钢筋砼超高层建筑层间位移的模型试验的研究.pdfVIP

‘工程力学》增刊 1999年 ·497· 钢筋砼超高层建筑层间位移的模型试验研究 蒋利学胡绍隆忻鼎康邓景纹贡春成 (上海市建筑科学研究院．上海2嗍2】 俞伟根 (江苏省建筑科学研究院．南京210008) 提要 通过“层框架．剪力墙平面截断模型的静力加载试验，研究了原型为52层的钢筋混凝土超高 层建筑在正常使用状态下的受力和变形，重点考察了层问位移与构件裂缝的关系，同时研究了竖向荷载及 加强层对层闻位移限值的影响．试验结果表明．正常使用状态下将钢筋混凝土超高层建筑的层问位移角控 制在1／500以内时．其竖向构件不会开裂，框架梁、连梁与填充墙的裂缝均可以控制在允许范围内．现行‘高 规》的层间位移限值可以放松． 关键词 钢筋混凝土超高层建筑层问位移 l引言 改革开放以来，各地的高层建筑迅猛发展，而且高度也呈逐年上升的趋势。现有不少钢 筋混凝土或钢-混凝土超高层建筑的计算最大层间位移超过了我国现行‘高规》…规定的层 问位移限值。另一方面，我国高层钢结构设计规程口和多数国外规范叶【4l规定的层间位移限 值比《高规》规定的钢筋混凝土高屡建筑层间位移限值宽得多。因此，高层建筑的层间位移 限值已成为国内外结构设计与研究人员普遍关注的阀题之一。除惯用的层间位移角外，还提 出了有害层问位移角{5】和广义剪切变形【6】两种层间变形参数，但均未经系统的试验研究论 证。 控制层间位移的主要目的是使高层建筑不出现影响正常使用的裂缝或损坏．因此正常使 用状态下混凝土构件的开裂与否及开裂程度成为钢筋混凝土高层建筑层间位移限值的主要 控制准则。本文通过11层框架．剪力墙平面截断模型的静力加载试验，研究了其52层钢筋 混凝土超高层建筑原型在正常使用状态下的受力和变形，重点研究了层间位移与构件裂缝的 关系。试验结果表明，现行‘高规》的层间位移限值可以放松。 2模型试验方案设计 2．1模型的原型设计 模型的原型是一幢52层、总高193．2m的钢筋混凝土超高层建筑，平面为28．8×28．8m 蒋利学，男，19717出生。工学硕士．工程师 上海市建设技术发展基盘资助项目 498· ‘工程力学)增刊 1999年 的正方形，高宽比为6．7，平面布置见图l。 采用高层建筑结构设计软件TBsA5．0对原型 进行结构计算与分析，计算中采用模型实测 混凝土强度等级c55，实测弹性模量4．26× 10‘N『Tnm2．风荷载按B类地面粗糙度、上海 地区基本风压0．6kN，rn2取值：地震作用按上 海地区Ⅳ类场地、7度近震取值．计算结果， 原型结构在风荷载作用下的层间位移大于地 震作用下的层间位移，结构的Y向刚度弱于 x向刚度；Y向风荷载作用下，缡构的顶点 位移为H，710，最大层间位移角(25层)为 l，567；第10层的层间位移角为l，739，也超 过了‘高规》的限值。由此可见，原型的结 构布置简单规则，几何尺寸选得较为合适， 围l原型平面结构布置 能够符合试验要求；模型的荷载宣取Y向的 风荷载为准。 2．2模型设计 模型截取原型下部ll层，去除两侧框架，留用中部的框架一简体；考虑加载设备条件t 模型的缩尺比取l，10：因构件截面过小。将框架一简体按刚度等效的原则合并成框架一剪力 墙的平面体系．因剪力墙项竖向荷载很大，为避免加载点处混凝土局部受压破坏并使荷载传 力均匀．在剪力墙顶部加强：基座采用400mm厚钢筋混凝土基础，四角用锚栓锚固于试验 室地槽．将Y向风荷载标准值作用下原型12层构件根部的内力乘以相应的相似系数并按相 应构件合并作为模型11层顶的竖向和水平荷载。简体按面积和惯性矩等效的原则合并为剪 力培，粱截面按考虑现浇楼板作用将惯性矩扩大一倍折算而成。框架柱顶因弯矩较小不考虑 竖向荷载的偏心；用竖向荷载作用位置的偏心考虑剪力墙顶弯矩作用的影响。l～ll层的侧 向风荷载以作用在模型6层顶的水平荷载模拟，该水平荷载以原型底层根都剪力减去12层 根部剪力，并乘以荷载相似系数得到．图2为模型尺寸与设计荷载。 2．3加藏装置 模型的加载装置见图3。水平荷载用一个千斤顶单点加