复杂偏心结构振动台试验水平与扭转位移分析-论文.pdf

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1、第27卷第2期Vol_27No．22O14年4月Apr．2014复杂偏心结构振动台试验水平与扭转位移分析姜忻良，韩阳，邓振丹(天津大学建筑工程学院／滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学)，天津300072)摘要：通过复杂偏心结构大型振动台试验，进行了复杂偏心结构水平位移与扭转位移耦联分析。通过对有代表性的楼层进行分析表明，楼层平扭耦联反应程度与各自的频率有关，当楼层平动反应频段与扭转反应频段相近时，楼层的层间平动位移与扭转位移峰值出现的时间基本相同；结构进入塑性后导致水平刚度明显下降，而扭转刚度则下降不多，从而导致

2、结构的平扭耦联反应程度降低，层问水平位移所占比例明显大于弹性阶段，从而为复杂偏心结构的抗震性能研究提供试验与理论依据。振一眦关键词：振动台试验；水平位移；扭转位移；复杂偏心结构；耦联分析动中图分类号：P315．8；TU313．1文献标识码：A文章编号：1004—4523(2014)02—0275—06V工悬挑结构，竖向构件不连续，刚度变化不均匀。程引言模型的设计一般应满足几何相似、物理相似和物理过程相似]。本试验通过1：20的结构模学随着基本建设的快速发展、建筑功能和人类对型，对钢框架一支撑体系在多种工况地震作用下的动建筑功能

3、需求不断提高，建筑形式日趋多样化。建力反应进行了试验。本模型总高1．47m，总质量报．蠹筑功能的提高与建筑形式的多样化往往使得结构不4100kg。模型总共分为5层，层高由首层至顶层分规则，结构体系不对称。多次地震结果分析表明，不别为0．37，0．34，0．34，0．21和0．21m；主体长、宽对称结构受到的震害远远大于规则结构]。不对称均为5．1m；主要柱网尺寸为0．51m×0．51m和结构之所以在地震过程中受到更大的震害，最重要1．02m×1．02m；内部大空间部位柱距为2．04m。的原因就是不对称结构自身存在的刚心和质心不

4、重图1为本模型示意图。合，结构的惯性力和其产生的抗力不共线，导致结构发生扭转反应]。因此结构的平扭耦合地震反应一直为人们所关心_3]。本文在复杂结构大型振动台试验的基础上，根据振动台试验所得位移数据进行分析研究，并对各层的层间位移进行扭转位移分量和平动位移分量的分解。通过考察偏心距不同的楼层层问扭转位移分量和层间平动位移分量的试验结果，进行复杂偏心图1结构模型示意图结构的一些平扭耦联特性分析，为复杂偏心结构的Fig．1Thestructuremodeldiagram抗震性能研究提供基础依据。设计中依据刚度等效原则对结构主要抗侧

5、力构1试验模型件进行了模拟，在制作中采用黄铜模拟钢结构构件，用微粒混凝土模拟混凝土，以镀锌铁丝代替钢筋，以本试验原型结构为5层的钢框架一支撑体系，结泡沫塑料做模板，采用逐层浇筑的方法进行施工，并构布置复杂，内部布置八榀桁架柱群，在大跨度部位对模型的重要节点进行过加腋、加焊处理。模型养护布置了平面桁架，部分桁架交叉叠放，并有多处局部完成后，吊装就位，试验前在模型楼板上添加配重]。收稿日期：2012-09—17；修订日期：2013—0522基金项目：国家自然科学基金资助项目(51278335)；国家青年科学基金资助项目(51208

6、356)第2期姜忻良，等：复杂偏心结构振动台试验水平与扭转位移分析到模型在各阶振型的加速度时程曲线和频谱曲线。下面将在弹性和弹塑性阶段分别对结构模型的位移以及复杂偏心的影响进行分析。§＼3弹性阶段试验成果分析本文用多遇的天然波1、天然波2、人工波对结时间／S(a)人工波激励下结构2层的层间扭转和平动构进行了分析计算，由于篇幅原因，仅给出人工波作(a)Torsionalresponseandtranslationalreactionoftheinterlamination用下，偏心较大又有代表性的2，5层比较分析结果。ofthe

7、secondfloorinsmallearthquakeofartificialwaves弹性阶段所选取的人工波如图3所示。0．04目O．02o-0050_0．02萋一：-0．04O246一100时间／S(b)人工波激励下结构5层的层间扭转和平动fb1Torsionalresponseandtranslationalreactionoftheinterlaminationofthefifthfloorinsmallearthquakeofartificialwaves图4人工波小震下结构层间扭转和平动反应Fig．4Torsio

8、nalresponseandtranslationalreactionoftheinterlaminationinsmallearthquakeofartificlawaves由表2可以看出，结构的平动和扭转振型的频率比较接近，为深入分析结构的平动位移和扭转位移的耦联情况，将