大型石材幕墻抗震試驗(yàn)研究

《大型石材幕墻抗震試驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、大型石材幕墻抗震試驗(yàn)研究-基礎(chǔ)理論[提要]本文對(duì)背栓連接的石材幕墻抗震性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過(guò)在振動(dòng)臺(tái)上用足尺模型試件模擬地震作用，檢驗(yàn)其抗震性能，為工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。[關(guān)鍵詞]石材幕墻振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)錨栓　　石材幕墻具有莊重、美觀、耐用等特點(diǎn)，在建筑外裝飾工程中被廣泛采用。為方便施工和設(shè)計(jì)安全，石材板塊的大小一般不超過(guò)規(guī)范的1.5m2的限制，但有時(shí)建筑師為建筑立面的需要，采用大型石材板塊干掛，如北京某重點(diǎn)工程的幕墻石材板塊尺寸為2.8×1.78m，厚0.04m，重達(dá)560公斤，超出了規(guī)范限制，這在國(guó)內(nèi)外石材幕墻工程中較為罕見(jiàn)，給設(shè)計(jì)和施工提出了較大難度。北京是高烈度抗震設(shè)防地區(qū)

2、，大型石材幕墻的安裝技術(shù)和連接構(gòu)件都必須滿足抗震要求，本文對(duì)該工程的大型石材幕墻抗震性能進(jìn)行了足尺模型在振動(dòng)臺(tái)上模擬地震作用試驗(yàn)研究，為實(shí)際工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。一、試驗(yàn)概況　　根據(jù)幕墻設(shè)計(jì)分格和實(shí)驗(yàn)室條件，我們?cè)O(shè)計(jì)了變形能力較大的鋼框架作為干掛這種石材幕墻的試驗(yàn)主體結(jié)構(gòu)，鋼框架的平面尺寸為4.5m×4.5m，高5.2m。在鋼框架外立面上安裝石材板，其中最大的石材板面積為2.8m×1.78m，厚0.04m，采用雙切面背栓連接?！　≡谡駝?dòng)臺(tái)試驗(yàn)前，我們首先進(jìn)行了雙切面錨栓在石材中抗拉拔試驗(yàn)。試驗(yàn)采用直徑6mm、8mm和10mm的三種錨栓，錨固深度分別為15mm、18mm和25mm

3、，每種錨栓取10個(gè)，在抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為164MPa的石材板上進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。試驗(yàn)報(bào)告見(jiàn)杭州斯泰幕墻公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)錄。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，雙切面錨栓在石材中的抗拉拔極限承載力為　　Fmax=12.5fc0.5ho1.5（1）　　式中，F(xiàn)max為雙切面錨栓在基材（石材）中的抗拉拔承載力極限值（N）。fc為基材材料抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值或試驗(yàn)平均值（MPa）?！　o為栓孔有效深度（mm），按雙切面間的距離計(jì)。孔深不宜小于15mm。雙切面錨栓在基材（石材）中的抗拉拔承載力設(shè)計(jì)值F可取為　　F=Fmax/2.5（2）　　該工程設(shè)計(jì)幕墻面外荷載為　　q=1.4Wk+1.3×0.6×qek（3）　　其中，W

4、k為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按100米高、基本風(fēng)壓為0.5kPa的Ｄ類(lèi)計(jì)算。qek為地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，按8度設(shè)防計(jì)算。所用石材抗彎強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為11MPa，抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為164MPa。用有限元計(jì)算板中彎曲應(yīng)力為至少需要錨栓數(shù)為　　通過(guò)圖2所示的連接件安裝石材幕墻。為確保該石材幕墻工程的安全，實(shí)際施工圖在石材板背面四角附近共安裝10個(gè)M8錨栓，栓孔有效深度25mm?！　闄z驗(yàn)如此大型石材幕墻連接技術(shù)可靠性，我們將進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)抗震試驗(yàn)和風(fēng)壓變形試驗(yàn)等。本文僅介紹振動(dòng)臺(tái)抗震試驗(yàn)情況。試驗(yàn)要求試件完全按實(shí)際施工圖1∶1制做。二、試驗(yàn)數(shù)據(jù)　　試驗(yàn)在中國(guó)水利水電科學(xué)研究院工程抗震研究中心5×5m大型振動(dòng)

5、臺(tái)上進(jìn)行。輸入的地震波為我國(guó)抗震規(guī)范規(guī)定的“人工波”和國(guó)際常用的“EL-Centro波”。試驗(yàn)主要目的是通過(guò)振動(dòng)臺(tái)模擬地震作用，檢驗(yàn)該大型石材板塊幕墻及其連接構(gòu)件在各級(jí)地震加速度作用下，抵抗試驗(yàn)主體鋼框架振動(dòng)變形時(shí)的能力，為工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。1、試驗(yàn)內(nèi)容　?。?）用白噪聲隨機(jī)波激振測(cè)定試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱豖、Y兩個(gè)水平方向的動(dòng)力特性：從試件上各測(cè)點(diǎn)所測(cè)到的加速度反應(yīng)時(shí)程信號(hào)經(jīng)頻域變換得到傳遞函數(shù)，采用模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法求出試件的動(dòng)力特性，即試件結(jié)構(gòu)的前若干階自振頻率和阻尼比。　?。?）按X、Y兩個(gè)水平方向分別輸入峰值加速度為70gal、100gal、200gal、400gal、600g

6、al、800gal、900gal的人工波和El-Centro波，測(cè)試試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膭?dòng)力反應(yīng)：所測(cè)定的數(shù)據(jù)是與激振同方向加速度測(cè)點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)程，通過(guò)對(duì)加速度測(cè)點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)程處理并進(jìn)行積分變換，對(duì)應(yīng)加速度測(cè)點(diǎn)，獲得相對(duì)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位移響應(yīng)時(shí)程和相對(duì)下層測(cè)點(diǎn)的層間位移響應(yīng)時(shí)程?！　。?）根據(jù)位移響應(yīng)時(shí)程，計(jì)算分析試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶娱g位移，從而得知被試驗(yàn)的石材幕墻板塊抵抗變形的能力。并在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中隨時(shí)觀察各連接件和石材板塊的有無(wú)破壞情況。2、試驗(yàn)數(shù)據(jù)白噪聲激振試驗(yàn)工況下試件自振特性表1　　設(shè)計(jì)鋼框架X向的第一自振周期為0.2925秒,與實(shí)測(cè)第一自振周期0.268秒基本接近,主要誤差來(lái)自幕

7、墻龍骨和石材掛板對(duì)鋼框架自振周期的折減。由于石材幕墻面內(nèi)的附加剛度較面外大，即Y向周期差別較大。再?gòu)脑囼?yàn)200gal和400gal的反應(yīng)：層間角位移1/308和1/190（表2），與設(shè)計(jì)值1/308和1/195（鋼框架設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)略）相比較可見(jiàn)，試驗(yàn)鋼框架的設(shè)計(jì)較為合理，能夠保證試驗(yàn)進(jìn)行到底?！　≡囼?yàn)時(shí)，隨著臺(tái)面加速度的逐級(jí)升高，試件振動(dòng)幅度不斷增大，最大振幅達(dá)到50mm。經(jīng)觀察，背栓連接的石材板塊無(wú)迸裂現(xiàn)象發(fā)生，連接件也無(wú)松動(dòng)和破壞?！　?dòng)力試驗(yàn)層間相對(duì)位移和相對(duì)轉(zhuǎn)角（位移單位：毫米；轉(zhuǎn)角