【摘要】：子結(jié)構(gòu)抗震混合試驗方法作為有效的抗震研究手段能夠充分反映結(jié)構(gòu)的抗震性能。將數(shù)值分析和物理加載進行結(jié)合,能夠很好地再現(xiàn)大型復雜結(jié)構(gòu)在地震激勵下的響應(yīng)。當前抗震學者主要致力于研究試驗子結(jié)構(gòu)的加載設(shè)計和數(shù)值子結(jié)構(gòu)的計算更新,其中,子結(jié)構(gòu)復雜邊界條件的準確模擬是保證混合試驗可行性和精確性的關(guān)鍵,滿足子結(jié)構(gòu)間的平衡與協(xié)調(diào)仍是一個難題。本文針對該問題展開理論和試驗研究,主要內(nèi)容如下:(1)提出了復雜邊界條件模擬方法。利用試驗單元邊界自由度縮減方法,通過擴展試驗單元轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析相對簡單的加載界面實現(xiàn)協(xié)同加載,利用反彎點性質(zhì)實現(xiàn)試驗單元轉(zhuǎn)動自由度的模擬,利用重疊域概念考慮構(gòu)件之間的相互作用,確定子結(jié)構(gòu)邊界條件模擬方案。最終試驗子結(jié)構(gòu)暴露的自由度由9個簡化為2個。(2)設(shè)計三層三跨兩榀整體結(jié)構(gòu)進行振動臺試驗,該試驗?zāi)軌蛴行Х从辰Y(jié)構(gòu)的抗震性能。小模型鋼框架結(jié)構(gòu)振動臺試驗從位移響應(yīng)、加速度響應(yīng)、應(yīng)變響應(yīng)和滯回性能等方面對結(jié)構(gòu)進行全方位空間性能分析,為進一步利用抗震混合試驗方法研究邊界條件模擬方案正確性奠定了基礎(chǔ)。(3)選取一層半高一跨半寬試驗子結(jié)構(gòu)進行抗震混合試驗。構(gòu)建混合試驗系統(tǒng),制定子結(jié)構(gòu)邊界條件簡化方案,通過對比子結(jié)構(gòu)抗震混合試驗與振動臺試驗位移響應(yīng)結(jié)果,證明了本文提出的邊界條件模擬方法的正確性和可行性。(4)設(shè)計小模型結(jié)構(gòu)參數(shù)進行非完全縮尺結(jié)構(gòu)的振動臺試驗。以結(jié)構(gòu)固有頻率設(shè)計為基礎(chǔ),通過壓縮地震波時間和增加質(zhì)量配重等方法確保模態(tài)參數(shù)基本符合相似比要求。從結(jié)構(gòu)的動力特性和抗震性能分析等方面,結(jié)合自編的MATLAB時程分析結(jié)果作對比,既驗證了參數(shù)設(shè)計的合理性和準確性,同時證明了自編程序的可行性。
【圖文】：

我國可分為 20 個地震帶，其中起于寧夏，經(jīng)甘肅東部、四川中西部直至云南的一條貫穿中國大陸的地震密集區(qū)稱為南北地震帶，曾多次發(fā)生強震災(zāi)害，臺灣省、西南、西部、華北、東南沿海等地都是我國地震的主要分布區(qū)。表 1-1 給出了 1990 年來中國發(fā)生的 5.0 級以上的震害情況，包括地震災(zāi)害次數(shù)、傷亡人數(shù)和直接經(jīng)濟損失[2-4]。表 1-1 中國自 1990 年以來地震災(zāi)害情況時間 地震災(zāi)害次數(shù) 死亡人數(shù)/人 受傷人數(shù)/人 直接經(jīng)濟損失/億元1990-1995 80 233 20004 30.531996-2000 63 458 34851 96.392001-2005 60 353 9792 98.72006-2010 48 72019 389125 8886.22011-2015 62 1069 22413 1673.992016-2017 27 40 735 214.78其中，2008 年 5 月 12 日發(fā)生的汶川地震是十多年來，我國發(fā)生的傷亡最嚴重、強度最大、破壞力最強的一次地震，同時引發(fā)了崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害、次生災(zāi)害，死亡人數(shù)幾乎達到七萬人，直接經(jīng)濟損失達 8452 億元人民幣，對中國造成的影響非常之大。圖 1-1 是汶川地震震后現(xiàn)場破壞的情況。

圖 1-2 混合試驗原理圖時代的進步和社會的發(fā)展，，對于大型復雜工程結(jié)構(gòu)的需求不斷刷新，利試驗方法進行研究時會受到各自條件的限制。混合試驗方法將有限元分加載試驗相結(jié)合，既能針對大型復雜結(jié)構(gòu)進行研究，解決振動臺臺面尺的限制問題，擴大研究結(jié)構(gòu)的規(guī)模，又具備一定的經(jīng)濟性，只需要對整理拆分，對關(guān)鍵部位進行試驗，其余部分可以通過有限元建模完成，減同時針對破壞形式多元化和分布化的特點，建立多個子結(jié)構(gòu)分布試驗，驗的單一性，充分考慮真實地震動對結(jié)構(gòu)的影響，提高研究的精度�；於喾N抗震方法的優(yōu)點，越來越受到土木工程師們的青睞。從選取的試驗度以及產(chǎn)生的試驗結(jié)果等多方面比較分析以上四種抗震方法之間的區(qū)別 1-2 所示。表1-2 結(jié)構(gòu)抗震試驗方法比較驗方法 試驗對象 試驗加載 試驗結(jié)試驗 梁、柱、節(jié)點等基本構(gòu)件反復連續(xù)變化，人為規(guī)定加載制度基本構(gòu)件破況，性能損實時往復運動，運動規(guī)律與結(jié)構(gòu)整體反
【學位授予單位】：蘇州科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU352.11;TU317

【參考文獻】

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本文編號：2687550