高聳塔臺結構振動臺試驗研究和理論分析.pdf

1、建筑結構在地震作用下的破壞是一個十分復雜的過程,一般認為這是由于水平、豎向及扭轉地震共同作用的結果.近些年來,鋼筋混凝土煙囪、機場控制塔臺、超高層建筑大量興建,這些高聳結構的地震響應規(guī)律還未完全認識清楚,對許多震害現(xiàn)象還無法給出合理的解釋,而豎向地震對高聳塔臺結構的作用更是存在許多爭議,因此進行高聳塔臺結構地震響應的研究是非常必要的.該文從振動臺試驗和有限元計算等方面對高聳結構的地震響規(guī)律應做了較全面的研究.該文總結了中國自20世界以來

2、發(fā)生的破壞性地震及其造成的經濟損失,對高聳結構的水平和豎向地震作用計算方法的研究現(xiàn)狀進行了綜合評述.以北京機場新塔臺為原形進行了1/30的振動臺試驗,實測了塔臺結構的自振周期、振型形狀以及各個振型的阻尼比等各項動力特性;實測了塔臺結構的地震反應.采用有限元計算程序對試驗模型進行時程反應分析,并將計算結果與振動臺試驗結果進行對比,檢驗有限元計算軟件的可靠性和精確性,為高聳結構的地震反應的進一步理論分析提供可靠的計算工具.根據國內外的強震記

3、錄對豎向地震波的幅值和頻譜特性進行了探討,列出了大量認為與豎向地震有關的震害實例.利用大型商業(yè)有限元軟件SAP2000,取典型高聳結構進行計算,對影響結構豎向動力特性的主要參數進行了分析,認為一般高聳結構的豎向動力特性主要與結構的高度和水平構件質量所占整個結構質量的比較有關,而與結構類型、豎向構件橫截面積大小無關.該文根據大量有限元的計算結果提出了高聳結構豎向第一階自振周期的估算公式.按照規(guī)范給出的簡化反應譜法和時程分析法對高聳結構豎向

4、地震響應進行了對比計算,對豎向地震的響應規(guī)律做了分析,得出高聳結構的豎向頂點位移也主要與結構的高度和水平構件質量所占整個結構質量的比例有關,并根據大量有限元的計算結果提出了高聳結構頂點豎向位移的估算公式以及高聳結構豎向地震作用的簡化計算方法.采用有限元程序計算了豎向地震作用、水平地震作用以及豎向地震和水平地震共同作用下高聳塔臺結構的非線性地震響應,分析了高聳塔臺鋼筋混凝土結構在地震作用下的非線性性能,研究了高聳塔臺結構在水平地震和豎向地