[发明专利]一种研究框架结构振动响应特征的模型试验方法及系统

摘要

一种研究框架结构振动响应特征的模型试验方法及系统，方法包括以下步骤：1)模型制作；2)模型加载：分为两个部分：①模型初始应力状态和边界条件；②模型结构在不同模拟振动荷载加载；3)振动台模型试验过程监测：分别进行了加速度监测和应力应变监测。系统包括模型制作系统、模型加载系统和模型监测系统：模型制作系统包括结构混凝土和钢筋相似材料，模型结构和底板浇筑；模型加载系统包括结构的固定装置、振动模拟荷载施加装置；模型监测系统包括加速度监测单元和应力应变监测单元。本发明解决了框架结构模型制作复杂的问题；研制出可行的模型试验系统；能够客观直接反应出框架结构在振动作用下的放大效应和加载参数对结构的影响规律。

主权项

1.一种研究框架结构振动响应特征的模型试验方法，其特征在于，包括以下步骤：1) 模型制作：合理概括框架结构在振动作用下的响应规律，根据物理模型试验相似理论确定框架结构中钢筋相似材料和混凝土相似材料，并考虑振动台模型试验的实际可操作性，包括：振动台台面尺寸、振动台承载能力、模型制作难易程度，得到试验相关物理量的相似比，然后以一栋钢筋混凝土结构为原型进行小比例尺缩尺模型制作，考虑现有试验条件的局限以及试验研究的目的，在模型制作过程中主要包含结构梁、柱、板的制作，而忽略结构剪力墙及其它结构的制作，通过模型制作得到物理试验模型；模型的制作流程具体包括以下几个工序：a、根据选取的原型结构设计出模型结构的浇筑设计图，并在图上标明模型结构中各构件钢筋相似材料的配筋以及模型各层的梁、柱、楼板的尺寸；b、按照模型结构的浇筑设计图中要求的模型结构的尺寸，用薄木板作挡板，计算出模型浇筑时每层挡板的长和宽，把薄木板按照要求尺寸切割成一块底面挡板和六组周围挡板，并进行编号；c、用泡沫块充当模型浇筑过程中的填充材料，把预定好的长方体泡沫块，按照模型结构的梁、柱、楼板的尺寸进行切割，使切割后的泡沫的空余部分与模型梁、柱、楼板的尺寸相同；d、浇筑一层模型结构时，用胶带使底板与周围挡板固定，放入切割好的泡沫块并固定，根据抗弯能力等效原则计算得到的结构配筋用量进行梁、柱、板配筋铁丝和铁丝网的绑扎工作，然后按照配方量进行混凝土相似材料的配比和搅拌工作，待搅拌均匀后倒入制作好的模具中，待一层浇筑完成材料完全凝固后即可开始下一层的浇筑工作；e、各层全部浇筑完成后，在自然条件下放置，待整体模型结构完全凝固后即拆除周围模板，小心掏出中间的泡沫块，并进行适当修整，检查模型结构是否满足相似比的要求，若满足即得到试验用的用于研究框架结构振动响应特征的物理试验模型；2) 模型加载：分为两个部分：（1）模型初始应力状态和边界条件：试验中为了弥补模型结构重力效应的不足，在模型每层楼上均匀布置砖块充当附加人工质量，此外，为了使模型结构与原型结构具有相同的边界条件，制作底板使模型结构底部与振动台固定连接，保证在进行振动试验时模型结构和振动台共同振动；（2）模型在不同模拟振动荷载加载：在试验过程中通过振动台的控制系统改变加载振动波的频率、强度、持续时间，研究各加载参数对模型结构的影响规律；3) 振动台模型试验过程监测：在进行振动台模型试验时，合理的测点布置能更好的反应出模型结构各测量参量的变化规律，在模型结构的各层上布置了加速度监测点和应力应变监测点，在振动加载过程中，对模型结构各加速度监测点和应力应变监测点进行加速度监测和应力应变监测，并记录各加速度监测点的加速度变化值以及各应力监测点的应力应变值，以研究模型结构在不同振动加载作用下各层的加速度和应力应变特征。