高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)布置靈活、造價相對較低的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用于高層住宅中。本文就某高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能，進(jìn)行了1/ 20縮尺的整體結(jié)構(gòu)模型振動臺模擬地震試驗。在模擬多遇地震作用試驗階段，將量測到的模型自振頻率、位移、加速度反應(yīng)結(jié)果，與幾種基于不同計算模型的程序計算得到的結(jié)果作對比，驗證了這些程序用于此類結(jié)構(gòu)的可靠性。在模擬設(shè)防烈度和罕遇大地震作用的試驗階段，通過對模型開裂部位、裂縫發(fā)展和破壞狀態(tài)的觀察分析，對此類結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施提出了若干建議。

　　短肢剪力墻模擬地震振動臺試驗1前言短肢剪力墻屬剪力墻體系中的一種，多用于高層住宅樓。同普通剪力墻相比，該體系的多數(shù)墻肢相對較短，且通常采用T型、L型、十字型，有時也采用一字形。短肢墻主要布置在房間分隔墻的交點(diǎn)處，視抗側(cè)力的需要和分隔墻相交的形式而布置適當(dāng)數(shù)量的各種形式的短肢墻，并在各墻肢處布置連梁，把這些墻連結(jié)成一個整體。

　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)與普通剪力墻結(jié)構(gòu)相比，具有自身的一些優(yōu)點(diǎn)。除結(jié)構(gòu)核心區(qū)（電梯間）外的其余墻肢均可靈活布置，且房間內(nèi)無露梁露柱現(xiàn)象，給建筑師以豐富的想象空間，特別適用于住宅、公寓等高層建筑。另外，短肢墻結(jié)構(gòu)中墻量相對較少，減輕了結(jié)構(gòu)自重，減小了水平地震作用，降低了鋼筋混凝土用量，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　本文就一棟擬建中的高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)縮尺模型的模擬地震振動臺試驗。通過試驗揭示了此類結(jié)構(gòu)在地震作用下的受力性能和反應(yīng)特點(diǎn)，驗證了地震區(qū)建造此類結(jié)構(gòu)的可行性，并提出了設(shè)計時應(yīng)注意的幾個問題。

　　2工程實(shí)例及模型設(shè)計某高層住宅樓采用了短肢剪力墻體系，標(biāo)準(zhǔn)層平面見圖1 ，結(jié)構(gòu)地下1層，地上32層，局部（樓梯及水箱間）突出屋面三層。標(biāo)準(zhǔn)層高2.95m ，結(jié)構(gòu)總高度為98m.墻體厚度：22層以下為300mm ， 22層以上為250mm.混凝土強(qiáng)度等級：20層以下為試驗?zāi)Ｐ褪怯盟�泥砂漿、鍍鋅鐵絲和網(wǎng)片制作而成的，其中，剪力墻及樓板配筋用鐵絲網(wǎng)片代替，剪力墻暗柱縱筋用若干較粗鐵絲模擬。構(gòu)件配筋按等強(qiáng)設(shè)計要求確定，考慮到鐵絲的強(qiáng)度高于鋼筋的強(qiáng)度，因此構(gòu)件的配筋率較原型設(shè)計要低。模型制作時采用有機(jī)板材作為外模，以便檢查砂漿澆筑質(zhì)量內(nèi)模采用聚苯板，易于加工成形和事后拆模，即使局部不能拆除，對模型的剛度和質(zhì)量影響也很小。

　　完工后的模型總高為5.390m ，其中底座高0.132m 模型自重42kN（其中底座重20kN），試驗時另加配重45kN.模型全貌見圖2.

