高層建筑結(jié)構振動臺模型試驗與原型對比的研究.pdf

1、工程結(jié)構振動臺模型試驗是研究結(jié)構地震破壞機理和評價結(jié)構整體抗震能力的重要方法之一,如何正確處理試驗模型與原型的相似關系以及如何由模型反應正確推導原型反應是很關鍵的問題。本文基于振動臺試驗,以12層的高層建筑框架結(jié)構為模型,對其進行了模型設計,并在同濟大學土木工程防災國家重點實驗室進行了模型試驗。另外,運用大型非線性有限元分析軟件MSC.Marc分別對原型結(jié)構和模型結(jié)構建立了有限元分析模型,并對其進行了地震作用下的動力響應分析。根據(jù)相似理

2、論,由模型地震反應按照動力相似關系推導出原型結(jié)構的地震反應,并將其與原型結(jié)構的計算值進行對比分析。文章分別從結(jié)構的自振特性、加速度、位移、層間剪力、結(jié)構傾覆力矩和樁身應變來對比原型與模型的動力響應:
　　 (1)對比模型和原型的前10階自振頻率,模型反推值和原型計算值吻合較好;由模型試驗得到的振型曲線和原型的模態(tài)分析得到的振型相似性較好,故可采用模型試驗結(jié)果來研究原型結(jié)構的動力特性。
　　 (2)按照相似關系,由模型反推

3、得到的原型最大加速度與原型結(jié)構計算值相符合,各樓層的加速度時程曲線變化趨勢一致,相似性較好。
　　 (3)對比模型與原型的位移時程曲線和樓層最大位移,對比表明:位移時程曲線和各樓層的最大位移都有很好的相似性,按照相似關系由模型推算的原型結(jié)構頂層最大位移為21.66mm,原型結(jié)構計算得到的結(jié)構頂層最大位移為20.36mm,二者誤差不大。
　　 (4)根據(jù)相似關系由模型反推得到的原型結(jié)構底部的最大剪力和傾覆力矩與由原型結(jié)構計

4、算分析得到的底部最大剪力和傾覆力矩均相當吻合。
　　 (5)通過對比模型和原型支盤樁樁身應變時程曲線,以及對原型結(jié)構數(shù)值模擬所得樁身應變云圖與模型試驗觀察到的樁頂破壞情況進行分析,原型計算所得結(jié)果和模型試驗結(jié)果一致。
　　 通過上述對高層建筑結(jié)構模型和原型的頻率、振型、加速度、位移、剪力、傾覆力矩和樁身應變的對比分析,驗證了基于E.Buckinghamπ定理導出的動力相似關系的準確性,結(jié)構振動臺模型試驗可以真實地反映原型