大跨建筑结构中吊顶系统的动力特性及其试验研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxie20092009
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非结构构件指建筑中结构部分以外的所有构件,大跨空间结构中,常见的非结构构件有马道、风管、灯具、音响、吊顶等屋面吊挂物。吊顶系统对于完成建筑物的使用功能有着重要的作用,广泛的使用于各类建筑物中。多次震害调查统计中显示,大跨空间结构在地震后主体结构的破坏并不严重,而非结构构件的破坏程度较为严重。非结构构件的抗震性能研究已经越来越受到各国研究学者的重视。本文以大跨结构中的吊顶系统为研究对象,进行理论分析、数值模拟和试验研究,研究了吊顶系统的自振特性、地震作用下的动力响应和破坏形态。主要研究了将吊顶系统简化为单摆,以单摆为研究对象,并加入了吊杆中间加铰的构造措施,通过理论方法和数值方法研究其自振特性与受迫振动的特性。以吊顶系统为研究对象,建立多点支承的吊顶数值模型,通过数值方法,研究吊顶系统的自振特性和地震响应。通过易损性分析方法,研究吊顶系统不同的地震响应与地震强度之间的函数关系,绘制不同的地震响应对应的易损性曲线,分析吊顶系统不同的破坏模式在地震中出现的概率。进行吊顶系统地震模拟振动台试验,设计3组吊顶,考虑了吊杆采用普通吊杆和中间加铰吊杆的不同构造,同时考虑了不同刚度的支承方式。对吊顶系统进行地震模拟振动台倒塌破坏试验研究,研究了吊顶系统的自振频率、不同强度地震下的吊顶系统的地震响应以及吊顶系统的破坏模式。通过研究得出以下结论:1)吊杆中间加铰的构造措施,会使摆出现第二振型,当质量比由0.01变化到1时,摆的一阶频率变化很小,并且与对应单摆频率非常接近;二阶频率从17.233Hz减小到2.2418Hz,变化较为明显。当铰的位置不同时,摆的一阶频率变化很小,并且与对应单摆频率非常接近;二阶频率出现变化,铰位于中间时,二阶频率最小,为2.2418Hz。2)吊顶模型的低阶主要振型为水平振型,水平摆动振型周期与对应单摆接近频率,频率只和摆长有关。高阶振型为竖向振型,龙骨发生弯曲,频率受龙骨刚度的影响。地震中,吊顶触发的主要振型是水平摆动振型,主要的摆动频率与一阶、二阶频率相近。竖向龙骨发生弯曲的振型未出现。3)吊顶在地震中的破坏模态为龙骨之间连接破坏,搭接破坏,吊顶板掉落等,不会出现龙骨的弯曲断裂破坏。吊顶系统破坏的临界地震波加速度幅值在1.0g左右。
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