近海大氣環(huán)境下鋼框架結(jié)構(gòu)模擬地震振動臺試驗研究.pdf

1、由于鋼結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，在我國得到了廣泛的應(yīng)用。目前，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)建筑在服役期內(nèi)抗震性能的變化。處于近海大氣環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)建筑由于長期受到潮濕空氣及氯離子侵蝕的作用，極易發(fā)生銹蝕。腐蝕對鋼結(jié)構(gòu)造成的主要影響是銹蝕后鋼材材料力學(xué)性能的劣化及鋼構(gòu)件截面幾何尺寸的減小，從而導(dǎo)致構(gòu)件和結(jié)構(gòu)承載力、變形性能的下降，威脅到結(jié)構(gòu)的安全性及正常使用功能。目前，對鋼結(jié)構(gòu)銹蝕的研究主要集中在材料與構(gòu)件層次上，而對銹蝕鋼結(jié)構(gòu)整體抗震性能

2、退化方面的研究較少。故本文設(shè)計了2個不同銹蝕程度的鋼框架模型，并對兩模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震模擬振動臺試驗，研究其在地震作用下的動力特性、位移反應(yīng)、加速度反應(yīng)、應(yīng)變及破壞形態(tài)的變化規(guī)律。論文具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　?。?）本文設(shè)計了2個縮尺比為1/3的五層單跨單開間空間鋼框架模型。通過中性鹽霧試驗方法模擬近海大氣環(huán)境，并對其中一模型進(jìn)行戶外加速腐蝕試驗（腐蝕120天），另一模型作為對比未進(jìn)行腐蝕處理，之后對兩模型分別進(jìn)行地震模擬

3、振動臺試驗。觀察了兩模型結(jié)構(gòu)在不同地震強度下的破壞情況；測定了模型結(jié)構(gòu)的動力特性，各地震強度下的加速度反應(yīng)、位移反應(yīng)、層間剪力及應(yīng)變。分析結(jié)果表明銹蝕對整體結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)為：銹蝕結(jié)構(gòu)自振頻率減小，阻尼比增大，應(yīng)變、位移反應(yīng)增大，加速度反應(yīng)、剪力響應(yīng)明顯降低；兩模型結(jié)構(gòu)破壞形式基本相同，均為鋼框架二層梁端部翼緣處發(fā)生局部屈曲破壞，銹蝕模型塑性變形程度較未銹蝕增大；在輸入加速度峰值小于0.396g時，兩模型地震響應(yīng)相差不顯著，隨地震強度

4、的增大，兩者地震響應(yīng)差異越顯著；研究成果可為進(jìn)行銹蝕鋼框架的安全性評估提供試驗支持。
　　（2）基于材性試驗結(jié)果，對銹蝕空間鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行ABAQUS有限元數(shù)值建模，對模型進(jìn)行動力時程分析，并在模型自振周期、加速度反應(yīng)及位移反應(yīng)等方面與試驗結(jié)果進(jìn)行對比分析。分析表明計算結(jié)果與試驗結(jié)果基本吻合，驗證了同時考慮截面削弱及材料力學(xué)性能退化進(jìn)行的銹蝕鋼框架有限元建模方法，能夠較為真實地反映構(gòu)件的實際受力過程，證明了該方法的準(zhǔn)確性及可靠性，