钢筋混凝土框架结构振动台试验研究

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1、钢筋混凝土框架结构振动台试验研究唐曹明徐培福肖从真杨韬田春雨徐自国(中国建筑科学研究院建设部防灾研究中心)I提要l本文通过三个首层层高不同的钢筋混凝土框架结构模型振动台试验，研究了楼层刚度突变对钢筋混凝土框架结构的破坏过程和破坏形态的影响，结果表明：软弱层直接影响建筑结构的破坏过程和倒塌模式；控制楼层侧向刚度不小于相邻上一层的70％或不小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80％；采用楼层剪力与层间位移比的方法来计算楼层侧向刚度比，并以此方法判定结构的软弱楼层是合理的。【关键词】模型振动台试验钢筋混凝土框架结构软弱层1引言表l模型试验主要相似比物相似比物相似比在地震工程实践中，人们逐步

2、认识到对于一般理量纲(模理量纲(模型性型：原性：结构而言，应允许结构进入非弹性阶段，因为要求能型)能原型)结构在强烈地震中仍然处于弹性阶段是很不经济几何长度[L]L1：10动力周『t期1T1：3．16性线位移L1性加速LT的，有时甚至是不可能的。为此，结构非弹性研究能[6】：1O能度[a]‘21：1在近几十年来获得了迅速的发展；与此相匹配，结材应变[￡】1：1荷集中F1：120料载力[P]构试验工作也变为以破坏阶段为主；结构模型不断性应力【a】FL。21：1．2及面荷FL。21：1．2内载[q】增多，试验设备愈来愈大，外加干扰也愈来愈接近能弹性模FL量[E]。21：1．2力力【M矩]

3、FL1：1200于地震动。这一发展集中表现在模拟地震动的大型2．2模型设计振动台上。为尽量减小尺寸效应影响、同时考虑试验室振地震模拟振动台可以很好地再现地震过程和进动台等设备条件的实际情况，本试验按1：10几何缩行人工地震波的实验，它是在实验室中研究结构地尺设计结构模型。因实际工程中建筑物一层常作为公共场所层高变化较多，故本次试验三个高层(十震反应和破坏机理的最直接方法。层)框架模型的层高变化均设在一层，其一层层高为全面、直观地揭示层高不同变化引起楼层侧分别为540mm、680mm和780mm，其余九层层向刚度突变的钢筋混凝土框架结构在地震作用下高均为360mm。三模型结构的楼层相对

4、刚度比见表2，有关详细内容参见文献[3】。这里，模型二、的反应特征、破坏过程和破坏形态，进行了底层层三均是按照国家现行有关规范的规定进行计算配高不等的三个高层框架结构振动台模型试验。筋的，即薄弱层的地震剪力乘了1．15的增大系数。2模型设计与加工模型平面见图1，剖面见图2。表2模型结构的楼层相对刚度比2．1试验相似关系计算方法模型结构一模型结构二模型结构三模型设计的关键就是要给出各相似常数之间关首层层高540mm680mm780mm层间位移角系的相似条件，即物理条件、几何条件和边界条件比法1．250．860．65等效剪切刚相似，本次振动台试验所采用的主要相似关系见表度比法0．670．

5、530．46楼层剪力与1层间位移比0．870．490．32法唐曹明，中国建筑科学研究院，建设部防灾研究中心地址：北京市北三环中东路3O号o~ilh010·64517447，Email：tangcaomin@163．tom43800800800-l霜磊吕-88∞∞__一_一_—8o08008002400图1模型平面图RiU铺=嚣_——昌苍o潼辎_——0导U誊_——铺=：。晷殳0鬟_●——罐=鞘巢曩暑晷娶800800∞02400图2剖面图2012年3月第9卷第1期深圳土木与建筑表6各模型裂缝开展情况一览表＼型＼模型一模型二模型三①加载方向，四、六、八、九层顶梁端产生竖向裂缝；①加载方向，

6、一层顶梁、柱端出现裂缝；①加载方向，个别梁梁端、梁柱150gal②垂直加载方向，三、四、七、八层顶各有一根梁梁②垂直加载方向，四、五、八层顶各有节点处产生微细裂缝。端产生竖向裂缝。一根梁粱端出现裂缝。①梁端裂缝明显增多；①加载方向，各层梁端均有裂缝，原有裂缝发展；①加载方向，梁端裂缝增多；310gal②②底层中间四柱柱顶出现贯通裂缝，角垂直加载方向，继续产生梁端裂缝。②底层中间四柱柱顶出现裂缝。柱柱顶也出现裂缝。①加载方向，梁上裂缝发展较充分，有的梁端出现上①梁上裂缝继续发展；①底层中间四根柱柱顶严重开裂，保护下贯通缝；400gal②底层柱上、下端均出现裂缝，层脱落，柱根出现塑性铰；

7、②垂直加载方向，梁端裂缝开展；③梁、柱节点处出现斜裂缝。②角柱柱顶裂缝继续开展。西侧一根框架柱在一层柱根保护层脱落。①加载方向，梁上裂缝继续开展，底部三层梁端裂缝宽①底层中间四根柱柱顶折断，其余底层度加宽；①梁上裂缝继续发展；510gal②柱上、下端均出现塑性铰；垂直加载方向，梁端裂缝继续开展；②底层柱上、下端裂缝继续开展。③又一根框架柱在一层柱根保护层脱落。②梁柱节点裂缝明显。①梁上裂缝继续发展；620gal①裂缝继续增多。②底层柱上、下端裂缝继续开展。