单层单跨门式刚架轻型钢结构房屋抗震性能振动台试验

论文摘要

门式刚架结构在我国的应用已非常普遍,但由于对其抗震性能的研究尚不够深入和完善,特别是目前对该种结构在地震作用下的受力性能、破坏形态和破坏机理的认识还不够深入,因此相关规范、规程对门式刚架结构抗震设计的规定也不够细致。上述问题制约着门式刚架结构在高抗震设防烈度地区的应用。因此,论文对单层单跨无吊车门式刚架结构进行模型振动台试验研究,选题有重要的理论和工程意义。本文根据国标图集设计的门式刚架结构,选用图集中的刚架GJ18-2C进行了两组由四榀1/3缩尺模型结构组成的门式刚架结构试件的横向抗震性能振动台试验。论文采用相似理论根据模型与原形的相似关系设计了模型试件,以使得可以从模型结构的试验结果反推出原型结构在地震作用下的受力性能、变形能力和破坏机理。最后,论文通过对模型试件试验现象和试验数据的分析和研究,并反推至原形结构,揭示了门式刚架结构在地震作用下加速度和位移响应的规律,以及结构在大震作用下的破坏形态。研究表明单层单跨门式刚架结构具有良好的抗震性能。综上所述,本文通过门式刚架轻型房屋钢结构抗震性能振动台试验研究,对该种结构在地震作用下的反应进行了有益的探讨,研究成果可用于相关规范、规程的修订。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 轻型门式刚架结构体系在国外的发展概况
• 1.3 轻型门式刚架结构体系在国内的发展概况
• 1.4 地震模拟振动台及振动台试验的发展概况
• 1.5 问题的提出及研究的意义
• 1.5.1 近些年来门式刚架抗震性能研究概况
• 1.5.2 论文问题的提出及研究的意义
• 2 门式刚架振动台试验模型设计
• 2.1 试验研究的主要内容及依据
• 2.2 试验原型结构的设计参数
• 2.3 模型结构的设计与制作
• 2.3.1 模型与原型的相似比研究
• 2.3.2 模型相似比系数
• 2.4 模型的设计与安装
• 2.4.1 门式刚架结构体系设计
• 2.4.2 支撑及系杆的选定
• 2.4.3 模型的配重
• 2.4.4 模型的安装
• 3 门式刚架振动台试验研究
• 3.1 材性试验及结果
• 3.2 模型模拟振动台试验
• 3.2.1 试验设备和仪器
• 3.2.2 试验用地枕波形
• 3.2.3 试验步骤及工况
• 3.2.4 加速度传感器及应变片的布置
• 3.2.5 试验现象
• 3.3 试验结果与数据分析
• 3.3.1 模型结构的动力特征分析
• 3.3.2 模型结构的加速度反应
• 3.3.3 模型结构的位移反应
• 3.3.4 模型结构体系的扭转
• 3.3.5 模型结构的应变反应
• 3.4 基于位移的门式刚架轻型房屋钢结构抗震性能评估
• 3.5 多遇地震作用下结构实测地震作用与底部剪力法求得值的比较
• 3.5.1 参考规范和数据
• 3.5.2 底部剪力法计算多遇地震下结构地震力
• 3.5.3 试验实测地震作用下结构地震力的计算
• 3.5.4 计算值与实测值的比较
• 3.6 由模型结构反推原型结构的地震反应
• 3.6.1 原型结构的自振频率
• 3.6.2 原型结构的加速度和位移反应
• 3.6.3 原型结构的应力反应
• 3.6.4 原型结构在地震作用下的破坏
• 3.7 门式刚架结构设计中地震效应组合的影响
• 3.7.1 振动台试验原型结构的主要尺寸
• 3.7.2 分析时采用的荷载组合
• 3.7.3 计算结果分析
• 4 门式刚架结构非线性地震反应有限元分析
• 4.1 概述
• 4.2 ANSYS有限元模型的建立
• 4.2.1 材料的本构关系
• 4.2.2 单元类型的选取
• 4.2.3 有限元模型的建立
• 4.3 有限元模型的模态分析
• 4.4 有限元计算结果与试验实测值的比较
• 4.4.1 柱顶水平位移时程反应分析
• 4.4.2 柱顶加速度时程反应分析
• 4.4.3 结论
• 5 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 附录A 第一个试件试验数据处理结果
• 附录B 第二个试件试验数据处理结果
• 附录C 典型工况试验时程曲线
• 致谢