　　3試驗方案試驗是在水電部水利水電科學(xué)研究院的大型高性能三向六自由度模擬地震振動臺上進(jìn)行的。模擬地震試驗是通過臺面輸入不同幅值、不同地點(diǎn)或人工合成的地震加速度來實(shí)現(xiàn)的動力特性試驗是利用低幅白噪聲激振，測定其自振頻率、振型和相應(yīng)的阻尼動力反應(yīng)試驗是利用加速度和位移隨時間變化的記錄曲線得到模型的破壞狀態(tài)則是直接從裂縫觀察記錄中取得。

　　試驗選用了人工波、Pasadena（雙向）波和EL　Centro（雙向）波共三條地震波進(jìn)行激振。依據(jù)模型試驗相似律，要求進(jìn)行橫軸（時間軸）的壓縮和縱軸（加速度）的放大。受測試通道的限制，僅在若干樓層布置加速度傳感器。平動測點(diǎn)布置在結(jié)構(gòu)前三階振型的峰值點(diǎn)和反彎點(diǎn)所在的樓層扭轉(zhuǎn)測點(diǎn)布置在前兩階振型扭轉(zhuǎn)角峰值點(diǎn)和反彎點(diǎn)所在樓層的邊端，臺面縱橫向各布置一個傳感器其余測點(diǎn)則均勻地布置在其它樓層上。

　　試驗時，模擬了多遇烈度地震、設(shè)防烈度地震和罕遇大震三個階段的地震作用。多遇烈度地震作用階段，進(jìn)行了縱橫兩個方向的激振試驗和雙向地震作用的試驗設(shè)防烈度地震階段只做橫向振動試驗罕遇大震階段僅用人工波進(jìn)行橫向激振試驗。每級試驗完畢，均用低幅白噪聲激振，測定各階段模型自振頻率的變化。

　　4試驗結(jié)果分析4.1模型自振頻率及其變化模型前三個自振頻率實(shí)測結(jié)果分別為3.809 Hz、4.102Hz和4.980Hz ，其振型特點(diǎn)依次為橫向為主、縱向為主和平扭耦聯(lián)型的振動。根據(jù)模型試驗的相似律推算，原型結(jié)構(gòu)的前三階自振周期分別CTAB及SAP91等程序的理論計算值比較接近。

　　在多遇地震作用階段，模型頻率略有變化，呈緩慢下降趨勢。當(dāng)臺面加速度峰值增大至0.25g時，橫向基頻下降為2.783Hz ，為初始頻率的73 經(jīng)歷設(shè)防烈度地震作用后，橫向基頻下降為2.344Hz ，為初始頻率的62 經(jīng)歷罕遇地震作用后，模型雖未倒塌，但頻率下降很多，僅為初始頻率的46 .

　　自振頻率的下降，反映了結(jié)構(gòu)內(nèi)部的破壞程度。從自振頻率下降的程度分析，多遇地震作用階段結(jié)構(gòu)基本完好設(shè)防烈度地震作用階段結(jié)構(gòu)陸續(xù)有裂縫產(chǎn)生，但數(shù)量有限，開展不大此后罕遇大震階段，則有大批有規(guī)律的裂縫出現(xiàn)，是裂縫發(fā)展的主要階段。

　　4.2頂點(diǎn)位移及加速度反應(yīng)實(shí)測移反應(yīng)峰值及相應(yīng)的位移角表2是縱、橫向頂點(diǎn)加速度反應(yīng)峰值及相應(yīng)的放大系數(shù)。由于本次試驗在多遇地震作用階段進(jìn)行了雙向地震作用的對比試驗，因此實(shí)際上在縱向有五條地震記錄的試驗結(jié)果。

　　和加速度的反應(yīng)時程包絡(luò)。

　　地震波名稱橫向多遇地震縱向多遇地震橫向設(shè)防烈度橫向罕遇大震位移位移角位移位移角位移位移角位移位移角平均值地震波名稱橫向多遇地震縱向多遇地震橫向設(shè)防烈度橫向罕遇大震加速度放大系數(shù)加速度放大系數(shù)加速度放大系數(shù)加速度放大系數(shù)平均值我國JGJ3 91《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》（簡稱《高規(guī)》）規(guī)定，剪力墻結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)相對位移限值為1/0.試驗結(jié)果表明，原結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠滿足該條要求。從位移反應(yīng)包絡(luò)圖上看，結(jié)構(gòu)無明顯的變形集中樓層，實(shí)測最大層位移角約為1/3 ，也能滿足《高規(guī)》的要求。

