大型火力发电厂框排架混合结构主厂房动力特性试验与分析

选取1 000MW大型火力发电厂新型混合结构主厂房体系的三跨三榀进行缩尺比为1/7的空间模型试验研究.采用锤击法测试模型结构的动力特性,得到其自振频率和振型,并根据相似关系换算到原型结构.使用SAP2000软件建立混合结构主厂房模型和原型结构的有限元模型,进行模态分析,得到模型和原型结构的频率和振型,并与试验结果进行对比分析.可为大型火力发电厂新型混合结构主厂房体系的抗震性能研究提供依据.     

型钢混凝土框排架结构主厂房拟动力实验研究

针对高烈度区大容量火电厂主厂房不适于应用钢筋混凝土框排架结构和钢支撑钢排架结构的情况,提出了采用新型型钢混凝土框排架混合结构体系.以1000MW机组电厂主厂房为原型,按1/7进行缩尺的3跨3榀框排架子结构进行空间模型的拟动力试验,研究了在水平地震作用下模型结构的裂缝发展规律及破坏机制、结构的滞回特性及变形性能、框排架结构协同工作性能等.研究结果表明:在地震加速度0.1g地震波作用下结构满足"小震不坏"的要求,在0.4g时满足"大震不倒"的要求;结构弹塑性层间位移角限值为1/95;排架结构的设计剪力应不小于整体结构7%的基底总剪力等.     

钢筋混凝土梁非线性动力特性试验研究

对钢筋混凝土梁非线性动力特性及其损伤程度之间关系做了试验研究。混凝土梁的非线件动力特性通过对冲击振动位移反应信号的时频分析和共振试验获得。把时频分析和共振试验两种方法结合在一起,通过分析得到合适的时频分析所用窗口宽度,再结合时频分析方法,得到各级加载后混凝土梁的振幅与频率关系曲线。通过分析混凝土梁在各级损伤加载后的振幅与频率关系曲线族,总结了损伤钢筋混凝土梁的非线性动力特性,并分析了用钢筋混凝土梁的非线性动力特性做损伤检测的可行性。     

钢筋混凝土筒中筒结构拟动力试验研究与理论分析

制作了一个14层的钢筋混凝土筒中筒结构模型,模型比例为1∶10,等效为两自由度体系,进行了6种工况的地震动加速度峰值的拟动力试验,研究了筒中筒结构在地震作用下的动力特性、弹性和弹塑性阶段的地震反应、抗震性能和破坏机理。研究表明,该结构在7度罕遇地震作用下仍处于弹性状态,9度罕遇地震作用下,核心筒除与底板相交处开裂外无其它可见裂缝,而外框筒开裂严重,但结构仍具有较高的承载能力和侧向刚度。实测滞回曲线反映了筒中筒结构具有良好的延性和耗能性能。最后,采用改进了的非线性杆单元模型编写了程序,对筒中筒结构进行了非线性分析。结果表明,位移时程曲线计算值与试验值基本吻合。     

抗震拟动力试验技术研究

在全面论述拟动力试验技术的基础上，提出了大刚度多自由度钢筋混凝土结构和砌体结构的拟动力试验技术新方法，即以力控制方式为基础的力－位移混合控制方法，这种方法能实现大刚度多自由度钢筋混凝土结构和砌体结构的拟动力试验。     

不同应力水平下结构性黏土动力特性试验研究

对天津滨海地区典型结构性软黏土进行了压缩试验和不同固结应力下的循环三轴试验。结果表明:结构性软黏土的静力变形特性以先期固结应力和结构屈服应力为分界点可分为3个阶段;不同固结应力下的动应变-振次关系曲线上存在着一个临界动应力比,且该值随着围压的增大而降低;孔隙水压力的变化以结构屈服应力为转折点呈现出不同的变化规律;当振动频率为2Hz时固结应力的改变对轴向动应变的影响不明显。     

预应力混凝土连续弯箱梁桥动力特性分析与试验研究

通过某预应力混凝土连续弯箱梁桥的有限元分析,并借助脉动试验和跑车试验,对预应力混凝土连续弯箱梁桥的动力特性进行研究.结果表明,该桥自振频率略高于理论计算值,结构动力刚度满足设计要求.为研究弯曲程度对连续弯箱梁桥动力特性的影响,对圆心角从0°到76°的弯桥进行计算,结果表明,随着圆心角的增大,该桥纵向频率逐渐增大,而横向频率逐渐减小.     

