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某超限高层结构振动台试验模型设计简化探讨

某超限高层结构振动台试验模型设计简化探讨

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作者：林志煌广州大学

学位级别：硕士

模拟地震振动台模型试验是研究建筑整体结构和构件在地震作用下的动力特性和动力反应的重要手段,通过向振动台输入地震波,激励起振动台上模型结构的反应,可以直观的观察模型的动力特性、动力反应和破坏过程,找出结构体系的薄弱环节,并... 详细信息

模拟地震振动台模型试验是研究建筑整体结构和构件在地震作用下的动力特性和动力反应的重要手段,通过向振动台输入地震波,激励起振动台上模型结构的反应,可以直观的观察模型的动力特性、动力反应和破坏过程,找出结构体系的薄弱环节,并为结构设计采取合理的抗震措施提供依据。本文以沈阳某超限塔楼结构为例,对模型的结构设计进行了简化探讨分析。该模型高548m,依据相似原理和结构的动力特性等效原则,考虑振动的吨位和试验需要的空间尺寸,模型比列确定为1/40,由于模型比例较小,模型在施工和配重施加的问题上存在困难,如按相似比缩小后的模型楼板厚度在2-4.5mm之间,而在模型的制作中楼板的最小施工尺寸为6mm;模型梁尺寸为4-7?10-20mm,而在模型制作中梁的最小施工尺寸为8?15mm;按比列缩尺后模型楼层层高净距110mm左右,因空间太小而无法满足模型配重要求。在保证模型的动力特性和整体结构地震反应相同的原则下,对模型进行如下简化:1.为满足配重空间要求,除加强层外,其余楼层采取隔层去板措施,把板上的荷载均匀的加到上下层,保证每两层的质量一致,并同时把去板楼层的混凝土梁及钢次梁相应去掉;2.保留楼层的楼板厚度增加到8mm,加强层楼板由于内部钢梁尺寸较大,厚度增加到10mm;3.由于楼板增厚,可对模型混凝土梁进行一定程度上的归并,删除次梁,主梁采用统一尺寸10?20mm;4.按抗弯刚度等效原则把连梁里面的工字形钢简化为实心铜板方便施工;5.由于模型钢节点尺寸较小,里面构造复杂,缩尺后无法施工,现按照强节点,弱构件原则进行简化,并进行试验验证;对模型进行简化后,为研究其整体结构的动力特性和地震反应的影响情况,本文建立了有限元分析模型,对简化前后的结构动力特性和地震反应进行了对比分析;对结构中的重要节点也进行了有限元计算分析;并按1/40模型制作了节点模型进行试验研究。通过计算分析和节点试验结果,得出如下结论:1.小震反应谱计算对比分析发现,结构周期,层间位移角,位移比,剪重比等吻和较好,原型结构与简化后的原型结构力学性能基本一致;2.小震弹性时程分析,结构的基底剪力与倾覆力矩、楼层剪力、层间位移角及楼层位移吻和较好;3.模型节点简化满足强节点弱构件原则,简化较为合理。本文研究的振动台试验模型的简化方法,可为今后类似超限高层结构的振动台模型试验设计及其动力分析提供参考。

关键词：超限高层振动台模型反应谱分析时程分析模型节点简化

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