　　從頂點(diǎn)相對位移實(shí)測值和程序計算值的比較來看，按彈性時程分析的平均值為1/1610 ，規(guī)范反應(yīng)建筑科學(xué)譜方法的計算值為1/1380.通過對各樓層的位移反應(yīng)曲線比較發(fā)現(xiàn)，不同樓層的位移反應(yīng)曲線形狀基本相同，但存在一個相位差，即地震反應(yīng)在結(jié)構(gòu)中有一個傳遞過程，上部結(jié)構(gòu)的反應(yīng)滯后于下部結(jié)構(gòu)，而目前的時程分析程序均假定結(jié)構(gòu)的反應(yīng)是在同一時刻發(fā)生的，這就是造成時程分析結(jié)果偏小的原因，今后應(yīng)考慮該因素的影響。

　　4.3模型破壞狀況經(jīng)歷多遇地震作用后模型基本完好，設(shè)防烈度地震作用階段，在結(jié)構(gòu)底層、5層和9層外圍個別短墻肢出現(xiàn)水平細(xì)微的彎曲裂縫。進(jìn)入模擬大震試驗階段，出現(xiàn)了大批有規(guī)律的裂縫，是裂縫形成和發(fā)展的主要階段。

　　連梁自臺面加速度0.50g時開始開裂，部位主要集中在結(jié)構(gòu)下部十三層范圍的①、K軸及L軸上②③軸間的連梁上（見圖4），至0.65g后裂縫不再發(fā)展。

　　臺面加速度自0.50g至0.60g激振時，底層外圍大部分墻肢開裂，幾乎交圈增至0.70g激振時，裂縫開展較大，局部墻肢砂漿剝落，同時在第3層外圍墻肢形成第2道連通的水平彎曲裂縫臺面加速度0.80g激振時，底層孤立小墻肢破壞嚴(yán)重，砂漿壓酥掉落，鐵絲壓曲外鼓，試驗終止，此時模型仍立而不倒（見圖5）。

　　從模型的破壞部位和過程可以看出，地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對結(jié)構(gòu)的影響很大，首批裂縫主要集中在端部的剪力墻上。連梁裂縫是在底部剪力墻開裂、側(cè)向變形增大后逐漸形成和發(fā)展的，同樣主要集中在端部的剪力墻上，而與內(nèi)橫墻相連的連梁在整個試驗中未發(fā)現(xiàn)開裂跡象。地震作用下結(jié)構(gòu)以整體彎曲變形為主，下部樓層破壞較上部樓層嚴(yán)重，而破壞最嚴(yán)重的墻肢是底層一字形的小墻肢。

　　5結(jié)論振動臺模擬地震試驗結(jié)果表明，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有受力均勻、抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)，地震區(qū)建造此類結(jié)構(gòu)是可行的，但在設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）由于短肢剪力墻的抗側(cè)剛度相對較小，設(shè)計時宜布置適當(dāng)數(shù)量的長墻（相對短肢而言），或利用電梯間形成剛度較大的內(nèi)筒，以避免地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形，同時也是大震作用下防止倒塌的有力保證。

　�。�2）墻肢布置的數(shù)量和位置可根據(jù)建筑需要用程序計算確定，薄壁桿系模型程序（如TBSA）和墻元模型程序（如CTAB）均是較理想的計算模型，可用于工程設(shè)計。

　　（3）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)是建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢，當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，這些部位的墻肢會首先開裂，應(yīng)有足夠的抗震構(gòu)造措施。

　�。�4）高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在地震作用下，將以整體彎曲變形為主，底部外圍的小墻肢，截面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴(yán)重，應(yīng)適當(dāng)增加肢厚或提高混凝土等級，加強(qiáng)小墻肢的延性抗震構(gòu)造措施。

