轻型木结构房屋基本自振周期试验研究

轻型木结构房屋基本自振周期试验研究作者：熊海贝，徐硕，卢文胜，XIONGHaibei，XUShuo，LUWensheng作者单位：同济大学,土木工程学院,上海,200092刊名：同济大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)年，卷(期)：2008，36(4)引用次数：0次参考文献(6条)1.AmericanSocietyofCivilEngineersASCE/SEI7-2005.Minimumdesignloadsforbuildingsandotherstructures20062.CanadianCommissiononBuildingandFireCodesNationalbuildingcodeofCanada20023.中华人民共和国建设部GB50005-2003.木结构设计规范20064.同济大学土木工程防灾国家重点实验室二层轻型木结构房屋模拟地震振动台试验研究报告20045.同济大学土木工程防灾国家重点实验室二层不规则轻型木结构房屋模拟地震振动台试验研究报告20056.中华人民共和国建设部GBS0011-2001.建筑抗震设计规范2001相似文献(8条)1.会议论文李翰伯.卢文胜.倪春二十七、轻型木结构抗震性能试验研究2006本文对北美地区普遍使用的轻型木结构房屋,制作典型的二层实体模型,在不对称状态下,采用Pasadena、ElCentro、SHW2三种典型的地震波对其进行模拟地震试验,采集不同水准地震波作用下结构模型反应数据,分析原型结构的地震反应及其综合抗震性能.2.学位论文林凡伟轻木-混凝土混合结构振动台试验阻尼识别研究2008模态分析与参数识别是结构动力学的一种“逆问题”分析方法。采用实验与理论分析相结合的方法来处理工程领域的振动问题，迄今在各工程领域中广泛应用，并已发展成为解决工程中振动问题的重要手段。模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、故障诊断与预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。本文主要探讨结构阻尼的识别问题。实际结构的阻尼特性较为复杂，在模态参数中阻尼较难于识别。到目前为止，尚未建立一种完备而有效的阻尼模型来确切地反映实际结构的阻尼特性，但由阻尼引起的一系列问题对于结构的设计与优化至关重要。模态参数识别的方法有很多种，但是各种方法在具体条件下有各自不同的优缺点。北美轻型木结构房屋越来越多地进入中国市场，为研究轻型木结构房屋的抗震性能，需要找到较为准确的阻尼识别方法识别其阻尼以便对结构进行进一步的动力分析。本文要做的研究工作和解决的问题：1.推导用于模拟地震振动台试验的频响函数理论模型。2.根据试验测得的结构各测点的加速度时程数据，通过傅里叶变换得到各测点的频响函数，以频响函数理论模型为基础，分别阐述非线性加权最小二乘法，有理分式多项式法用以此模型参数识别的基本思想，并编制相关的程序。3.根据试验测得的结构屋脊点的绝对位移时程数据，通过随机减量法得到结构的自由衰减曲线，编制用以识别结构阻尼的ARMA时间序列法程序。4.以轻木混凝土混合结构振动台试验的实测数据为基础，运用上述三种方法识别结构阻尼，并与半功率带宽法比较，指出各种方法的优缺点，得出在不同刚度、质量和加速度幅值的情况下结构阻尼的取值范围。5.结合上述各种识别方法得出的阻尼值，提出在进行木结构设计时建议采用的阻尼值，并对今后试验的相关问题和阻尼识别方法提出建议。3.学位论文程海江轻型木结构房屋抗震性能研究2007本文以国内首例足尺轻型木结构房屋的振动台试验为研究核心，在钉连接、剪力墙和房屋整体等三个层面利用试验研究和模拟分析两种方法对轻型木结构房屋的抗震性能进行了系统的研究。主要研究内容、方法和结论如下：1.钉连接的单向和反复荷载试验表明其荷载位移曲线具有高度的非线性、捏缩、强度折减和刚度折减等特性；Foschi指数型的骨架曲线和Johnn滞回规律组成的恢复力模型能够较准确地反映钉连接的这种特性。