小型钢架反力墙的优化设计及分析

发布时间：2020-06-27 12:36

【摘要】：结构试验是一门研究性的学科,在研究新结构、发展新工艺方面具有重要作用,也是对理论研究和数值模拟很好的补充,作为一种重要手段在土木工程结构领域不可或缺。结构试验的顺利实施需要综合运用土木工程、机械工程、技术控制、结构力学、传感器、信号处理和模型相似律等多学科。作为结构试验的对象,试验模型往往是根据相似律制作的缩尺模型,通常模型的缩尺比例不小于1:10,这样的模型试验虽然可以细致观察结构破坏的细节裂缝和动态过程,但同时对试验设备的加载能力和模型制作费用的要求也很高。在以研究破坏机制为主时,模型的缩尺比例可以小一些以增加数量,本文拟开展在可靠研究结构破坏机理和破坏特征的前提下缩尺比例小于1:10的结构试验,但是针对该类型结构试验的试验设备较少,目前已知的包括小型振动台、自平衡加载架等,但是类似反力墙这种小型试验台座国内缺乏相关研究,本文对这种结构类型的试验台座进行可行性分析、设计优化和验算。本文初步设计了三种结构类型,分别称之为小型反力墙、小型钢架反力墙、小型钢架反力墙改进设计方案,运用ABAQUS有限元软件建模进行时程分析,加载制度是模拟实际拟静力试验的循环往复荷载,同样的加载工况下分析三种设计方案的优缺点,从经济性、变形、实际操作便易性等选取最优设计方案暨小型钢架反力墙改进设计方案,并同时满足强度、刚度、整体稳定性的要求。之后,对选定的优化设计方案进行模态分析,进一步分析可能的共振现象并提出了解决思路:1、规避开小型钢架反力墙的自振频率段,扩大受迫振动频率与固有频率的差距;2、试验模型受迫振动的方向错开小型钢架反力墙自振主方向。随后按照钢结构设计规范对其进行了疲劳验算,并验证其满足要求。试验室场地稳定性也是后续试验顺利进行的有效保障,而小型钢架反力墙所处试验室位于上世纪五十年代的办公大楼内,因此搜集查阅相关工程资料,从地基土类型、结构物类型和尺寸、结构物使用要求等方面考虑,对钢架的基础按规范进行设计,并对其承载力和变形要求进行检查和计算,以验证是否符合要求。
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU317
【图文】：

图 1-1 世界频发地震带 12 日我国四川省汶川县发生里氏 8.0 级大地震，严重的一次地震，每年的 5 月 12 日也被定为国2010）。由于地震的发生无法被控制和预测，所

大型反力墙示例图

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本文编号：2731826