D0I:10.13374/i.i8sn1001-t53.2010.05.02 第32卷第5期 北京科技大学学报 Vol 32 No 5 2010年5月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing May 2010 不规则高层混合结构整体模型模地震振动台试验研究 蔡 斌2)牟在根)沈银澜)田春雨)肖从真2) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)中国建筑科学研究院，北京100013 摘要以厦门福隆大厦为背景，对不规则高层结构的120整体模型进行模拟地震振动台试验研究，测试了模型结构的动力 特性、阻尼比及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等，研究了模型结构的破坏机理和破坏 模式.结果表明：模型结构前三阶振型频率依次为：1.74Hz(Y向平动)、2.28Hz(X向平动)和3.12Hz(整体扭转)其中X向 和Y向平动对应阻尼比分别为6.%和6.%.在7度多遇和罕遇地震作用下，X向结构最大层间位移角分别为156和1/ 147,Y向结构最大层间位移角分别为1570和183因此原型结构的布置基本合理，整体抗震性能较好.最后对原型结构的 抗震设计方案提出了一些改进建议· 关键词高层混合结构：整体模型；钢管混凝土；模拟地震振动台试验 分类号TU317+.2 Shak ing table testing study on the in tegrated m odel of a high-rise hybrid building structure w ith irregu larity CAI Bin,MU Zai gen,SHEN Yin-lan,TIAN Chun yu,X IAO Cong-hen) 1)School ofCivil and Envimmmental Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China 2)China Academny of Builing Research Beijing 100013 Chna ABSTRACT A shaking table testing study on a 1/20 scale model of a hybrid high-rise builing w ith irregularity was carried out with the Fulong Builing in X iamen as the project background In the test the model's dynamn ic properties damp ratio as well as the reac- tion of acceleration and defomation in frequent earthquake basic seia ic intensity and mare earthquake of7 degree were exan ined and the cracking pattem and failure mechanism of the model were studied The result of this test denonstrates that the frequencies of the first three modes of the model are 1.74Hz (Y direction translation).2.28Hz (X direction translation)and 3.12Hz (over motation). and the danp ratio corresponded to X direction and Y direction is 6.3 and 6.5%respectively Under the finction of frequent earth- quake and mare earthquake the maxinum story drift angle of the prototype in X direction is 1/956 and 1/147 respectively and in Y di rection is 1/570 and 1/83 respectively Therefore a rational arrangement of stmuctral ekments with good overall anti-seis ic behavior was presented Finally some suggestions for the seism ic design of the structure are put forwand in this paper KEY W ORDS hybrid structre in tegrated mode!concrete filled steel tube shaking table test 钢管混凝土框筒高层混合结构，指的是钢筋 侧移刚度较大，其承受主要的水平荷载：钢管混凝土 混凝土核心筒连同钢管混凝土框架共同承受水平和 框架具有较高的强度，主要承受竖向荷载，因此二者 竖向荷载作用的一种高层建筑结构形式，这种结构混合结构被认为是符合我国国情的一种理想结构形 兼有混凝土核心筒结构刚度大、防火性能好和成本 式，近年来，混合结构体系高层建筑发展很快，应用 低以及钢管混凝土柱框架材料相容性好、施工速度 也逐渐增加，但国内外对其抗震性能的系统性研究 快、强度高和延性好的优点.钢筋混凝土核心筒抗 还不够充分，设计上也缺乏足够的理论支持.另 收稿日期：2009-06-23 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。50878022):北京市自然科学基金资助项目(N。8082017):北京市重点实验室基金资助项目(N。 EESR2008-01) 作者简介：蔡斌(198-)，男，硕士；牟在根(1960)男，教授，博士生导师，Email zg@ces ust山edcm第 32卷 第 5期 2010年 5月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．5 Ｍａｙ2010 不规则高层混合结构整体模型模拟地震振动台试验研究 蔡 斌 1‚2） 牟在根 1） 沈银澜 1） 田春雨 2） 肖从真 2） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院‚北京 100083 2） 中国建筑科学研究院‚北京 100013 摘 要 以厦门福隆大厦为背景‚对不规则高层结构的 1／20整体模型进行模拟地震振动台试验研究‚测试了模型结构的动力 特性、阻尼比及其在 7度多遇、7度基本、7度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等‚研究了模型结构的破坏机理和破坏 模式．结果表明：模型结构前三阶振型频率依次为：1∙74Ｈｚ（Ｙ向平动 ）、2∙28Ｈｚ（Ｘ向平动 ）和 3∙12Ｈｚ（整体扭转 ）‚其中 Ｘ向 和 Ｙ向平动对应阻尼比分别为 6∙5％和 6∙3％．在 7度多遇和罕遇地震作用下‚Ｘ向结构最大层间位移角分别为 1／956和 1／ 147‚Ｙ向结构最大层间位移角分别为 1／570和 1／83．因此原型结构的布置基本合理‚整体抗震性能较好．最后对原型结构的 抗震设计方案提出了一些改进建议． 