重力失真對(duì)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)相似性的影響.pdf

1、地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)是當(dāng)前我國研究建筑結(jié)構(gòu)抗震性能、確認(rèn)其抗震能力的重要方法之一，其理論基礎(chǔ)為相似理論。我國當(dāng)前針對(duì)復(fù)雜大型和超限超高建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)絕大多數(shù)采用混合模型理論。在絕大多數(shù)情況下，混合模型存在重力失真現(xiàn)象。重力失真會(huì)對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃驮椭g的相似性產(chǎn)生影響。因而，研究重力失真對(duì)相似性的影響具有很直接的現(xiàn)實(shí)意義。 為了研究重力失真對(duì)相似性的影響，本文主要采用數(shù)值對(duì)比分析的方法，并假以概念解析和模型試驗(yàn)手段，從構(gòu)

2、件和簡單結(jié)構(gòu)入手，抽象出能判斷重力失真影響模型試驗(yàn)相似性程度的判據(jù)，并提出相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)以檢驗(yàn)判據(jù)的合理性；然后將提出的判據(jù)法應(yīng)用于實(shí)際的復(fù)雜結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中，對(duì)該法在具體試驗(yàn)中判斷重力失真影響相似性的適用性予以論證。 主要的研究內(nèi)容、過程和觀點(diǎn)可概括為： 首先，總結(jié)了基于混合模型理論設(shè)計(jì)的試驗(yàn)相似關(guān)系的主要系數(shù)表達(dá)式和特點(diǎn)，指出了重力失真與其依存關(guān)系。繼而，拋開具體的結(jié)構(gòu)形式，剖析了重力的應(yīng)力剛度、重力二階效應(yīng)以及

3、抗力相關(guān)關(guān)系等結(jié)構(gòu)效應(yīng)，解釋了重力失真影響相似性的機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，從一般概念出發(fā)，解析了重力失真模型的時(shí)間相似系數(shù)的變化規(guī)律，即重力失真導(dǎo)致時(shí)間相似系數(shù)變小，并指出了與重力失真影響相似性相關(guān)的其它因素有：加速度相似系數(shù)、地震動(dòng)的特性和結(jié)構(gòu)自身特性。 然后，以最為簡單的懸臂柱為研究對(duì)象，突出重力失真通過應(yīng)力剛度和重力二階效應(yīng)等幾何非線性影響相似性的特點(diǎn)，借助參數(shù)分析，引出了判斷重力失真影響的判據(jù)——時(shí)間失真度以及對(duì)失真模型相似性

4、的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)——能量失真度和耗能比失真度。 緊接著，針對(duì)三層單跨平面鋼框架，將研究進(jìn)一步拓展到重力失真對(duì)大震下結(jié)構(gòu)塑性內(nèi)力重分布過程的影響，進(jìn)而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力和最終的破壞機(jī)制。綜合多種分析結(jié)果，提出了模型試驗(yàn)的重力失真雙參數(shù)判據(jù)法——時(shí)間失真度和軸壓比。 最后，應(yīng)用雙參數(shù)判據(jù)法對(duì)兩個(gè)具有代表性的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的相似性受重力失真影響的情況進(jìn)行判斷。其中，第一個(gè)試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)形式為閉環(huán)式倒錐臺(tái)型框架體系，第二個(gè)為支撐鋼