高宽比超限高层建筑模拟地震振动台试验研究沈朝勇.doc

——————————————————————————————————————————————— 高宽比超限高层建筑模拟地震振动台试验研究_沈朝勇 第2卷 第2期 2003年 4月 广州大学学报(自然科学版) JournalofGuangzhouUniversity(NaturalScienceEdition) Vol.2 No12 April 2003 文章编号:1671_4229(2003)02_0164_05 高宽比超限高层建筑模拟地震振动台试验研究 沈朝勇,周福霖,阎维明,罗学海 1 1 2 1 (1.广州大学工程抗震研究中心,广东广州 510405;2.北京工业大学,北京 100022) 摘 要:对一座高宽比超过抗震规范规定的复杂高层建筑进行了模型模拟地震振动台试验研究.对于一个1B30的高层建筑模型,通过对其动力特性和动力反应的分析,发现短边方向的刚度明显比长方向弱,存在长方向的扇形振动,即出平面的翘曲变形,转换层处的层间相对位移明显大于其他层的位移,顶部的鞭梢效应明显,此外,高振型在加速度反应中作用较大,尤其在短边方向上.针对以上特点,对设计提出了若干建议.关键词:高层建筑;振动台试验;翘曲变形;鞭梢效应;高振型中图分类号:TU352.1 文献标识码:A 随着社会的高速发展,在现代化城市中,城市建设、办公及居住用地越来越紧张,为了节约土地及空间,高层建筑的水平尺寸常常受到有限空间的限制,不能按照结构理论和规范[1]的要求将它设计成体型简单、规则的建筑.例如,在一狭长地带上建设的高层建筑可能长宽比、高宽比过大.此外,因建筑功能的要求,在竖向可能出现刚度不均匀.由于转换层的存在,在某些层会呈现刚度突变.为保证结构设计的安全合理,对这种复杂结构的地震反应有必要进行振动台试验研究.本文讨论的广东省交通大厦就是其中的一例. 2 模型设计与制作 广东省交通大厦结构模型振动台试验是在广州大学工程抗震研究中心振动台上进行的.振动台台面平面尺寸3m@3m,具有3向6自由度,工作频率0.1~50Hz,振动台最大竖向载荷是15t,传感器使用压电式加速度计,型号为YD-82,频率范围0.1-1000Hz,灵敏度为1000pc#g-1.电荷放大器频宽为0.1-300kHz,输出量为?10Vp.记录设备使用的是VAX4000工作站数采系统(MTS公司提供),数据采样频率为300Hz. 根据模型相似理论[2~5]、试验要求和试验条件,本模型采用考虑人工质量的混合相似模型.原型与模型的相似关系如下(相似系数=原型参数/模型参数). Cl=30;Ce=6.53;C=1/3.22;CQ=0.7(等效密度相似比);Ct=10;Cf=0.1. 图1为正在施工、制作完成后的交通大厦结构模型. a 1 工程概况 广东省交通大厦是一座位于广州市白云路的高层建筑,设2层地下室,局部地下3层,地面以上32层,地面以上高度为112.5m,平面尺寸长为72.86m,宽为17.0m,高宽比达到6以上.因使用要求,第8层为转换层.根据建筑物的性能、体型及结构设计上的要求,采用框架剪力墙体系,在靠近建筑物端部的位置,增设两个落地的钢筋混凝土筒体,它和电梯间的钢筋混凝土筒体、其他剪力墙、框架柱等组成空间整体结构,加强结构的空间受力,减少结构的侧向位移,以提高结构的抗震、抗风能力.根据广东省的地震烈度区划,本工程抗震设防烈度为7b,抗震等级为II级.场地土为II类土. 收稿日期:2002-10-20 :(),男,,硕士,. 3 振动台试验方案 考虑到结构模型在第8层有一转换层,第31层有较大的刚度突变,第32层楼板有较大的开洞,因此在这些特殊层位平面中部及端部布置了一定 第2期 沈朝勇等:高宽比超限高层建筑模拟地震振动台试验研究数量的加速度传感器,为了了解结构模型整体的动力特性及动力反应,在其他楼层也布置了一定数量的加速度传感器,具体布置见图2及表1.考虑建筑物场地条件、现有地震记录的持时、频谱特性及以前试验的经验,采用场地波、ElCentro波和Taft波作为地震波输入.在进行每一阶段的地震波试验前后,对模型结构进行一次白噪声试验,以了解模型结构的刚度变化情况 . 图1 正在施工和完工后的交通大厦模型 165 Fig.1 JiaotongBuildingmodelbeingmadeandhavingfini shed 图2 加速度传感器平面布置图 Fig.2 Accelerometersar