连续填充墙(窗下墙)约束的柱侧向刚度显著增大,地震力向被墙约束的柱凝聚,并导致这样的柱率先破坏。3.由于各层楼板沿纵向平动,位于同一层的各柱上端水平位移相同,受半高连续填充墙约束的柱层间位移角(倾斜度)明显大于不受约束的柱,在重力作用下率先失效,从而引发更大范围的倒塌。

关键词：倒塌机理地震模拟振动台试验半高填充墙多层RC框架结构

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填充墙RC框架结构性能水准及变形限值研究

填充墙RC框架结构性能水准及变形限值研究

引用

作者：陈卫民中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

砌体填充墙RC框架结构是我国各类建筑中广泛应用的结构形式,其中砌体填充墙作为非结构构件,在地震中常最先发生破坏且破坏程度最为严重,影响建筑的使用功能,因此是判定此类结构性能水准时需重点考察的构件。目前为止,针对RC框架结构的... 详细信息

砌体填充墙RC框架结构是我国各类建筑中广泛应用的结构形式,其中砌体填充墙作为非结构构件,在地震中常最先发生破坏且破坏程度最为严重,影响建筑的使用功能,因此是判定此类结构性能水准时需重点考察的构件。目前为止,针对RC框架结构的破坏特征和性能水准研究较为丰富,但缺乏对砌体填充墙影响的充分考虑。为了进一步完善填充墙RC框架结构的性能水准判定方法,本文首先收集整理填充墙RC框架结构拟静力试验数据建立试验数据集;然后给出基于数据集的性能水准层间位移角限值并开展填充墙参数影响研究;最后,通过填充墙RC框架试件的振动台试验,验证本文提出性能水准限值的合理性和适用性。本文研究成果可为砌体填充墙RC框架结构的地震损伤控制研究提供依据,为此类结构抗震设计方法的完善及地震安全性评估准确性的提升提供技术支撑。本文的主要研究内容如下:(1)收集整理我国填充墙RC框架结构拟静力试验数据,记录填充墙及梁柱尺寸、材料性能、构造措施等具体设计参数,参考我国规范定义5个填充墙RC框架结构性能水准,根据试验现象提取每个试件初次达到每个性能水准时的层间位移角,建立了一个本土化的填充墙RC框架试验数据集。为后续不同设计参数的填充墙RC框架结构易损性和性能水准限值分析提供数据基础。(2)基于整体数据给出了我国填充墙RC框架结构不同性能水准具有84%保证率的层间位移角限值,并给出了相应的易损性曲线。基于填充墙设计参数对数据集进行分类,分别分析了高宽比、墙体开洞、砌块类型、连接方式等设计参数对填充墙RC框架结构层间位移角限值及易损性曲线的影响。通过显著性检验分析按某设计参数进行分类后,不同样本分组间是否存在统计意义差异,为易损性曲线和性能水准限值的取用提供参考依据。(3)设计制作了一栋1/3缩尺的填充墙RC框架结构模型并进行振动台加载,记录PGA逐级增加的地震动输入下,模型结构不同楼层不同构件的破坏特征和破坏状态以及每层的相对位移响应,讨论不同建筑性能水准与层间位移角的对应关系,验证本文提出的基于试验数据的填充墙RC框架结构性能水准限值的准确性与适用性。

关键词：填充墙RC框架结构地震模拟振动台试验建筑性能水准地震易损性层间位移角限值

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NES减震RC框架结构节点动力性能研究

NES减震RC框架结构节点动力性能研究

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作者：范定坚东北林业大学

学位级别：硕士

结构被动控制因其不需要外部能源供给,且控制效果明显而被广泛的应用在各种类型建筑结构中。非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)减震装置能够有效吸收地震能量达到减震效果,降低结构的地震响应。钢筋混凝土框架结构节点是结构关... 详细信息

结构被动控制因其不需要外部能源供给,且控制效果明显而被广泛的应用在各种类型建筑结构中。非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)减震装置能够有效吸收地震能量达到减震效果,降低结构的地震响应。钢筋混凝土框架结构节点是结构关键传力部位,对结构抗震性能具有很大的影响。因此,对安装NES层间减震装置的钢筋混凝土框架结构梁柱节点动力特性研究具有重要的理论研究意义。本文进行了如下研究:(1)根据地震一致模拟相似率设计一个1:4的缩尺模型,进行了材料性能试验并完成该模型的施工;设计出一种NES减震装置,并对该减震装置进行了自振频率测试,测定该减震装置的自振频率范围。(2)将NES减震装置安装在五层钢筋混凝土框架模型上并进行振动台试验,研究减震装置对钢筋混凝土框架结构的减震效果。发现随着地震强度等级增大,结构自振频率逐渐降低,NES减震RC框架结构自振频率下降速度要低于普通框架结构的自振频率下降速度,表明NES减震装置能够有效提高RC框架结构抗震能力。通过对该框架一层节点处地震反应、节点的破坏模式以及结构自振频率进行研究分析,减震装置能够明显减少结构节点处梁柱纵筋应力、混凝土应力以及节点处剪力。节点处先后出现梁端塑性铰破坏和节点内剪切破坏,实现了框架结构“强柱弱梁”和“强节点、弱构件”的设计目标,有效保护节点。在地震作用下,节点处混凝土有拉压应变不对称分布情况,主要表现为压力,证明了节点处混凝土受力存在“斜压杆机制”。(3)将NES减震装置布置在不同层高,考察减震装置高度对结构节点动力性能的影响。通过分析节点处受力,在相同地震波作用下,减震装置放置层高越高,对节点的减震效果越好。(4)利用ABAQUS有限元模拟软件,按照试验模型的参数设置,模拟试验工况下层间NES减震装置对节点的减震控制效果,验证有限元模型的可靠性。有限元分析结果表明:在地震等级较小的情况下,ABAQUS软件模拟与实际试验结果吻合度较好,有限元分析具有一定的准确性;随着地震等级的增大,结构损伤不断加剧,结构处于塑性阶段,节点处受力模拟与真实试验结果会产生一定偏差。

关键词： NES减震装置 RC框架结构节点地震模拟振动台试验节点破坏模式有限元分析

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