型钢混凝土高层建筑结构振动台模型试验技术研究

论文摘要

上海市陆家嘴金融贸易区X2地块的南塔楼是一个复杂型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构,53层,高度25002。该建筑塔楼由巨型柱、环形桁架、钢筋混凝土核心筒以及构成核心筒和巨型柱之间相互作用的伸臂桁架来抵抗水平荷载。该结构20～22层是第一个加强层,37～39层是加强层兼高位转换层,巨柱在此转换成密柱。根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）,该建筑总高度超过了型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体最大高度190m的限值,且由于高位转换层的存在,竖向抗侧力构件不连续。本论文以该结构模型模拟地震振动台试验研究为出发点,对该结构方案进行了全面的、系统的、深入的研究,对其结构动力特性、地震反应以及抗震性能等方面进行了评估,并以该试验为载体,探讨了振动台模型试验的相关技术。论文介绍了南塔楼振动台试验模型的设计、制作和试验过程,并对试验结果进行了分析。试验分析表明,该结构主要抗震指标满足现行规范相关要求,具有较好的抗震性能,且设计和制作的振动台试验模型能反映原型结构的性能。为了更直观有效地研究模型的承载力和基于构件层次的模型与原型的全过程相似,进行了型钢混凝土模型柱的试验研究和分析。以轴压比和含钢率为参数,分析了这两个参数对型钢混凝土模型柱承载力的影响,验证构件层次的模型和原型是否全过程相似,以期对以后的振动台试验模型的设计和制作有一定的参考作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 振动台的发展及其在抗震研究中的作用
• 1.3 模型试验的发展
• 1.4 模型试验相似问题的历史和现状
• 1.5 结构模型试验的相似理论
• 1.5.1 弹性相似律
• 1.5.2 重力相似律
• 1.5.3 弹性力-重力相似律
• 1.6 本文所要研究的内容
• 1.6.1 论文背景
• 1.6.2 研究目的与思路
• 1.6.3 论文的主要工作
• 第2章 型钢混凝土结构振动台模型设计和制作
• 2.1 工程概况
• 2.2 研究目的与内容
• 2.3 试验系统与仪器设备
• 2.3.1 模拟地震振动台系统
• 2.3.2 测试设备及仪器
• 2.4 模型设计与制作
• 2.4.1 动力模型设计依据
• 2.4.2 模型尺寸的确定
• 2.4.3 模型相似关系（模型/原型）
• 2.4.4 模型材料选择
• 2.4.5 试验模型设计及简化
• 2.4.6 试验模型施工
• 2.5 测点布置
• 2.5.1 位移传感器布置
• 2.5.2 应变片布置
• 2.5.3 加速度传感器布置
• 2.5.4 传感器数量统计
• 2.6 台面激励
• 2.7 试验设计和施工小结
• 第3章 振动台试验结果分析
• 3.1 试验步骤
• 3.2 试验现象描述
• 3.3 模型试验结果分析
• 3.3.1 模型结构动力特性
• 3.3.2 模型结构加速度反应
• 3.3.3 模型结构位移反应
• 3.3.4 模型结构应变反应
• 3.3.5 模型结构扭转反应
• 3.4 原型结构抗震性能分析
• 3.4.1 原型结构动力特性
• 3.4.2 原型结构加速度反应
• 3.4.3 原型结构位移反应
• 3.4.4 原型结构剪力反应
• 3.5 结论
• 第4章 型钢混凝土组合柱模型试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 试验研究目的和意义
• 4.3 试验概况
• 4.3.1 试件设计与制作
• 4.3.2 材性试验
• 4.3.3 试验测试
• 4.4 试验结果分析
• 4.4.1 试验结果及破坏形态
• 4.4.2 型钢混凝土模型柱受力性能分析
• 4.5 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果