超高层筒体结构模型地震模拟振动台试验研究
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摘要
随着高层建筑的迅速发展，各种建筑结构形式纷纷应用于工程之中，其中筒体结构以其可以提供灵活的大空间，结构受力合理而在高层建筑中得到广泛的应用。对于超过建筑结构规范限制的建筑进行结构模型模拟振动台试验是研究超高层住宅建筑结构抗震性能的一种有效手段。
本文通过对一超高层住宅进行1：50地震模型模拟振动台试验，利用有机玻璃作为模型材料，在满足弹性—重力相似条件下模拟钢筋混凝土结构从弹性到破坏的全过程，具有工程和学术上的参考价值。
试验结果表明，该结构近似于一个悬臂梁弯曲受力构件。在地震力作用下，外框墙柱的动应力响应大于核心筒墙的动应力响应。该结构为一非对称结构，但是扭转形态并不明显。沿非对称轴方向的地震响应比沿对称轴方向的地震响应小。高振型对结构的影响比较明显，抗震薄弱层出现在结构的中上部。
参考TBSAP对原型结构计算的结果，得出，虽然试验和计算结果有一点差别，但是总体上还是比较吻合。
论文最后对试验和计算提出了一些建议和改进的方案。
With the rapid development of high-rise building, a variety of layout plan apply to civil engineering, among which the tube structures are widely applied due to their commodious room and reasonable structure loading. For those buildings that are beyond the limits of code for design of buildings, it is an effective way to study the earthquake-resistant behaviors of superhigh buildings by model shaking table test.
Satisfying the elasticity-gravity similarity rule, a 1:50 scale superhigh residential building model that is made of PMMA is tested on shaking table to simulate the whole dynamical response process of a reinforced concrete structure from elasticity to destruction. This paper presents the result, analyzes the data and provides the references for both practical and theoretical purpose.
The result of this test shows that this structure is similar to a vertical bending cantilever beam component. Under the earthquake, the peripheral walls have more intense response than core. This structure is asymmetrical, but has no obvious torsion. While shaking in the direction of asymmetrical axis, its response is less intense than shaking in the symmetrical direction. This structure is obviously influenced by higher vibration-mode. The week floors of earthquake resistance are the middle-upper part of the building.
By consulting the calculation results of prototype structure, the test result is basically accordant with the calculation result although some differences.
At last, this paper offers some suggestions and improvements for the test and the calculation.
本文通过对一超高层住宅进行1：50地震模型模拟振动台试验，利用有机玻璃作为模型材料，在满足弹性—重力相似条件下模拟钢筋混凝土结构从弹性到破坏的全过程，具有工程和学术上的参考价值。
试验结果表明，该结构近似于一个悬臂梁弯曲受力构件。在地震力作用下，外框墙柱的动应力响应大于核心筒墙的动应力响应。该结构为一非对称结构，但是扭转形态并不明显。沿非对称轴方向的地震响应比沿对称轴方向的地震响应小。高振型对结构的影响比较明显，抗震薄弱层出现在结构的中上部。
参考TBSAP对原型结构计算的结果，得出，虽然试验和计算结果有一点差别，但是总体上还是比较吻合。
论文最后对试验和计算提出了一些建议和改进的方案。
With the rapid development of high-rise building, a variety of layout plan apply to civil engineering, among which the tube structures are widely applied due to their commodious room and reasonable structure loading. For those buildings that are beyond the limits of code for design of buildings, it is an effective way to study the earthquake-resistant behaviors of superhigh buildings by model shaking table test.
Satisfying the elasticity-gravity similarity rule, a 1:50 scale superhigh residential building model that is made of PMMA is tested on shaking table to simulate the whole dynamical response process of a reinforced concrete structure from elasticity to destruction. This paper presents the result, analyzes the data and provides the references for both practical and theoretical purpose.
The result of this test shows that this structure is similar to a vertical bending cantilever beam component. Under the earthquake, the peripheral walls have more intense response than core. This structure is asymmetrical, but has no obvious torsion. While shaking in the direction of asymmetrical axis, its response is less intense than shaking in the symmetrical direction. This structure is obviously influenced by higher vibration-mode. The week floors of earthquake resistance are the middle-upper part of the building.