火电厂主厂房结构异型节点抗震性能试验研究

为掌握火电厂新型主厂房框排架结构中异型节点的抗震性能,对由两侧梁高不等、柱截面突变及错层引起的异型节点进行了6个1/5比例试件拟静力试验研究及含有该类节点的空间结构试验研究。研究了节点的受力破坏模式、滞回耗能性能、强度和刚度退化规律及承载力计算方法。结果表明:该类节点初裂与极限荷载较常规节点显著降低,易发生小核心剪切破坏和柱端压弯剪复合破坏;异型节点中剪力墙的设置可以有效改善节点的抗震性能,提高其延性和耗能能力;通过分析节点受力机理并根据不同的破坏形态,提出针对SRC异型节点的承载力计算方法,为该类节点的实际设计提供参考。     

不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑动力相似关系试验研究

模型试验的动力相似理论是结构抗震试验技术中的一个基础性研究课题。本文设计实现了1/10、1/20和1/30三个不同比例的钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台模型试验。通过对三个模型试验结果的对比研究,对钢-混凝土混合结构高层建筑的动力相似关系进行了初步探讨。试验结果表明,按照本文的动力模型的设计施工及试验要求进行的不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台试验,在自振频率、振型、加速度放大系数、楼层最大位移、楼层剪力等动力特性和动力反应方面具有较好的相似性。试验结果一方面说明对这三个模型采用的动力相似关系和制作方法是合理的,另一方面也说明了对钢-混凝土混合结构房屋采用较小的1/30比例进行振动台试验是可行的。     

淮安市典型土动力特性的试验研究

通过对淮安市典型的全新世沉积粉土和粘性土进行室内自振柱试验及粉土的动三轴液化试验，把粉土和粘性土的自振柱试验结果与Seed和Idriss建议的砂土及饱和粘土的剪切模量比G／Gmax-γ曲线和阻尼比λ-γ曲线的变化范围进行对比，结果表明：粉土的剪模量比要比饱和粘土的大，而比砂土的剪模量比要小，其阻尼比接近于砂土的阻尼比；粘性土的剪模量比要比一般饱和粘土的大，而与砂土的剪模量比相近，其阻尼比要比砂土的略低；粉土的抗液化强度与液化振次之间的关系可以用指数函数来表示，其振动孔隙水压力的发展规律可以用反正弦三角函数拟合；粘粒含量是影响淮安市全新世沉积粉土抗液化强度的主要影响因素。     

Nonlinear dynamic tests of a reinforced concrete frame building at different damage levels

This paper discusses the dynamic tests of a two-story infilled reinforced concrete (RC) frame building using an eccentric-mass shaker. The building, located in El Centro, CA, was substantially damaged prior to the tests due to the seismic activity in the area. During the testing sequence, five infill walls were removed to introduce additional damage states and to investigate the changes in the dynamic properties and the nonlinear response of the building to the induced excitations. The accelerations and displacements of the structure under the forced and ambient vibrations were recorded through an array of sensors, while lidar scans were obtained to document the damage. The test data provide insight into the nonlinear response of an actual building and the change of its resonant frequencies and operational shapes due to varying damage levels and changes of the excitation amplitude, frequency, and orientation.     

