振动台试验方案设计实例VIP专享

一、振动台试验方案1 试验方案1.1 工程概况本工程塔楼结构体系为“三维巨型空间框架－钢筋混凝土核心筒”结构体系，主要由 4 个核心筒、钢骨混凝土（SRC）外框架、3 个避难层联系桁架三部分构成，图 1-2、图 1-3 分别是 B 塔结构体系构成示意图和建筑效果图。特别指出的是本工程在 14、24 楼层的联系桁架的腹杆以及 32、48 楼层的斜撑为防屈曲支撑（UBB）构件。设计指标为小震不屈服，大震屈服耗能。具体位置示意见图 1-4。本工程的自振周期约为 6.44 秒，超过了《建筑抗震设计法律规范》(GB-50011-2001)设计反应谱长为 6 秒的规定。本工程存在 5 个一般不规则和 2 个特别不规则类型，5 个一般不规则类型分别是扭转不规则、凹凸不规则、刚度突变、构件间断和承载力突变。2 个特别不规则是高位转换和复杂连接。1.2 模拟方案1、模拟方案选择动力试验用的结构模型必须根据相似律进行设计，模型动力相似律的建立以结构运动方程为基础，选择若干主要控制参数作为模拟控制的对象，依据Buckingham 的 π 定理，经无量纲分析导出控制参数的无量纲积，据此确定各控制参数的相似比率。结构动力试验的相似模型大致分为四种：（1）弹塑性模型 理论上可以重现结构反应的时间过程，使模型和原型的应力分布一致，并可模拟结构的破坏。由于要严格考虑重力加速度对应力反应的影响，必须满足 Sa=Sg=1（Sa=模型加速度/原型加速度，Sg为重力加速度相似系数，各相似系数之间的关系见表 1），即模型加速度反应与原型加速度反应一致，这一要求大大限制模型材料的选择。因为在缩尺模型中，几何比（Sl）很小，在 Sa=Sg=1 的条件下，要满足 Sa=SE/SlSρ=1，即 Sl=SE/Sρ，必须使模型材料的弹模很小或材料密度很大，弹模小导致模型浇筑困难，容易损坏；密度大则要求在模型材料中加入大量铅粉之类容重大的掺合物。这对大型建筑动力试验模型是难以办到的。即使弹模或密度满足了相似条件，材料的其他性质如泊松比和阻尼等也难以满足相似关系，所以全相似模型只是一种理想化的模型，在实际工程中很难采纳。（2）用人工质量模拟的弹塑性模型 使用原型材料或其他替代材料制作时，SE自然等于 1 或接近于 1，若要满足 Sa=Sg=1 的条件，材料密度需要加大，故采纳人工质量。人工质量可以产生适当的重力效应和惯性作用，但不影响结构的刚度、强度和阻尼特性。人工质量若布置得当，可以模拟几何非线性。因此人工质量模型在地震模拟实验中获得广...