By consulting the calculation results of prototype structure, the test result is basically accordant with the calculation result although some differences.
At last, this paper offers some suggestions and improvements for the test and the calculation.
引文
1．赵西安．钢筋混凝土高层建筑结构设计．中国建筑工业出版社，1992
2. B.S.Smith, A.Coull. Tall Building Structures: Analysis and Design. John Wiley & Sons, Inc., 1991
3. F. Hart, W. Henn, H.Sontag. Multi-storey Buildings in Steel. Collins Professional and Technical Books, 1985
4．曹资，朱志达．建筑抗震理论与设计方法．北京工业大学出版社，1998
5．林蓓．超高层建筑结构的抗震模型试验与计算分析．大连理工大学硕士学位论文，2000
6．方明霁．高层结构线弹性及弹塑性地震反应分析．大连理工大学硕士学位论文，2002
7．魏琏．高层及多层钢筋混凝土建筑抗震设计手册．地震出版社，1990
8．王荫长．高层建筑筒体结构的计算．科学出版社，1998
9．朱伯龙．结抗震试验．地震出版社，1989
10．林皋，朱彤，林蓓．结构动力模型试验的相似技巧．大连理工大学学报，2000：1-8
11．(日)余宫好文，佐藤幸男．信号处理入门．科学出版社，2000
12．石沅．振动量测与分析．同济大学出版社，1990
13．李德葆，陆秋海．实验模态分析及其应用．科学出版社，2001
14．奚德昌，赵钦淼．振动台及振动试验．机械工业出版社，1985
15．邱法维，钱稼茹，陈志鹏．结构抗震实验方法．科学出版社，2000
16．王翠坤，郝锐坤，孙慧中，徐蓬春，陈志强，施昌．深圳加福广场大厦模型振动台试验．建筑科学，1996，3：14-21
17．李国强，周向明，丁翔．高层建筑钢-混凝土混合结构模型模拟地震振动台试验研究．建筑结构学报，2001，22(2)：2-7
18．胡秀敏，刘丹．提高高层建筑结构抗震能力的措施．沈阳建筑工程学院学报，1996，12(3)：345-348
19．徐忠根，周福霖，罗学海，阎维明，高向宇．超高层住宅建筑模拟地震振动台试验研究．2001，31(4)：7-12
20．薛建阳，赵鸿铁．底部两层框架-抗震墙砖房模型试验及其动力分析．工业建筑，2000，30(8)
21．刘航，蓝宗建，梁书亭，温峰，刘瑷琏，孟昭沛．底层框架多层砖房模型振动台试验研究．东南大学学报，1996，26(5)：131-136
22．蒋利学，胡绍隆，忻鼎康，邓景纹，贡春成，俞伟根．钢筋混凝土超高层建筑层间位移的模型试验研究．建筑结构，2001，31(1)：3-11
23．李克文，贺雯，陈安元，孟吉复．高层结构抗震试验研究．武汉水利电力大学学报，1999，32(6)：85-90
24．张祖光，赵彤，吴健生．高层框架——核心筒体减震结构模型试验．天津大学学报，1994，27(4)：494-500
25．章从俊，高振世，赵海．高层框架—筒体结构弹塑性地震反应分析．南京建筑工程学院学报，1996，38(3)：42-50
26．蒋欢军，吕西林，卢文胜，李帧章，廖旭钊．广州南航大厦模型地震模拟振动台试验研究．四川建筑科学研究，2001，27(1)：31-33
27．社宏彪，沈聚敏．空间钢筋混凝土框架结构模型的振动台试验研究．建筑结构学报，1995，16(2)：60-69
28．周志勇，赵惠麟，刘承宗，刘荣贵．结构动力模型物理参数模态识别方法及应用．工业建筑，1999，29(7)：23-27
29．解伟，夏颂佑．漫湾电站GIS楼动力整体模型试验及与有限元数值分析的比较．华北水利水电学院学报，1998，19(2)：5-8
30．建筑抗震设计规(GB 50011-2001)．中国建筑工业出版社，2001
31．钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(JGJ3-91)．中国建筑工业出版社，1997
32．钱培风．竖向地震力和抗震砌块建筑．中国大地出版社，1997
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