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建筑工业化

运用ETABS软件对巨型框架组合结构缩尺模型进行拟动力实验作动臂推力验算

【发表时间:2016/1/23】 【阅读次数:1447】
一、 拟动力实验概述

    拟动力实验方法最早于1969年由日本学者M.Hakuno提出。拟动力实验是一种通过计算机与作动器联机求解结构动力方程并实时反馈的方法。实验首先通过计算结构动力方程给出地震下的初始位移,然后将作动臂施加目标位移后的推力反馈回计算机,即得到结构在该时刻的恢复力,计算机根据修正后的刚度和地面加速度计算出下一步目标位移,不断循环,即可得到地震作用下结构地震响应的时程曲线。


二、 作动臂推力验算目的
    拟动力实验通过作动臂施加推力满足目标位移,因此在实验之前,需要进行数值模拟计算结构在预期地震作用下作动臂所需要的最大推力,为实验设备的准备提供数值保证。


三、 数值模型建立

    实验模型为一栋巨型框架组合结构,高4.8米,长宽均1.5米,共21层,包含3层巨型框架层,巨梁下部一层次框架柱全部抽空,如图1所示。原型结构所有结构柱均为钢管混凝土柱,结构梁为型钢梁,根据相似关系,模型结构使用黄铜替代钢材,微粒混凝土替代普通混凝土,材料本构使用实验实测值,并对约束微粒混凝土进行修正。运用ETABS软件建立集中纤维铰空间杆系模型。

                                        图 1 模型3D布置示意图

四、数值模拟过程

    a) 将实验所用地震波调幅PGA至预期最大值,对模型进行非线性时程分析,得到各楼层剪力(恢复力)时程曲线。

    b) 通过楼层剪力时程曲线,根据 即可得到各楼层的推力时程曲线。


    c) 拟动力实验设计使用3个作动臂分别作用在主框架梁上,故将各层的推力曲线叠加至主框架层,即可得到拟动力实验作动臂推力时程曲线。


五、
    通过数值模拟得到实验预期最大PGA下作动臂推力时程,最大推力在200kN以内,为选用作动臂型号提供了参考。


                                        图 2 楼层推力时程曲线

                                          图 3 作动臂推力时程曲线

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