关键词 高层混合结构；整体模型；钢管混凝土；模拟地震振动台试验 分类号 ＴＵ317 ＋．2 Ｓｈａｋｉｎｇｔａｂｌｅｔｅｓｔｉｎｇｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｏｄｅｌｏｆａｈｉｇｈ-ｒｉｓｅｈｙｂｒｉｄｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ＣＡＩＢｉｎ 1‚2）‚ＭＵＺａｉ-ｇｅｎ 1）‚ＳＨＥＮＹｉｎ-ｌａｎ 1）‚ＴＩＡＮＣｈｕｎ-ｙｕ 2）‚ＸＩＡＯＣｏｎｇ-ｚｈｅｎ 2） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ 2） ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100013‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ａｓｈａｋｉｎｇｔａｂｌｅｔｅｓｔｉｎｇｓｔｕｄｙｏｎａ1／20ｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｏｆａｈｙｂｒｉｄｈｉｇｈ-ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｗｉｔｈｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｗｉｔｈ ｔｈｅＦｕｌｏｎｇＢｕｉｌｄｉｎｇｉｎＸｉａｍｅｎａｓｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．Ｉｎｔｈｅｔｅｓｔ‚ｔｈｅｍｏｄｅｌʾｓｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ‚ｄａｍｐｒａｔｉｏ‚ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｒｅａｃ- ｔｉｏｎｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｆｒｅｑｕｅｎｔｅａｒｔｈｑｕａｋｅ‚ｂａｓｉｃｓｅｉｓｍｉｃｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｒａｒｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｏｆ7ｄｅｇｒｅｅｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄ‚ａｎｄ ｔｈｅｃｒａｃｋｉｎｇｐａｔｔｅｒｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｉｓｔｅｓｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｏｆｔｈｅ ｆｉｒｓｔｔｈｒｅｅｍｏｄｅｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌａｒｅ1∙74Ｈｚ（Ｙｄｉｒｅｃｔｉｏｎｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）‚2∙28Ｈｚ（Ｘｄｉｒｅｃｔｉｏｎｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ） ａｎｄ3∙12Ｈｚ（ｏｖｅｒｒｏｔａｔｉｏｎ）‚ ａｎｄｔｈｅｄａｍｐｒａｔｉｏｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｄｔｏＸｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄＹｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓ6∙3％ ａｎｄ6∙5％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｆｒｅｑｕｅｎｔｅａｒｔｈ- ｑｕａｋｅａｎｄｒａｒｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅ‚ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｏｒｙｄｒｉｆｔａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｎＸｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓ1／956ａｎｄ1／147ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ‚ａｎｄｉｎＹｄｉ- ｒｅｃｔｉｏｎｉｓ1／570ａｎｄ1／83ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅａｒａｔｉｏｎａｌａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｗｉｔｈｇｏｏｄｏｖｅｒａｌｌａｎｔｉ-ｓｅｉｓｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒ ｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ‚ｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｈｙｂｒｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｏｄｅｌ；ｃｏｎｃｒｅｔｅｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅ；ｓｈａｋｉｎｇｔａｂｌｅｔｅｓｔ 收稿日期：2009--06--23 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．50878022）；北京市自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．8082017）；北京市重点实验室基金资助项目 （Ｎｏ． ＥＥＳＲ2008--01） 作者简介：蔡 斌 （1984— ）‚男‚硕士；牟在根 （1960— ）‚男‚教授‚博士生导师‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｚｇｍｕ＠ｃｅｓ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 钢管混凝土框--筒高层混合结构‚指的是钢筋 混凝土核心筒连同钢管混凝土框架共同承受水平和 竖向荷载作用的一种高层建筑结构形式．这种结构 兼有混凝土核心筒结构刚度大、防火性能好和成本 低以及钢管混凝土柱框架材料相容性好、施工速度 快、强度高和延性好的优点．钢筋混凝土核心筒抗 侧移刚度较大‚其承受主要的水平荷载；钢管混凝土 框架具有较高的强度‚主要承受竖向荷载‚因此二者 混合结构被认为是符合我国国情的一种理想结构形 式．近年来‚混合结构体系高层建筑发展很快‚应用 也逐渐增加‚但国内外对其抗震性能的系统性研究 还不够充分‚设计上也缺乏足够的理论支持 ［1--3］．另 DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．05．022