曾賓

（廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)中心有限公司　廣東　廣州　510440）

某建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力測(cè)試與抗震性能分析

曾賓

（廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)中心有限公司廣東廣州510440）

本文以某建筑進(jìn)行動(dòng)力測(cè)試為例，采用脈動(dòng)法獲取其固有頻率、振型及阻尼，運(yùn)用PKPM軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析及抗震計(jì)算，通過(guò)對(duì)比結(jié)構(gòu)的固有特性，分析評(píng)定結(jié)構(gòu)的安全性及可靠性。

動(dòng)力測(cè)試；固有頻率；可靠性

1　引言

隨著建筑的使用時(shí)間增長(zhǎng)，在所處的自然環(huán)境中，不可避免遭受到環(huán)境侵蝕、材料老化、復(fù)雜荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)與疲勞效應(yīng)等，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗力衰減，極端情況下可能會(huì)引發(fā)災(zāi)難性事件。因此，為了保障建筑結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性，對(duì)長(zhǎng)期在役的結(jié)構(gòu)對(duì)其健康狀況進(jìn)行正確的評(píng)估，掌握結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，具有非常重要的意義。

結(jié)構(gòu)動(dòng)力測(cè)試由于其自身的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越多的應(yīng)用到實(shí)際工程中，此方法不受結(jié)構(gòu)規(guī)模與隱蔽的限制，目前測(cè)試主要采用脈動(dòng)測(cè)試的方式，對(duì)建筑物沒(méi)有損傷，同時(shí)不影響建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的正常工作[1]。本文以某新區(qū)以建筑為例，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力測(cè)試，建立結(jié)構(gòu)的PKPM模型，對(duì)比其固有特性，評(píng)定結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2　工程概況

該建筑采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，Ⅵ度抗震設(shè)防，共五層，建筑高度為19.0m，基本風(fēng)壓為0.4kN/m2，采用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)。因該建筑需改造升級(jí)，為確定此建筑是否能繼續(xù)安全使用，對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)估及抗震檢測(cè)。

3　動(dòng)力測(cè)試

結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性包括自振頻率、阻尼比及陣型，是結(jié)構(gòu)在地震中響應(yīng)的決定因素，也是進(jìn)行抗震驗(yàn)算及設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)[1]，同時(shí)反映結(jié)構(gòu)的剛度分布情況，與理論計(jì)算相比能方便了解結(jié)構(gòu)的損傷情況，因此動(dòng)力測(cè)試主要檢測(cè)建筑結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼比及陣型。

3.1測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)建筑平面布置情況以及踏勘現(xiàn)場(chǎng)情況，擬在建筑物每層結(jié)構(gòu)的質(zhì)心部位，每一測(cè)點(diǎn)同時(shí)放置一對(duì)傳感器，分別測(cè)試X向和Y向的水平振動(dòng)。傳感器布置在質(zhì)心附近，方向分別為南北和東西向。測(cè)點(diǎn)的樓層包括2層、3層、4層、5層及天面層，數(shù)據(jù)采用時(shí)間至少20min，若數(shù)據(jù)采用過(guò)程中出現(xiàn)較大波動(dòng)，就應(yīng)取消采集[2～4]。測(cè)點(diǎn)布置部位在建筑中部。

3.2振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析

提取該建筑結(jié)構(gòu)共兩個(gè)測(cè)點(diǎn)Y向及X向的振動(dòng)加速度最大幅值見表1，結(jié)果表明加速度幅值隨著樓層的增加而增大。

表1　加速度幅值

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)振動(dòng)曲線分析，可得到該結(jié)構(gòu)X向一階自振頻率為3.516Hz（周期為0.284s），阻尼比為0.088；Y向一階自振頻率為2.441Hz（周期為0.410s），阻尼比為0.093。該結(jié)構(gòu)Y向及X向振動(dòng)頻率功率譜曲線如圖1及圖2所示。

圖2　Y向功率譜曲線

4　有限元及抗震性能分析

該工程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及設(shè)計(jì)圖紙，采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院開發(fā)的多高層建筑結(jié)構(gòu)分析程序PKPM系列軟件建模，對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析，可知該建筑結(jié)構(gòu)理論計(jì)算周期見表2，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄F.2.2[5]，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的理論周期檢表2。

表2　周期對(duì)比

表2中結(jié)果表明，基本周期實(shí)測(cè)值Y向比經(jīng)驗(yàn)值稍大，X向偏小，但PKPM軟件計(jì)算值偏大較多，說(shuō)明該建筑主體結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度未明顯退化。而造成PKPM軟件計(jì)算值偏大較多的主要原因是軟件計(jì)算時(shí)不能準(zhǔn)確計(jì)算該樓大量填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度的加強(qiáng)作用。

通過(guò)計(jì)算分析，該建筑底層抗震柱最大軸壓比為0.87，滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]的要求，同時(shí)X、Y向最大層間位移角分別為1/6889、1/877均小于規(guī)范規(guī)定的彈性層間位移角1/550的限值，滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

5　結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)某建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力測(cè)試、理論計(jì)算及軟件模擬結(jié)果表明：①通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析，能為結(jié)構(gòu)的抗震性能評(píng)估提供可靠的動(dòng)力參數(shù)，通過(guò)其參數(shù)分析結(jié)構(gòu)的安全性及可靠性；②建筑結(jié)構(gòu)由于填充墻的加入，使得實(shí)測(cè)值與軟件計(jì)算值相比小的多，軟件計(jì)算時(shí)不能準(zhǔn)確計(jì)算該樓大量填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度的加強(qiáng)作用。

[1]陸偉東，藍(lán)宗建，等.某高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力測(cè)試與抗震性能分析[J].世界地震工程，2013，26（3）：169～174.

[2]李正農(nóng)，劉福義，李秋勝，等.高層建筑動(dòng)力反應(yīng)實(shí)測(cè)中測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化布置方法的研究[J].地震工程與工程振動(dòng)，2003，25（5）：149～156.

[3]李杰.高層建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量動(dòng)力評(píng)定研究[J].地震工程與工程振動(dòng)，2001，21（4）：125～132.

[4]李星新，賀國(guó)京，黃智慧，等.建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)安全性研究[J].世界地震工程，2007，23（4）：234～238.

[5]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）[S].

[6]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）[S].

TU973+.31

A

1673-0038（2015）28-0144-02

2015-5-26

曾賓（1986-），男，漢族，碩士研究生，從事建筑工程檢測(cè)與鑒定研究工作。