振动台试验结构模型若干相似问题研究

作     者：叶涛萍 

作者单位：河北工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨树标

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：振动台模型试验 重力失真 相似关系 桩-土-上部结构相互作用 静力非线性 塑性铰 

摘      要：振动台模型试验是实验室模拟地震、评价结构整体抗震能力以及判断结构安全性的重要手段，是研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法，可以适时地再现各种地震波的作用过程，并进行人工地震波的模拟试验，比较接近实际的地震情况，可直观的观察模型的动力特性和破坏过程，找出结构薄弱环节，为结构设计采用合理的抗震措施提供可靠依据，故在地震工程的理论研究和实践中得到广泛的应用。 振动台模型试验在学术界一直扮演着举足轻重的角色，本文对其发展、理论基础以及现阶段存在的问题以及今后的发展动向进行了简单阐述。 本文首先对模型结构在满配重情况下，原型结构和模型在弹性阶段的动力相似关系进行推导，继而对配重不足的情况进行了研究，经过理论推导，得出了其在弹性阶段以及弹塑性阶段的动力相似关系，并通过模型数值分析，研究了重力失真效应对结构内力的影响，得出结构在地震作用下引起的结构内力满足相似关系，而构件在地震和静力荷载共同作用下的内力反应不相似的结论，并提出了减少重力失真效应的方法。 随着科技的进步，高层建筑的迅速崛起，桩基础得到广泛应用，关于此方面的研究日趋增多，而桩-土-上部结构之间相互作用因其影响因素之多，情况之复杂一直是研究的重难点，本文就其振动台试验模型结构之间的相似关系，本着考虑主要矛盾的原则，对上部结构对地基以及地基对上部结构的影响进行了研究，并给出了一般模型设计步骤和一般情况下的相似关系。 为了满足公众对大跨度大空间的需求，框架结构得到广泛应用，其弹性阶段的理论研究已经比较成熟，而弹塑性阶段的研究较少，本文就简单的框架结构按构件承载力相似的原则进行模型设计，并运用SAP2000对这些模型进行静力非线性分析，据此研究结构进入弹塑性阶段的一些相似性能。 通过以上相关振动台试验模型结构的一些研究，以期为模型的设计工作提供一些参考和帮助。