振动台模型试验的完整数据.docx

国家自然科学基金重点项目资助(No. 50338040, 50025821) 同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室研究报告 (A20030609-405 )12层钢筋混凝土标准框架振动台模型试验的完整数据Benchmark Test of a 12-story ReinforcedConcrete Frame Model on Shaking Table报告编制：吕西林 李培振 陈跃庆同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室2004年1月1试验概况 12试验设计 12.1试验装置 12.2模型的相似设计 12.3模型的设计与制作 12.4材料性能指标 42.5测点布置 42.6加速度输入波 52.7试验加载制度 93试验现象 94试验数据文件 124.1 AutoCAD 文件 124.2输入地震波数据文件 124.3测点记录数据文件 124.4传递函数数据文件 1212层钢筋混凝土框架结构振动台模型试验1试验概况试验编号：S10H模型比：1/10模型描述：单跨12层钢筋混凝土框架结构激励波形：El Centro波、Kobe波、上海人工波、上海基岩波工况数：62试验日期：2003.6.16试验地点：同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室2试验设计2.1试验装置地震模拟振动台主要性能参数:台面尺寸最大承载模型重振动方向台面最大加速度频率范围4.0mX4.0m25tX、Y、Z三向六自由度X 向 1.2g； Y 向 0.8g； Z 向 0.7g0.1Hz 〜50Hz2.2模型的相似设计表1中列出了模型各物理量的相似关系式和相似系数。

2.3模型的设计与制作模型比为1/10，梁、柱、板的尺寸由实际高层框架结构的尺寸按相似关系折算原型和 模型概况见表2,模型尺寸和配筋图见图1模型材料采用微粒混凝土和镀锌铁丝微粒混凝土是一种模型混凝土，它以较大粒径的 砂砾为粗骨料，以较小粒径的砂砾为细骨料微粒混凝土的施工方法、振捣方式、养护条件 以及材料性能都与普通混凝土十分相似，在动力特性上与原型混凝土有良好的相似关系，而 且通过调整配合比，可满足降低弹性模量的要求考虑计入隔墙、楼面装修的重量和50%活载，在板上配质量块配重在标准层上布置每层19.4 kg配重，在屋面层上布置19.7 kg配重表1试验模型的动力相似关系物理量关系式1/10模型备 注材料特性应变e应力弹模E泊松比P密度PS£ =1.0S SESES口 = 1.0S11/3.8701/3.87011模型设计控制模型设计控制几长度lSl1/10模型设计控制何面积SS = S 2S l1/100特线位移XSX = S[1/10性角位移8Sr = 1.01荷集中力P1S = S S21/387载面荷载qS = S1/3.870质量m q e S = S pS;1/1000动 力 特 性刚度kSk = SES[1/38.7时间f频率fS=（S /S ）/2S =1/S f t0.19675.083动力荷载控制动力荷载控制阻尼c速度VS = S / SS = SJ S0.005080.508加速度aS = S / S 22.584动力荷载控制表2原型和模型概况项 目原型1/10模型层数1212H/B66层高3m0.3m总高36m3.6m平面尺寸6mX6m0.6m X 0.6m梁截面300mm X 600mm30mm X 60mm柱截面500mm X 600mm50mm X 60mm楼板厚度120mm12mm材料C30砼微粒砼根-«•■tLn:匚*30X6^-fc.¥l2CL：:\j.b120/015a:::50柱截面邛.筋图=imLcL 0.模型尺寸和配筋图2.4材料性能指标在浇筑模型的同时预留了试样，混凝土材性试验结果见表3,钢筋材性试验结果见表4。

表3混凝土材性试验结果类别试样组号浇筑日期立方体强度(MPa)弹性模量(MPa)弹模均值(MPa)微 粒 混 凝土0F2003.3.269.21610.167X1031F/2F3F/4F5F/6F7F/8F9F/10F11F/12F2003.3.302003.4.32003.4.52003.4.102003.4.142003.4.217.9695.7357.4027.6697.2028.2028.490X1037.062X1037.649X1037.917X1037.322X1038.065 X 1037.751X103注： (1)立方体抗压强度试件尺寸为70.7mm X 70.7mm X 70.7mm；(2) 弹性模量试件尺寸为100 mmX 100 mm X 300mm；(3) 试样组号0F对应浇筑模型底座的微粒混凝土，不计入弹性模量平均值；(4) 混凝土材性试验日期为2003年6月2日表4钢筋的材性试验结果名称型号直径(mm)面积(mm2)屈服强度(MPa)极限强度(MPa)铁丝20#18#14#0.901.202.110.631.133.503273473913974205602.5测点布置试验中采用加速度计、应变传感器量测模型结构的动力响应。

