新型节点CS保温承重结构体系动力特性试验与分析
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摘要
当前和今后相当长的一段时期,正是中国建筑节能大发展的历史机遇期,也是保温建筑体系大发展的历史机遇期,在这种前提下,CS保温承重一体化建筑结构体系将会受到大力推广和欢迎。
将要建设的天津市蓟县毛家峪住宅工程22楼,将是CS保温承重一体化建筑体系住宅实用化的重要标志,但是还需要进行大量的试验研究来完善这种建筑体系的各方面性能,使得这种体系不论在抗震性能方面,还是环保节能方面都符合现代节能建筑的一般要求。只有这样才能让这种建筑结构体系有更大范围应用。
本文以蓟县毛家峪22楼工程为实验背景,在前期实验基础上,设计并制作了新型节点下的3层1:2.8的试验模型,并利用模态分析仪器对本结构进行了动力特性方面的测试,得出了包括结构的振型、自振频率、周期和阻尼等重要的动力特性数据。
运用矩阵迭代法对结构进行了动力特性方面的近似计算,并依据前期课题组CS体系有限元分析得出的修正公式对结构进行了修正计算。对计算结果与试验数据进行了比较,并且分析理论计算与实验数据的差别,表明近似计算对CS结构体系的适用性。
最后本文对本次试验新型节点下结构模型与钢节点的结构模型由于结构形式的不同,而在动力特性方面差异进行了比较分析,为今后CS保温承重一体化住宅体系的进一步发展提出了许多宝贵的具有建设性的建议。
Recently and in the near future, it is a historical opportunity for the developmentof Chinese building energy saving as well as the building insulation system. In thiscontext, the CS panel structure system will be greatly popularized in large area.
The 22#building which will be built in the Mao Jia-yu village of JI County inTian Jin city will become a important sign for the practicality of CS panel structuresystem. But we still have to do extensive experiments and research to perfect allaspects of properties of this structural system and make this structural system, nomatter in the seismic design research or environmental and energy saving field, meetthe general requirements.
In this paper，a three-story model with new connections of 1 /2.8 scale of CSpanel structure building based on the background of 22# building has been designedand made according to the similarity theory of the model and the dynamiccharacteristics such as frequency, model shape and damping are tested by using modalanalysis method.
The dynamic characteristics such as frequency, model shape and damping arecalculated in the matrix iteration method and the outcome of calculation is modifiedaccording to the modified formula derived by the preliminary finite element analysis.The applicability of theoretical calculation on the CS panel structure system isexplored in accordance with the comparison between calculation and tested results.
The comparison of a variety of properties is made between the two kinds ofsystem with new connections or not, especially in the dynamic characteristics field.Through comparing between the two kinds of model system in the field of dynamiccharacteristics, some constructive suggestions are given for the further developmentof CS panel structure system.
将要建设的天津市蓟县毛家峪住宅工程22楼,将是CS保温承重一体化建筑体系住宅实用化的重要标志,但是还需要进行大量的试验研究来完善这种建筑体系的各方面性能,使得这种体系不论在抗震性能方面,还是环保节能方面都符合现代节能建筑的一般要求。只有这样才能让这种建筑结构体系有更大范围应用。
本文以蓟县毛家峪22楼工程为实验背景,在前期实验基础上,设计并制作了新型节点下的3层1:2.8的试验模型,并利用模态分析仪器对本结构进行了动力特性方面的测试,得出了包括结构的振型、自振频率、周期和阻尼等重要的动力特性数据。
运用矩阵迭代法对结构进行了动力特性方面的近似计算,并依据前期课题组CS体系有限元分析得出的修正公式对结构进行了修正计算。对计算结果与试验数据进行了比较,并且分析理论计算与实验数据的差别,表明近似计算对CS结构体系的适用性。
最后本文对本次试验新型节点下结构模型与钢节点的结构模型由于结构形式的不同,而在动力特性方面差异进行了比较分析,为今后CS保温承重一体化住宅体系的进一步发展提出了许多宝贵的具有建设性的建议。
Recently and in the near future, it is a historical opportunity for the developmentof Chinese building energy saving as well as the building insulation system. In thiscontext, the CS panel structure system will be greatly popularized in large area.
The 22#building which will be built in the Mao Jia-yu village of JI County inTian Jin city will become a important sign for the practicality of CS panel structuresystem. But we still have to do extensive experiments and research to perfect allaspects of properties of this structural system and make this structural system, nomatter in the seismic design research or environmental and energy saving field, meetthe general requirements.
In this paper，a three-story model with new connections of 1 /2.8 scale of CSpanel structure building based on the background of 22# building has been designedand made according to the similarity theory of the model and the dynamiccharacteristics such as frequency, model shape and damping are tested by using modalanalysis method.
The dynamic characteristics such as frequency, model shape and damping arecalculated in the matrix iteration method and the outcome of calculation is modifiedaccording to the modified formula derived by the preliminary finite element analysis.The applicability of theoretical calculation on the CS panel structure system isexplored in accordance with the comparison between calculation and tested results.
