考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法研究

作     者：王睿 董志骞 李钢 余丁浩 张晗 WANG Rui;DONG Zhiqian;LI Gang;YU Dinghao;ZHANG Han

作者机构：大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2024年第43卷第3期

页      面：14-26页

核心收录：

学科分类：0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52038002 52225804) 中央高校基本科研业务费(DUT22RC3038) 

主　　题：高层结构 简化模型 非线性 模型试验 小缩尺比 数值模拟 

摘      要：随着物理试验技术的快速发展,结构模型试验可较准确获得结构在环境荷载作用下的动力响应,但在土-结相互作用、区域群体结构、大型复杂结构的风洞、拟静力及动力等模型试验问题研究中,简单、实用、准确的结构试验简化模型仍是研究的重点。针对现有模型简化方法中非线性力学参数标定复杂、试验可行性不足等问题,提出了一种考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法,将模拟高层结构的弯、剪恢复力模型分解为线性和非线性行为的组合,其中结构非线性行为采用库仑摩擦模型模拟,因其参数简单,具有一定物理意义,可直接适用于缩尺模型动力试验研究中。基于上述理论方法,将弯剪耦合模型和平扭摩擦装置有效结合,提出了用于缩尺动力试验的物理模型设计方法及等效刚度、屈服后刚度和承载力等参数的计算方法,并建立了对应的“层间双剪切、双弯曲弹簧力学计算模型,可通过模型试验结果较好地预测原型结构弹性及非线性阶段的动力响应。以某高层结构为例,通过数值模拟和振动台试验验证了该方法的准确性和可行性。