重力失真對振動臺模型試驗相似性的影響.pdf

1、地震模擬振動臺試驗是當前我國研究建筑結構抗震性能、確認其抗震能力的重要方法之一，其理論基礎為相似理論。我國當前針對復雜大型和超限超高建筑結構進行的振動臺模型試驗絕大多數(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。重力失真會對試驗模型和原型之間的相似性產生影響。因而，研究重力失真對相似性的影響具有很直接的現(xiàn)實意義。 為了研究重力失真對相似性的影響，本文主要采用數(shù)值對比分析的方法，并假以概念解析和模型試驗手段，從構

2、件和簡單結構入手，抽象出能判斷重力失真影響模型試驗相似性程度的判據(jù)，并提出相應的評價指標以檢驗判據(jù)的合理性；然后將提出的判據(jù)法應用于實際的復雜結構振動臺模型試驗中，對該法在具體試驗中判斷重力失真影響相似性的適用性予以論證。 主要的研究內容、過程和觀點可概括為： 首先，總結了基于混合模型理論設計的試驗相似關系的主要系數(shù)表達式和特點，指出了重力失真與其依存關系。繼而，拋開具體的結構形式，剖析了重力的應力剛度、重力二階效應以及

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

4、的主要評價指標——能量失真度和耗能比失真度。 緊接著，針對三層單跨平面鋼框架，將研究進一步拓展到重力失真對大震下結構塑性內力重分布過程的影響，進而影響整個結構的抗震能力和最終的破壞機制。綜合多種分析結果，提出了模型試驗的重力失真雙參數(shù)判據(jù)法——時間失真度和軸壓比。 最后，應用雙參數(shù)判據(jù)法對兩個具有代表性的振動臺模型試驗的相似性受重力失真影響的情況進行判斷。其中，第一個試驗的結構形式為閉環(huán)式倒錐臺型框架體系，第二個為支撐鋼