The comparison of a variety of properties is made between the two kinds ofsystem with new connections or not, especially in the dynamic characteristics field.Through comparing between the two kinds of model system in the field of dynamiccharacteristics, some constructive suggestions are given for the further developmentof CS panel structure system.
引文
[1]付素娟,CS板式结构住宅体系的抗震性能研究,硕士学位论文,天津:天津大学,2003
[2]宋红玉,CS板式结构住宅体系抗震性能非线性静力分析及简化计算,硕士学位论文,天津:天津大学,2005
[3]李砚波,张荣庆,戴自强等,混凝土夹芯承重墙板的ANSYS分析,崔京浩,第十三届全国结构工程学术会议论文集,北京:清华大学出版社,2004:138~141
[4]徐忠根,周福霖,黄襄云,钢管混凝土结构抗震性能的比较研究,北京:世界地震工程,2001
[5]张熙光,王骏孙,刘惠珊,建筑抗震鉴定加固手册,北京:中国建筑工业出版社,2001
[6]沈聚敏,周锡元,高小旺,抗震工程学,北京:中国建筑工业出版社,2000
[7]天津市抗震办公室唐山大地震天津市工程震害编写组,唐山大地震天津市工程震害,天津:天津科学技术出版社,1984
[8]庄茁,朱以文,肖金生,张帆,蔡元奇,abaqus有限元软件6.4版,北京:清华大学出版社
[9]许岩,复合墙板结构试点工程动力测试及地震反应分析,硕士学位论文,天津,天津大学2005
[10]姚谦峰,张荫,新型建筑结构住宅体系发展与应用,工业建筑,2002,32(8):53~56
[11]赵才其,赵惠麟,马军,杨琦,高层建筑中新型结构体系的研究,东南大学学报,1999,29(4):123~126
[12]黄南翼,张锡云,姜萝香,日本阪神大地震建筑震害分析与加固技术,北京:地震出版社,2000
[13]李宏男,崔熙光,邹超英,多层及高层建筑结构设计,北京:中国建筑工业出版社,1998
[14]刘玉凤,CS板式结构体系抗震性能试验研究,硕士学位论文,天津:天津大学,2007
[15]中华人民共和国建设部,GB50011-2001,建筑抗震设计规范,北京:中国建筑工业出版社,2001
[16]中华人民共和国建设部,GB50010-2002,混凝土结构设计规范,北京:中国建筑工业出版社,2002
[17]李砚波,赵克俭,林浩华,CS板抗剪性能试验,天津大学学报,2005.2(3):120~123
[18]冯颖慧,一种新型复合剪力墙的抗震试验研究:[硕士学位论文],天津;天津大学,1999
[19]钱进，我国新型墙体材料在（住宅）建筑中的应用研究：[硕士学位论文]，上海；同济大学，2004
[20]纽泽秦，杜麒等，用外加混凝土柱加固砖墙的抗震性能，建筑结构学报，1985.2
[21]周铁钢，多层密肋壁板结构受力性能分析及实用设计方法研究：[硕士学位论文]，西安；西安建筑科技大学，2003
[22]张怀金，复合空心砌块砌体结构和抗震性能试验研究：[硕士学位论文]，南京；南京工业大学，2004
[23]石学粮，钢丝网墙片单元组合墙体的抗震性能试验研究：[硕士学位论文]，北京；北京工业大学，2004
[24]张锐，空心钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能试验研究：[硕士学位论文]，西安；西安建筑科技大学，2003
[25]张高峰，免拆模保温混凝土承重墙体系墙片单元的抗震性能试验研究：[硕士学位论文]，北京；北京工业大学，2003
[26]钱进，我国新型墙体材料在（住宅）建筑中的应用研究：[硕士学位论文]，上海；同济大学，2004
[27]马洪旭，小高层钢—混凝土混合结构住宅体系抗震性能试验研究及分析：[硕士学位论文]，北京；北京建筑工程学院，2006
[28]梅长春，CS板式结构体系的L型节点的实验研究及有限元分析，硕士学位论文，天津：天津大学，2007
[29]涂杰，李砚波等，聚苯乙烯夹芯板抗弯承载力的研究，低温建筑技术，2006.2：78～79
[30]杨磊，CS板式结构体系动力特性的实验与分析，硕士学位论文，天津：天津大学，2007
[31]王永飞，新型墙体材料“泰柏板”，房材与应用，2000.28（1），28～29
[32]中华人民共和国建设部，JGJ 3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程，北京：中国建筑工业出版社，2002
[33]张敬，李砚波，赵铃军等，混凝土夹芯承重墙板承载能力的试验研究，崔京浩，第十三届全国结构工程学术会议论文集，北京：清华大学出版社，2004：173~177
[34]中华人民共和国建设部，GB 50152—92，混凝土结构试验方法标准，北京：中国建筑工业出版社，2002
[35]李宏男，李兵，钢筋混凝土剪力墙抗震恢复力模型及试验研究，建筑结构学报，2004.10（5）：35~42
[36]张溶，空腔砌块复合墙体钢框架抗震性能试验研究：[硕士学位论文]，武汉；武汉理工大学，2003