2.通过6片足尺木框架剪力墙试件的单向和反复荷载试验，研究了竖向荷载、翼缘墙体、墙角锚栓和洞口尺寸对剪力墙的性能的影响，研究结果表明竖向荷载可以起到“类似墙角锚栓”的作用，从而较大幅度地提高墙体的抗剪强度、弹性抗侧刚度和滞回耗能；翼缘对于墙体的结构性能有所提高，但幅度不大；门窗洞口会提高墙体的极限位移和耗能。3.Johnn用户自定义单元中引入了定向耦合弹簧对和多种恢复力模型，能够很好地模拟面板钉连接的各种特性。采用ABAQUS软件和Johnn用户自定义单元完成了对三种剪力墙的模拟分析，模拟结果和试验结果吻合得很好。提出的采用上述用户单元模拟骨架钉连接的方法，可以较准确地分析侧向荷载作用下端部墙骨柱有上拔的墙体。4.对一个两层轻型木结构足尺房屋模型进行了模拟地震振动台试验，考虑了一层横墙门洞宽度、地震波、地震方向和结构布置不对称等试验参数的变化。试验分为五个阶段，四个不同的状态，共67个工况。在0.2g以下的地震中，模型处于弹性状态，几乎没有可见破坏发生；在0.2g和0.4g的地震试验中，结构逐渐进入非线性状态，模型结构的破坏很轻微或者主要是非结构构件的破坏；在0.55g的地震中，即使经过多次重复地震，并且一层开洞率达到60％，模型结构仍然不会发生倒塌；对称结构在0.1g、0.2g和0.4g的地震中，模型结构的最大层间位移角约为1/500、1/250和1/80；不对称结构的加速度和位移反应较对称结构强烈，并且存在明显的扭转效应。试验和分析结果表明，与模型结构类似的底层结构布置对称的轻型木结构房屋能够满足我国《建筑抗震设计规范》中的8度抗震设防要求。5．采用自定义非线性弹簧单元和Drain3D软件建立了房屋整体的三维分析模型，完成了振动台试验房屋模型的非线性动力时程分析，分析结果和实验结果吻合得较好，能够较准确地模拟结构的动力反应和模态特征，适用于进一步对复杂结构的分析。在房屋整体有限元模型中最关键步骤是确定剪力墙等效模型中非线性弹簧的参数，本文对这些参数的确定方法也做了详细的叙述。除此之外，利用该房屋有限元模型研究了石膏板墙体、累积损伤、阻尼比、弹性楼板假定等因素对计算精度的影响。4.期刊论文吕西林.程海江.卢文胜.倪春.LüXilin.ChengHaijiang.LuWenshe.NiChun两层轻型木结构足尺房屋模型模拟地震振动台试验研究-土木工程学报2007,40(10)轻型木结构房屋在既往的地震中表现出良好的抗震性能,同时也存在某些方面的不足.对一个两层、足尺、长宽高为6m×6m×6.3m的木框架房屋进行了67个工况的振动台试验,考虑了一层横墙的门洞宽度变化和结构平面布置不对称等研究参数.试验结果表明:在0.2g以下的地震中,模型处于弹性状态;在0.55g的地震中,即使经过多次重复地震,并且一层开洞率达到60%,模型结构仍然不会发生倒塌;结构布置不对称时,结构的加速度和位移反应均较对称结构强烈,并且存在明显的扭转效应.对称结构在0.1g、0.2g和0.4g的地震中,模型结构的最大层间位移角约为1/500、1/250和1/80.试验研究的结果表明,与模型结构类似的对称轻型木结构房屋能够满足我国建筑抗震设计规范(GB50011-2001)中的8度抗震设防要求.5.学位论文邓涛轻型木结构农村民居房屋抗震性能研究2009从震害调查中发现，受经济发展状况、建筑材料、结构形式以及传统建造习惯等各种因素的影响，我国一些村镇木结构房屋远远达不到人们期待的安全标准。而西方发达国家的轻型木结构即使遭遇较大强度的地震也不会发生破坏，或者仅发生轻微的破坏。本文要研究的轻型木结构农村民居房屋就是借鉴西方发达国家的轻型木结构房屋的构造型式，结合我国部分农村地区木、竹资源较多的实际情况，而形成的一种新的民居房屋结构形式。首先，本文介绍了我国农村木结构房屋、国外木结构房屋、现代竹结构房屋和轻型木结构农村民居房屋的特点；接着介绍了我国农村木结构的几种结构类型，并且分析了其在地震作用下的典型震害情况；然后分析了轻型木结构农村民居房屋与我国农村木结构房屋的区别，并对在我国农村推广轻型木结构农村民居房屋的可行性进行了分析。