Collapse simulation of reinforced concrete high‐rise building induced by extreme earthquakes

Collapse resistance of high‐rise buildings has become a research focus because of the frequent occurrence of strong earthquakes and terrorist attacks in recent years. Research development has demonstrated that numerical simulation is becoming one of the most powerful tools for collapse analysis in addition to the conventional laboratory model tests and post‐earthquake investigations. In this paper, a finite element method based numerical model encompassing fiber‐beam element model, multilayer shell model, and elemental deactivation technique is proposed to predict the collapse process of high‐rise buildings subjected to extreme earthquake. The potential collapse processes are simulated for a simple 10‐story RC frame and two existing RC high‐rise buildings of 18‐story and 20‐story frame–core tube systems. The influences of different failure criteria used are discussed in some detail. The analysis results indicate that the proposed numerical model is capable of simulating the collapse process of existing high‐rise buildings by identifying potentially weak components of the structure that may induce collapse. The study outcome will be beneficial to aid further development of optimal design philosophy. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Regional study on structural dynamic property of buildings in China

Full‐scale in situ ambient vibration tests have been performed in different regions of China since 2008. Reliable data on 35 buildings in the Sichuan province and 18 buildings in Shanghai have been used for identifying the structural dynamic properties. Every building was tested twice, at time intervals of 1 to 2 years. This paper first describes the statistical analysis results of the measured records and then the time–frequency domain analysis on dynamic responses of a specific monitored building subjected to strong motion. Furthermore, the estimated dynamic characteristics of the buildings are presented. The damping ratio shows a period‐dependent characteristic, and the natural periods of buildings in Sichuan shifted after 2 years. Subsequent discussion on the natural period change phenomenon reveals that the natural period changes are affected by a number of factors, including story number, construction year, loading history, and observation time intervals. The long‐term time effects on concrete, the self‐healing ability of cracked concrete, and the change in soil condition are discussed to explain the natural period wandering. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构抗震性能试验研究

工业建筑结构体系取决于生产工艺及使用要求,生产工艺的复杂性往往导致复杂的结构形式。为了满足工艺要求,形成了一类钢筋混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构。为了研究其抗震性能,选取一实际结构,取1/4子结构,模拟边界条件,按1/8缩尺比制作模型。对模型进行动力特性测试,选择El Centro波(1940 NS)对模型进行拟动力试验,再进行拟静力试验,试验得到了该结构的动力特性参数及在地震作用下的动力反应。分析了结构自振频率及阻尼比变化,变形性能,滞回性能和破坏模式等;在试验基础上,给出了结构水平承载力的计算公式,为建立该类结构的抗震设计方法提供依据。     

西北地区典型遗址土动模量与阻尼比特性试验研究

通过室内动三轴试验,研究了西北地区遗址土体的动本构关系,得到了模型参数,分析了遗址土体的动剪模量比和阻尼比的特性,并通过归一化处理得出模型参数,结果表明:遗址土体符合Hardin-Dinevich双曲线模型,其相关系数均大于0.991 7,模型参数a、b与土样密度不存在相关性;在相同荷载下,密度越大,动应变和动残余应变越小,其中陕西定边陡沟子明长城墙体土承受动荷载能力下降较快,而草滩段秦长城墙体、瞭望台台基处初始弹性模量和初始剪切模量较小,三处土体硬度较小,易于遭受病害侵蚀破坏,需进行重点加固维护;遗址墙体所建窑洞处土体强度和硬度明显大于长城墙体,动弹性模量和动剪切模量约为其墙体2倍。草滩段瞭望台土体强度和硬度明显大于同地区长城墙体;遗址土体的动剪切模量G/G0随着动剪应变γd的增加而减小,且密度越大,衰减速度越快,阻尼比D随着动剪应变γd的增长,呈现先缓慢增加-急剧增加-缓慢增加的过程,且密度越大,阻尼比越大。按建造年代、建造形制和用途划分、所处地区对典型遗址进行动力特性的对比分析,为今后土遗址加固保护提供理论基础和参考依据。     

粉土动强度试验研究

文中对重塑的粉土试样施加正弦波和任意波轴向荷载,进行应变控制的动三轴试验。根据试验结果,分析和比较2种不同波形振动荷载下粉土的动强度和变形特性。研究结果表明:固结条件相同,振动频率为1Hz,任意波振动荷载作用下粉土的动强度较正弦波下的稍小;任意波下粉土试样产生的动应变比正弦波下的大。