[37] Jerome F. Hajjar. Composite steel and concrete structural systems for seismicengineering. Journal of Constructional Steel Research，2002，58：703~723
[38] Y.Frostig，Classical and High-order Computational Models In The Analysis ofModern Sandwich Panels，Composites Part B：Engineering，2002，84－100
[39] Al-Kubaisy，M.A.；Zamin Jumaat，Mohd；Flexural behavior of reinforcedconcrete slabs with ferrocement tension zone cover；Construction and BuildingMaterials，Volume：14，Issue：5，July，2000，pp. 245-252
[40] Tat-seng Lok，Qian-Hua Cheng，Elastic Stiffness Properties and Behavior ofTruss-Core Sandwich Panel，Journal of Structural Engineering，2000，552－559
[41] Paulay T.Santhakumar. A.R.Ductile Behavior of ShearWalls Subjected toReversed Cyclic Loading.World Conf. on Earthquake.6th
[42] D.darwin，et al. Analysis of R.C. Shear Panels under Cyclic Loading. Journal ofStructural Division，ASCE，1970，102（2）
[43]张相庭，高层建筑抗风抗震设计计算，上海：同济大学出版社，1997
[44]李忠献，工程结构试验理论与技术，天津：天津大学出版社，2004
[45]马克俭，张华刚，倪江波，现浇轻质填芯钢筋混凝土板板柱结构试验研究，建筑结构学报，2003
[46]李一松，赵彤，戴自强，轻型混凝土夹芯板的开发研究，福建建筑2003
[47]天津大学、东南大学、同济大学，混凝土结构上册混凝土结构设计原理，中国建筑工业出版社，61～70
[48]董宏英，带暗支撑双肢剪力墙抗震性能试验及设计理论研究：[博士学位论文]，北京；北京工业大学，2002
[50]邱战洪，赵成文，陈乡时，钢筋混凝土小砌块剪力墙的抗震性能，沈阳建筑工程学院学报，2001
[51]马乐为，异型柱混凝土小型空心砌块组合结构拟动力试验研究及理论分析：[博士学位论文]，西安；西安建筑科技大学，2003
[52]郭继武，建筑抗震设计，北京；中国建筑工业出版社，2006
[53]姚兵，张庆风，外墙保温应用技术，北京；中国建筑工业出版社，2005
[54]彭俊生，罗永坤，彭地，结构动力学、抗震计算，陕西；西南交通大学出版社，2006
[55]石琳，空心钢筋混凝土剪力墙板的试验研究与可行性分析：[硕士学位论文]，西安；西安建筑科技大学，2001
[56]林浩华，混凝土夹芯板（CS板）抗剪性能的试验研究及板式结构体系分析，[硕士学位论文]，天津；天津大学，2003
[57]华声（天津）国际企业有限公司，希爱斯（CS）板建筑体系简介，2002
[58]杨永哲，钢筋混凝土空心剪力墙抗震性能试验研究及非线型有限元分析：[硕士学位论文]，西安；西安建筑科技大学，2004
[59]戴自强，赵彤，谢剑，钢筋混凝土房屋结构，天津：天津大学出版社，2002
[60]刘习军,贾启芬等,工程振动与测试技术,天津:天津大学出版社,1999.2
[61]张敬,混凝土夹芯承重墙板承载能力的试验研究:[硕士学位论文],天津;天津大学,2001
[62]曹树谦,张文德,萧龙翔,振动结构模态分析,天津;天津大学出版社,2006
[63]朱伯龙,结构抗震试验,地震出版社.1989
[64]张阿舟,实用振动工程(3)振动测量与实验,北京:航空工业出版社,1997
[65]单建,吕令毅,结构力学,江苏;东南大学出版社,2004
[66]黄东升,剪力墙结构的分析与设计,北京;中国水利水电出版社,2005
[2]宋红玉,CS板式结构住宅体系抗震性能非线性静力分析及简化计算,硕士学位论文,天津:天津大学,2005
[3]李砚波,张荣庆,戴自强等,混凝土夹芯承重墙板的ANSYS分析,崔京浩,第十三届全国结构工程学术会议论文集,北京:清华大学出版社,2004:138~141
[4]徐忠根,周福霖,黄襄云,钢管混凝土结构抗震性能的比较研究,北京:世界地震工程,2001
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[55]石琳，空心钢筋混凝土剪力墙板的试验研究与可行性分析：[硕士学位论文]，西安；西安建筑科技大学，2001
[56]林浩华，混凝土夹芯板（CS板）抗剪性能的试验研究及板式结构体系分析，[硕士学位论文]，天津；天津大学，2003
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[63]朱伯龙,结构抗震试验,地震出版社.1989
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[65]单建,吕令毅,结构力学,江苏;东南大学出版社,2004
[66]黄东升,剪力墙结构的分析与设计,北京;中国水利水电出版社,2005