然后，本文对轻型木结构农村民居房屋的材料、构造以及相关技术进行了初步研究。并且设计、制作和完成了3个不同抗侧刚度的轻型木结构农村民居房屋的缩尺模型，对其进行模拟地震振动台试验，分析了模型的破坏现象和破坏机理，研究了试验过程中模型的自振频率、阻尼比的变化及加速度反应、位移反应等。通过对试验结果的分析，验证了与模型结构类似的轻型木结构农村民居房屋能满足我国抗震设计规范所规定的8度抗震设防要求。最后，本文还采用底部剪力法对轻型木结构农村民居模型进行理论计算，其结果与试验值吻合较好。本文还将试验模型与尺寸相同的农村典型木结构房屋模型的抗震能力及经济指标进行了综合比较。关键词：轻型木结构；农村民居；振动台试验；自振频率；抗震能力；经济指标6.学位论文李翰伯不对称开门洞轻型木结构房屋抗震试验研究2007轻型木结构房屋在北美地区已经得到了广泛的推广和应用，但是以往的研究大都基于钉节点破坏试验和构件的破坏试验。而基于整体模型的分析尚不成熟。为此本文基于在北美地区广泛使用的轻型木结构房屋的模拟振动台试验，对模型不同开洞状态下的地震反应做了综合分析。本次的试验对象为二层足尺结构模型，模型平面尺寸为6m×6m，在模型每层的东侧和西侧分别开两个1.2m×1.2m(宽度×高度)的窗口，模型一层的南侧中部开一门洞，尺寸1.2m×2.1m(宽度×高度)，而模型一层北侧的墙板开洞高度保持2.1m不变，开洞宽度不断增大，并根据模型开洞宽度大小和激振方向的不同把模型分为五个阶段。分别在不同阶段施加0.1g、0.2g、0.4g水准的三种典型的地震波。在每个水准和试验阶段结束前后进行白噪声扫频。本文通过数据处理和Matlab编程，对比分析了不同模型状态和不同模拟地震水准下模型的加速度反应、层间相对位移变化和OSB面板的错动反应以及底部螺栓力变化规律。重点处理了模型在不对称状态下的各个白噪声数据，在保证数据不失真的条件下，通过尝试不同类型的窗函数和曲线拟和算法，得到各个通道相对台面的传递函数，以及同一高度处不同加速度测点的时程加运算和减运算之后相对于台面的传递函数，比较不同地震水准和不同模型状态下各个通道的传递函数曲线，识别两个方向上的一阶、二阶平动频率和扭转频率；绘制不同模型状态下的一阶、二阶平动振型和模型不对称状态的扭转振型，并总结频率变化趋势和模型开洞率的关系。进一步研究开洞率变化对模型扭转频率、一阶二阶平动频率的影响，定量分析在不同开洞率下模型的损伤程度及开始进入延性的界限。综合分析在模型开洞率变化过程中钉节点破坏、底部螺栓力、相对小位移、相对大位移、加速度放大系数等变化机制。提出了不对称开门洞木结构房屋临界开洞率的界限值，为轻型木结构房屋设计提供了试验依据。结合木结构的破坏机理，对将来的木结构模型分析做了展望。7.学位论文贾国成轻木—混凝土混合结构模拟地震振动台试验研究2007北美轻型木结构房屋作为示范和推广已进入中国建筑市场。我国《木结构设计规范》在2003的修订中主要依据北美规范新加入了第9章“轻型木结构”，但至目前为止，北美和中国对于轻木一混凝土混合结构的动力特性和抗震性能的研究尚处于起步阶段。为此，同济大学土木工程防灾国家重点试验室振动台试验室与加拿大林产工业技术研究院(ForintekCanadaCorp.)合作对轻木一混凝土混合结构进行了模拟地震振动台试验。本文的主要工作包括：设计、制作和完成了5个不同抗侧刚度比的轻木一混凝土混合结构足尺模型，对其进行模拟地震振动台试验，根据试验模型的不同分为五个阶段，每阶段包括3条地震波、4至5个地震水准激励。根据试验数据和强震下的破坏特征，对模型进行了动力特性分析，并采用底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法对试验模型进行了理论计算。主要有以下结论：1．轻木一混凝土混合结构具有良好的抗震性能，模型中Holdown的作用