加速度计的方向有X、Y、 Z三个方向试验测点布置见图2测点传感器接线对应表见表52.6加速度输入波试验选用地震波形有El Centro波、Kobe波、上海人工波及上海基岩波，试验中的某些 工况同时输入X、Y双向或X、Y、Z三向El Centro波或Kobe波图3〜图6分别为El Centro 波、Kobe波、上海人工波和上海基岩波的加速度时程曲线及傅氏谱El Centro波是1940年5月18日美国IMPERIAL山谷地震（M7.1）在El Centro台站记 录的加速度时程，它是广泛应用于结构试验及地震反应分析的经典地震记录其主要强震部 分持续时间为26秒左右，记录全部波形长为54秒，原始记录离散加速度时间间隔为0.02 秒，N-S分量、E-W分量和U-D分量加速度峰值分别为341.7gal、210.1gal和206.3gal表5 S10H测点传感器接线对应表序号位置方向测点号通道号备注1基础顶面XA1822FXA2734FXA3646FXA4558FXA54610FXA63712FXA718基础顶面平面外XA82796F平面外XA9261012F平面外XA102511基础顶面平面外YAY115122F平面外YAY214134F平面外YAY313146F平面外YAY412158F平面外YAY5111610F平面外YAY6101712F平面外YAY7918基础顶面ZR12419基础顶面ZR223202FZAZ222214FZAZ321226FZAZ419238FZAZ5182410FZAZ6172512FZAZ71626柱底应变E1149西外27柱底应变E1250西内28柱底应变E1352东内29柱底应变E1453东外30柱底应变E1554北外31柱底应变E1655北内32柱底应变E1756南内33柱底应变E1858南外试验中选用N-S分量作为X向输入。

其时程曲线和傅氏谱如图3所示（图中峰值缩比为0.1g）Kobe波是1995年1月17日日本阪神地震（M7.2）中，神户海洋气象台在震中附近的 加速度时程记录这次地震是典型的城市直下型地震，记录所在的神户海洋气象台的震中距 为0.4km主要强震部分的持续时间为7秒左右，记录全部波形长约40秒，原始记录离散 加速度时间间隔为0.02秒，N-S分量、E-W分量和U-D分量加速度峰值分别为818.02gal、 617.29gal和332.24gal试验中选用N-S分量作为X向输入其时程曲线和傅氏谱如图4所 示（图中峰值缩比为0.1g）上海人工波（Shw2）的主要强震部分持续时间为50秒左右，全部波形长为78秒，加 速度波形离散时间间隔为0.02秒其时程曲线和傅氏谱如图5所示（图中峰值缩比为0.1g）上海基岩波（Shj）的主要强震部分持续时间为30秒左右，全部波形长为64秒，加速 度波形离散时间间隔为0.02秒其时程曲线和傅氏谱如图6所示（图中峰值缩比为0.1g）].o 13 一 5 27.0 40.5 54.0TimeFsecIo 5- o 5 o 13 o 0 中 50'o.JJ.0 »EBs:M』wl5aa<77工一 6F.2w』£g3<0.1000.0750.0500.0250.0000.0 2.5 5.0 7.5 10.0FrequercyfHzl（a） X方向（N-S分量）llL I 11it iiLl|啊n j0.1200.0900.0600.0300.0000.0 2.5 5.0 7.5 10.0Frequercy(HzjNHJ-6B.2w』£alu□<□ 5 o 5 □_ -1.O_0_0.1 0-0.OB-oBJJa bccha 帽』esy<0.0 13.5 27.0 40.5 54.0Time[secj54.0o sIOs o 1 o o o 1 O..Qo.0 q &ro%』afl;M<0.0 5.0 10.0 1。