巨型框架結構的地震反應及其于小波分析的損傷研究.pdf

1、巨型框架結構體系是一種具有發(fā)展前景的結構體系，但是目前針對巨型框架結構的相關理論和試驗研究較少，不少問題有待深入研究。本文依托國家自然科學基金委重大研究計劃項目“超高層巨型框架結構彈塑性地震反應與能量分析的研究”，以小波分析為研究手段，以鋼筋混凝土結構為研究對象，從構件層次到巨型框架結構體系，分析了其損傷及抗震性能；從數(shù)值模擬到試驗研究對理論公式進行了驗證。主要研究成果如下：
　　 (1)針對采用我國現(xiàn)行規(guī)范和主流PKPM-SA

2、TWE軟件設計的高度為201m的超高層鋼筋混凝土巨型框架結構，在合理簡化的基礎上建立了有限元彈塑性分析模型，對該結構的三維彈塑性動力反應及損傷進行了分析研究，同時驗證了PKPM-SATWE軟件設計結果的合理性。
　　 (2)為了探索進一步改進巨型框架抗震性能的途徑，在巨型框架的頂部設置了調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper，TMD)裝置，建立有限元數(shù)值模擬模型，分析研究了采用減震技術后巨型框架的彈塑性地震反應、損傷

3、及其減震效果。
　　 (3)為了驗證有限元數(shù)值模擬的合理性及研究巨型框架結構的地震損傷機理，按結構相似性理論設計制作了一個幾何縮尺比為1:25的振動臺縮尺模型，并設計加工了一套TMD裝置安裝在其頂部，在土木工程防災國家重點實驗室(同濟大學)進行了振動臺試驗，得到了較為豐富的巨型框架及其減震結構的對比試驗結果，并將試驗結果與數(shù)值模擬結果進行對比分析。
　　 (4)由巨型框架結構數(shù)值模型的彈塑性動力時程分析和振動臺試驗結果可

4、知，該巨型框架結構的抗震性能可以滿足抗震設計的要求，TMD裝置具有一定的減震效果，且TMD的減震效果不僅與TMD本身的參數(shù)有關，還與地震動特性有關。
　　 (5)基于離散小波變換在鋼筋混凝土構件損傷中的應用，提出一個基于小波變換在構件層次上的損傷計算模型。結合課題組以往進行的一批剪力墻構件和梁柱構件的低周反復加載試驗結果，利用此模型對這些構件的損傷進行了分析，計算結果與試驗結果吻合良好。
　　 (6)基于連續(xù)小波變換在結

5、構模態(tài)參數(shù)識別的應用，分別對單自由度體系、多自由度體系以及巨型框架結構及其振動臺試驗模型的模態(tài)參數(shù)進行了識別，并將該識別方法與一般的模態(tài)參數(shù)識別方法(導納圓擬合法)進行對比分析，結果表明該方法可以較為準確的識別出結構的模態(tài)參數(shù)，且滿足工程精度要求。
　　 (7)基于小波包變換在結構損傷識別中的應用，建立了基于小波包各組分能量變化率指標，并對一多自由度結構的損傷進行了識別，結果表明，該指標可以較好的識別出結構的損傷的位置和發(fā)生損傷