　　另外，短墻肢應(yīng)在兩個方向均有連接，避免采用孤立的一字形墻肢。

　�。�5）高層結(jié)構(gòu)中連梁是一個耗能構(gòu)件。在短肢墻結(jié)構(gòu)中，由于墻肢剛度相對減小，使連梁受剪破壞的可能性增加。本次試驗中就出現(xiàn)了兩種類型的連梁破壞形式，如圖5中的彎曲破壞和圖6中的剪切破壞。連梁的剪切破壞使結(jié)構(gòu)的延性降低，對抗震不利，因此設(shè)計時應(yīng)注意其強(qiáng)剪弱彎的驗算，保證彎曲破壞先于剪切破壞。

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　　中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， JGJ10196，建筑抗震試驗方法規(guī)程封面說明在人類進(jìn)入世紀(jì)交匯、千年更替的時刻，根據(jù)中央精神文明建設(shè)委員會以嶄新風(fēng)貌迎接建國五十周年，迎接澳門回歸，迎接新世紀(jì)的到來的號召，北京市政府決定興建標(biāo)志性紀(jì)念建筑―――中華世紀(jì)壇。建立中華世紀(jì)壇，旨在弘揚(yáng)中華五千年的燦爛文明，展示中華文化的神奇魅力。中華世紀(jì)壇將是傳統(tǒng)文化精神與現(xiàn)代藝術(shù)的巧妙結(jié)合，是融建筑、園林、雕塑、壁畫等多種藝術(shù)形式于一體的大型人文景觀。它不僅是千年交替的永恒紀(jì)念，也是中華文明薪火世紀(jì)相傳的象征，還將成為愛國主義教育基地和國內(nèi)外文化交流展示中心。

　　世紀(jì)壇的總建筑面積為42500m 2，整個建筑由南至北在一條中軸線上展開，共分為四個部分：一、下沉廣場。在中華世紀(jì)壇的南入口處，有一個低于地面1m ，半徑17.5m的下沉圓形廣場，廣場南端迎面矗立著一座大理石碑，南面鐫有中華世紀(jì)壇五個大字，北面則是組委會的《中華世紀(jì)壇序》。

　　圣火廣場中心有一方形圣火臺，中央燃燒著一簇圣火�；鹈绮淮�，但永不熄滅，寓意中華文明起源于火，并與天地長存。廣場東西兩側(cè)，各有一道水流緩緩而下，象征著中華民族的兩條母親河―――黃河和長江。

　　二、世紀(jì)甬道。由圣火廣場北端拾階而上，一條長約270m的甬道便呈現(xiàn)眼前，遠(yuǎn)處的世紀(jì)壇巍然可見。這條甬道寬12m ，中間鑲嵌著3m寬的青銅浮雕板，依次鐫刻著自公元前3000年到公元2000年間的五千年的歷史紀(jì)年，象征著中華民族歷經(jīng)的五千年歲月。

　　三、世紀(jì)壇。世紀(jì)壇遠(yuǎn)看象一個中國古代用來計算時間的日晷，直徑為85m ，高27m ，由靜止的回廊坤和旋轉(zhuǎn)的壇體乾以及附屬建筑組成，上方聳立著高達(dá)46m的指針。旋轉(zhuǎn)的壇體乾直徑為47m ，呈19度角向上傾斜，設(shè)計重量為0t ，每4 12小時轉(zhuǎn)一圈。

　　四、綠地與雕塑小品。中華世紀(jì)壇主體建筑四周是平坦的綠化地帶，并置有噴泉。在東西兩條道路的旁邊，種植了銀杏樹，該樹樹種年代久遠(yuǎn)，被稱為活化石，象征著中華民族悠久的歷史。草坪上將安置包括歷史人物、文物、碑刻的雕塑小品，展現(xiàn)五千年文化成果。在道路與建筑的四周，裝備了各種新型照明設(shè)施，每當(dāng)夜幕降臨，華燈齊放，將呈現(xiàn)出瑰麗奇幻的夜景。

　　中華世紀(jì)壇的土建工程已于1999年底建成。建成后的中華世紀(jì)壇位于長安街北側(cè)，中國人民革命軍事博物館與中央電視臺之間。它座北朝南，占地4.5公頃，它的建成，將為素有神州第一街美譽(yù)的長安街新添一景。此建筑由余立博士與中國建筑科學(xué)研究院建筑設(shè)計院合作設(shè)計。 

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