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山地建筑因独特的建筑美感及对自然地形的良好适应性被广泛应用。吊脚框架结构是山地建筑结构中最典型的结构形式之一。吊脚框架结构的接地柱高度不一,竖向构件在层内刚度分布不均匀,使结构的地震响应特征与普通框架结构存在差别。目前针对吊脚框架结构抗震性能方面的研究大多依靠各类分析软件进行计算,相关的试验研究仍有待补充,并且针对山地建筑的设计规范正在编制中,因此有必要对吊脚框架结构进行振动台试验研究,研究对比吊脚框架结构与普通框架结构在抗震性能方面的差异。
本文为了分析上部结构高度相同的吊脚框架结构与框架结构,首次进行了关于吊脚框架结构的振动台试验,分析了两种结构的结构特性、破坏模式与地震响应等内容,并在后文的有限元分析模拟中,研究了总层数相同的吊脚框架结构与框架结构的抗震性能。本文完成的主要研究工作如下:
①采用相似原理建立了1/8比例的吊脚框架缩尺结构与框架缩尺结构,进行了试验设计与模型结构制作,进行了8度(0.2g)烈度区下多遇地震至罕遇地震工况的振动台试验。
②分析了两个模型结构在试验过程中各条地震波作用下的动力特性加速度与位移响应等数据,同时记录了结构构件在试验各个阶段下的损伤状态情况。
③试验分析结果表明,两种结构的破坏多集中在柱端,具体破坏特征有所不同:框架结构的损伤集中在1层柱端,且2层至4层柱均存在一定损伤,梁的破坏集中在1层与2层,程度小于结构柱端破坏;吊脚框架结构的吊脚层与4层的损伤非常轻,结构损伤集中在吊脚长柱的上方的1层柱,结构的2层至3层的多数柱也存在很大程度的损伤,梁端破坏多出现在结构的1层与2层,同样梁端破坏程度小于柱端破坏。通过试验现象与数据分析,发现4层框架与底部吊脚层组成的5层吊脚框架结构的整体损伤要高于4层框架结构。
④通过PERFORM-3D有限元软件的时程分析模拟吊脚框架结构与框架结构的抗震性能,对比了两种结构的变形特征、损伤情况和内力结果。结果表明5层吊脚框架结构(含吊脚架空层)的抗震性能不仅劣于无吊脚架空层的4层框架结构,而且劣于有相等刚度接地架空层的5层框架结构。
本文为了分析上部结构高度相同的吊脚框架结构与框架结构,首次进行了关于吊脚框架结构的振动台试验,分析了两种结构的结构特性、破坏模式与地震响应等内容,并在后文的有限元分析模拟中,研究了总层数相同的吊脚框架结构与框架结构的抗震性能。本文完成的主要研究工作如下:
①采用相似原理建立了1/8比例的吊脚框架缩尺结构与框架缩尺结构,进行了试验设计与模型结构制作,进行了8度(0.2g)烈度区下多遇地震至罕遇地震工况的振动台试验。
②分析了两个模型结构在试验过程中各条地震波作用下的动力特性加速度与位移响应等数据,同时记录了结构构件在试验各个阶段下的损伤状态情况。
③试验分析结果表明,两种结构的破坏多集中在柱端,具体破坏特征有所不同:框架结构的损伤集中在1层柱端,且2层至4层柱均存在一定损伤,梁的破坏集中在1层与2层,程度小于结构柱端破坏;吊脚框架结构的吊脚层与4层的损伤非常轻,结构损伤集中在吊脚长柱的上方的1层柱,结构的2层至3层的多数柱也存在很大程度的损伤,梁端破坏多出现在结构的1层与2层,同样梁端破坏程度小于柱端破坏。通过试验现象与数据分析,发现4层框架与底部吊脚层组成的5层吊脚框架结构的整体损伤要高于4层框架结构。
④通过PERFORM-3D有限元软件的时程分析模拟吊脚框架结构与框架结构的抗震性能,对比了两种结构的变形特征、损伤情况和内力结果。结果表明5层吊脚框架结构(含吊脚架空层)的抗震性能不仅劣于无吊脚架空层的4层框架结构,而且劣于有相等刚度接地架空层的5层框架结构。