楼板局部设缝框架结构振动台试验研究

发布时间：2017-05-20 07:05

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【摘要】：为实现钢筋混凝土框架结构“强柱弱梁”,提出了楼板局部设缝框架结构,该结构在梁侧塑性铰范围内,设置一条贯穿板厚的通缝,使该范围内楼板钢筋不锚入框架梁内,从而使框架结构梁端塑性铰区域内楼板纵向钢筋不参与框架梁受力,消除梁端楼板对梁抗弯承载力的提高,削弱楼板引起的“强梁”影响。为更好的探究楼板局部设缝框架结构在地震作用下的性能,本课题对楼板局部设缝框架结构进行了地震模拟振动台试验。本文研究课题来源于国家自然科学基金资助项目“楼板局部设缝框架结构抗震性能研究”(51368007)。本文的主要工作如下:(1)基于相似理论,以传统框架结构为原型,设计并制作了一榀楼板局部设缝框架结构振动台试验1/8缩尺试件,并对此试件进行了振动台试验。在不同地震波、不同烈度的工况作用下,研究楼板局部设缝框架结构的试验现象、动力特性、动力响应、破坏形态等问题。振动台试验表明,楼板局部设缝框架可较好的耗散地震能量,塑性铰主要分布在梁端,框架呈梁铰屈服机制,即使遭受超过设防烈度的破坏地震,框架仍能保持稳定不致引起倒塌。(2)使用通用有限元软件ABAQUS建立了振动台试验有限元模型,并对其进行数值模拟分析。分析结果表明,该有限元模型分析结果与振动台试验基本相符。(3)建立与试验模型尺寸相同、配筋率相同、工况相同的传统框架有限元模型,与楼板局部设缝框架进行对比分析。对比结果表明,楼板局部设缝框架的抗震性能优于传统框架的抗震性能。本文分析表明:传统框架未充分考虑梁端现浇楼板及其板内纵筋的影响,导致框架在地震作用下较难实现理想的梁铰屈服机制;而楼板局部设缝框架通过“设缝”消除框架梁端楼板的影响,提高了框架结构的抗震性能,有利于框架结构实现“强柱弱梁”的梁铰屈服机制,满足“大震不倒”的抗震要求。
【关键词】：设缝 强柱弱梁 振动台 框架 有限元
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-12
• 1.2 钢筋混凝土框架结构抗震性能研究现状12-14
• 1.3 楼板局部设缝框架结构的提出及研究现状14-15
• 1.4 地震模拟振动台试验概述15-16
• 1.5 本文的研究目的及内容16-18
• 1.5.1 研究目的16
• 1.5.2 研究内容16-18
• 第二章 楼板局部设缝框架振动台试验设计18-46
• 2.1 试验概述18
• 2.2 试验模型设计18-21
• 2.2.1 相似系数18-19
• 2.2.2 模型配筋19-21
• 2.3 试验模型的制作和安装21-24
• 2.3.1 模型浇筑21-22
• 2.3.2 楼板局部设缝的施工构造22-23
• 2.3.3 模型安装23-24
• 2.4 材料性能指标及相似系数调整24-29
• 2.4.1 材料性能指标24-28
• 2.4.2 相似系数调整28
• 2.4.3 附加配重计算28-29
• 2.5 振动台试验设备29-33
• 2.5.1 地震模拟振动台设备简介29-31
• 2.5.2 传感器布置31-33
• 2.6 试验方案33-36
• 2.6.1 地震波的选择33-34
• 2.6.2 地震波输入顺序34-36
• 2.6.3 量测内容36
• 2.7 振动台试验数据处理36-45
• 2.7.1 振动台试验数据处理流程36-37
• 2.7.2 MDOF系统的传递函数和频响函数37-40
• 2.7.3 快速傅立叶变换40-41
• 2.7.4 加速度信号的频域积分41
• 2.7.5 模态识别41-42
• 2.7.6 振动台数据处理程序STDP42-45
• 2.8 本章小结45-46
• 第三章 振动台试验与分析46-65
• 3.1 试验现象及分析46-50
• 3.1.1 试验现象46-50
• 3.1.2 现象分析50
• 3.2 试验模型动力特性分析50-55
• 3.2.1 模型自振频率和阻尼比50-55
• 3.2.2 模型振型55
• 3.3 试验模型动力响应分析55-64
• 3.3.1 模型加速度反应55-58
• 3.3.2 模型层间剪力58-59
• 3.3.3 模型位移反应59-63
• 3.3.4 试验模型扭转反应63-64
• 3.4 本章小结64-65
• 第四章 振动台试验有限元分析65-76
• 4.1 有限元软件ABAQUS介绍65-66
• 4.2 有限元模型的建立66-68
• 4.2.1 量纲系统66
• 4.2.2 材料本构关系66-67
• 4.2.3 边界条件67
• 4.2.4 模型的建立67-68
• 4.3 有限元动力特性分析68-69
• 4.4 有限元动力响应分析69-75
• 4.4.1 有限元加速度反应分析69-73
• 4.4.2 有限元位移反应分析73-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 传统框架与楼板局部设缝框架有限元对比分析76-84
• 5.1 传统框架与楼板局部设缝框架有限元模型76-77
• 5.2 边界条件77
• 5.3 传统框架与楼板局部设缝框架动力特性对比77-78
• 5.4 传统框架与楼板局部设缝框架动力响应对比78-83
• 5.4.1 层间剪力对比78-79
• 5.4.2 位移反应对比79-80
• 5.4.3 塑性铰分布对比80-81
• 5.4.4 耗能对比81-83
• 5.5 本章小结83-84
• 第六章 结论与展望84-86
• 6.1 主要研究工作及结论84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-89
• 发表论文和参加科研情况说明89-90
• 致谢90

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本文编号：380883