巨型框架結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)及其于小波分析的損傷研究.pdf

1、巨型框架結(jié)構(gòu)體系是一種具有發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)體系，但是目前針對巨型框架結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論和試驗研究較少，不少問題有待深入研究。本文依托國家自然科學基金委重大研究計劃項目“超高層巨型框架結(jié)構(gòu)彈塑性地震反應(yīng)與能量分析的研究”，以小波分析為研究手段，以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為研究對象，從構(gòu)件層次到巨型框架結(jié)構(gòu)體系，分析了其損傷及抗震性能；從數(shù)值模擬到試驗研究對理論公式進行了驗證。主要研究成果如下：
　　 (1)針對采用我國現(xiàn)行規(guī)范和主流PKPM-SA

2、TWE軟件設(shè)計的高度為201m的超高層鋼筋混凝土巨型框架結(jié)構(gòu)，在合理簡化的基礎(chǔ)上建立了有限元彈塑性分析模型，對該結(jié)構(gòu)的三維彈塑性動力反應(yīng)及損傷進行了分析研究，同時驗證了PKPM-SATWE軟件設(shè)計結(jié)果的合理性。
　　 (2)為了探索進一步改進巨型框架抗震性能的途徑，在巨型框架的頂部設(shè)置了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned Mass Damper，TMD)裝置，建立有限元數(shù)值模擬模型，分析研究了采用減震技術(shù)后巨型框架的彈塑性地震反應(yīng)、損傷

3、及其減震效果。
　　 (3)為了驗證有限元數(shù)值模擬的合理性及研究巨型框架結(jié)構(gòu)的地震損傷機理，按結(jié)構(gòu)相似性理論設(shè)計制作了一個幾何縮尺比為1:25的振動臺縮尺模型，并設(shè)計加工了一套TMD裝置安裝在其頂部，在土木工程防災國家重點實驗室(同濟大學)進行了振動臺試驗，得到了較為豐富的巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)的對比試驗結(jié)果，并將試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進行對比分析。
　　 (4)由巨型框架結(jié)構(gòu)數(shù)值模型的彈塑性動力時程分析和振動臺試驗結(jié)果可

4、知，該巨型框架結(jié)構(gòu)的抗震性能可以滿足抗震設(shè)計的要求，TMD裝置具有一定的減震效果，且TMD的減震效果不僅與TMD本身的參數(shù)有關(guān)，還與地震動特性有關(guān)。
　　 (5)基于離散小波變換在鋼筋混凝土構(gòu)件損傷中的應(yīng)用，提出一個基于小波變換在構(gòu)件層次上的損傷計算模型。結(jié)合課題組以往進行的一批剪力墻構(gòu)件和梁柱構(gòu)件的低周反復加載試驗結(jié)果，利用此模型對這些構(gòu)件的損傷進行了分析，計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好。
　　 (6)基于連續(xù)小波變換在結(jié)

5、構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別的應(yīng)用，分別對單自由度體系、多自由度體系以及巨型框架結(jié)構(gòu)及其振動臺試驗模型的模態(tài)參數(shù)進行了識別，并將該識別方法與一般的模態(tài)參數(shù)識別方法(導納圓擬合法)進行對比分析，結(jié)果表明該方法可以較為準確的識別出結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，且滿足工程精度要求。
　　 (7)基于小波包變換在結(jié)構(gòu)損傷識別中的應(yīng)用，建立了基于小波包各組分能量變化率指標，并對一多自由度結(jié)構(gòu)的損傷進行了識別，結(jié)果表明，該指標可以較好的識別出結(jié)構(gòu)的損傷的位置和發(fā)生損傷