• ISSN 0258-2724
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钢管混凝土斜柱转换结构模型振动台试验研究

杨春 吴宏伟 莫庭威 蔡健 吴轶 左志亮 陈庆军 潘广斌

杨春, 吴宏伟, 莫庭威, 蔡健, 吴轶, 左志亮, 陈庆军, 潘广斌. 钢管混凝土斜柱转换结构模型振动台试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(3): 517-525. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190104
引用本文: 杨春, 吴宏伟, 莫庭威, 蔡健, 吴轶, 左志亮, 陈庆军, 潘广斌. 钢管混凝土斜柱转换结构模型振动台试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(3): 517-525. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190104
YANG Chun, WU Hongwei, MO Tingwei, CAI Jian, WU Yi, ZUO Zhiliang, CHEN Qingjun, PAN Guangbin. Shaking Table Test for Structural Model with Inclined Column Transfer System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(3): 517-525. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190104
Citation: YANG Chun, WU Hongwei, MO Tingwei, CAI Jian, WU Yi, ZUO Zhiliang, CHEN Qingjun, PAN Guangbin. Shaking Table Test for Structural Model with Inclined Column Transfer System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(3): 517-525. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190104

钢管混凝土斜柱转换结构模型振动台试验研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190104
基金项目: 国家自然科学基金(51408230,51578246),广东省自然科学基金(S2013040015140,2017A030313263),亚热带建筑科学国家重点实验室开放课题(2019ZB21)
详细信息
    作者简介:

    杨春(1973—),男,副教授,研究方向为钢-混凝土组合结构,E-mail:chyangscut@qq.com

    通讯作者:

    左志亮(1982—),男,副教授,研究方向为钢-混凝土组合结构,E-mail:ctzlzuo@scut.edu.cn

  • 中图分类号: TU528

Shaking Table Test for Structural Model with Inclined Column Transfer System

  • 摘要: 为了研究某超高层建筑的抗震表现,对其进行了比例为1:35的模型振动台试验研究,该建筑塔楼的部分框架结构由两根钢管混凝土越层巨型框支柱支承,在结构7~11层设有钢管混凝土斜柱转换结构. 通过试验研究了缩比模型的破坏模式、自振周期、层间位移、扭转响应等动力响应;采用PERFORM-3D软件进行原结构弹塑性地震响应数值分析. 研究结果表明:由于结构布置的不对称性,结构整体扭转效应明显,塔楼部分的结构抗扭刚度不足;在台面加速度峰值接近罕遇地震工况的设定值470 cm/s2时,塔楼部分发生扭转破坏,此时除个别楼层外,各楼层的层间位移角仍满足弹塑性层间位移角限值1/100的要求;在所有工况下,转换区域未见破坏,钢管混凝土框支柱、斜柱的应变均处于弹性工作状态;数值分析结果和试验结果吻合良好.

     

  • 图 1  结构模型外观及斜柱转换结构示意

    Figure 1.  Diagram of the model and the inclined column transfer structure

    图 2  施工阶段的转换节点

    Figure 2.  Transfer joint in construction

    图 3  制作完成的模型

    Figure 3.  Completed model

    图 4  模型、底板和振动台面三者关系

    Figure 4.  Planar relationship among the model,base, and shake table

    图 5  模型构件破坏

    Figure 5.  Failure of members in the model

    图 6  各工况下模型监测楼层加速度放大系数

    Figure 6.  Amplification factor of acceleration of the monitored stories of the model in various load cases

    图 7  楼层质心相对底座位移变化曲线

    Figure 7.  Displacement at the mass center of floors relative to the base

    图 8  模型层间位移角变化曲线

    Figure 8.  Inter-story drift at the center of floors

    图 9  不同工况下楼层质心相对底座位移包络图

    Figure 9.  Relative displacement envelope of mass center to the base in various load cases

    表  1  振动台试验的加载方案

    Table  1.   Loading scheme of shaking table test

    工况地震激励加速度峰值/(× g持时/s
    XYZ
    1W第 1 次白噪声
    2T7DT 波0.080.090.055.79
    3E7DE 波0.050.090.055.71
    4A7D安评波0.080.090.064.38
    5W第 2 次白噪声
    6T7ST 波0.220.260.165.79
    7E7SE 波0.160.260.155.71
    8A7S安评波0.220.260.174.38
    9W第 3 次白噪声
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    表  2  台面实测加速度峰值

    Table  2.   Acceleration measured on table surface

    工况Y 向/(cm•s−2)X 向/(cm•s−2)Z 向/(cm•s−2)X 向/Y
    设定实测设定实测设定实测设定实测
    2T7D 87 84 77 70 21 2.0 0.88 0.83
    3E7D 87 87 54 58 21 1.9 0.61 0.67
    4A7D 88 88 74 55 25 1.9 0.85 0.63
    6T7S 250 233 219 238 61 2.2 0.88 1.02
    7E7S 250 239 153 152 60 1.8 0.61 0.64
    8A7S 250 291 212 443 68 2.0 0.85 1.52
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    表  3  加速度计及位移计布置方法

    Table  3.   Layout of accelerometers and displacement meters

    仪器类型方向测点位置布置层数/层
    加速度计XYZ质心底板、3、7、19、23
    位移计XYZ质心底板、6、12、27
    位移计XY质心2、4、5、7、8、10、11、17、21、26
    位移计XY远端6、7、12、27
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    表  4  白噪声激励下自振频率测试结果

    Table  4.   Test results of natural frequency under white noise excitation

    工况频率/Hz周期/s
    第 1 次第 2 次第 3 次第 1 次第 2 次第 3 次
    1W 4.006 5.165 8.388 0.250 0.194 0.119
    5W 3.944 5.102 8.075 0.254 0.196 0.124
    9W 3.349 4.014 6.730 0.299 0.249 0.149
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    表  5  重点观测楼层远端和质心测点的位移比

    Table  5.   Inter-drift at the mass center and distal point of monitored floors

    楼层2T7D3E7D4A7D6T7S7E7S8A7S
    271.561.481.371.941.481.89
    122.011.992.002.032.012.03
    71.621.561.621.871.741.76
    61.361.451.381.431.561.51
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-29
  • 修回日期:  2019-10-24
  • 网络出版日期:  2019-11-26
  • 刊出日期:  2021-06-15

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