【摘 要】
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子结构远程协同试验是为了适应工程结构越来越大型与复杂化的趋势,在子结构拟动力试验的基础上发展起来的一种新型结构抗震试验方法。它是一种通过整合现有试验设备资源、计算机强大的计算能力和互联网实时通讯功能来提高试验能力的强有力手段。此方法一经问世便成为了工程试验领域的研究热点,海内外相关科研院所已经对其在土木工程试验中的应用开展了一些基础研究。结构试验网络化也已经成为当今土木试验的发展趋势。本文利用基于
【基金项目】
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国家自然科学基金—高强钢组合偏心支撑钢框架抗震性能研究(51178382); 陕西省教育厅重点实验室项目—远程协同混合仿真实验误差分析研究(16JS048); 陕西省教育厅重点实验室项目(16JS049, 17JS061);
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子结构远程协同试验是为了适应工程结构越来越大型与复杂化的趋势,在子结构拟动力试验的基础上发展起来的一种新型结构抗震试验方法。它是一种通过整合现有试验设备资源、计算机强大的计算能力和互联网实时通讯功能来提高试验能力的强有力手段。此方法一经问世便成为了工程试验领域的研究热点,海内外相关科研院所已经对其在土木工程试验中的应用开展了一些基础研究。结构试验网络化也已经成为当今土木试验的发展趋势。本文利用基于Matlab开发的带有可视化操作界面的通用有限元软件OpenSees Navigator和MTS试验加载系统以OpenFresco试验平台为纽带,建立了一套两站点分布的远程协同试验系统。对子结构远程协同试验及其在多层高强钢Y型偏心支撑框架抗震性能研究中的应用开展了如下工作:(1)介绍子结构远程协同试验的系统框架、试验原理与流程。介绍试验模型在OpenSees Navigator中建立时的边界自由度简化、结构等效和单元选择等建模过程,建立了一套包含两个真实试验站点的用于子结构远程协同试验的试验系统。(2)设计了一个横向五跨纵向一跨的三层Y型偏心支撑钢框架结构,按1:2缩尺后将第二跨的空间Y型偏心支撑框架作为试验子结构1,将第四跨底部一层的空间Y型偏心支撑框架取为试验子结构2,剩余结构作为数值子结构。两试验子结构在相距50公里的两个实验室内通过互联网通讯开展空间子结构远程协同试验,研究试验系统的加载精度、通讯性能和远程协同性能等。通过不同参数的对比工作证明了该套试验系统具有良好的加载精度、通讯性能以及远程协同性能。(3)使用OpenSees Navigator和SAP2000这两种不同的通用有限元程序,采用经过有效性验证的建模方式分别建立了全结构纯数值模型。将子结构远程协同试验结果和二者分析结果对比,证明了通过子结构远程协同试验方法得到的试验结果的可靠性、试验系统的有效性以及试验模型的准确性。(4)设计三个不同层数的横向三跨纵向一跨的Y型偏心支撑钢框架结构。按1:2缩尺后将中间跨底部一层的空间Y型偏心支撑结构作为试验子结构开展子结构拟动力试验。通过试验子结构3种不同边界条件加载工况间的对比,研究不同边界简化方式对试验结果的影响。对比后可知试验子结构采用单作动器施加水平荷载和不考虑试验子结构上部重力荷载都会导致试验子结构楼层位移响应增大而基底剪力响应减小,也即是导致试验子结构刚度减小,进而影响整体试验模型的刚度。
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