基于常時(shí)微動(dòng)觀測的呼和浩特市RC建筑物振動(dòng)特性?

那仁滿都拉滿特格爾包玉海冀寶榮張建中內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010022內(nèi)蒙古自治區(qū)遙感與地理信息系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010022內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局，呼和浩特010010

基于常時(shí)微動(dòng)觀測的呼和浩特市RC建筑物振動(dòng)特性?

那仁滿都拉1）滿特格爾1）包玉海2）冀寶榮3）張建中3）
1）內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010022
2）內(nèi)蒙古自治區(qū)遙感與地理信息系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010022
3）內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局，呼和浩特010010

?基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41461101），內(nèi)蒙古自治區(qū)應(yīng)用技術(shù)研發(fā)資金計(jì)劃項(xiàng)目（20110524）資助。

2008年汶川地震災(zāi)害調(diào)查結(jié)果表明，我國中西部經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的建筑物及早年建造的部分建筑物抗震性能均不能滿足現(xiàn)行國家有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。內(nèi)蒙古自治區(qū)屬于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的中西部地區(qū)，地震活動(dòng)頻繁，未來在呼和浩特—包頭、烏海和五原—杭后—臨河等地區(qū)發(fā)生地震概率較高。因此，內(nèi)蒙古地區(qū)建筑物振動(dòng)特征的掌握在城市減災(zāi)防災(zāi)工作中具有重要意義。

以掌握呼和浩特市區(qū)現(xiàn)有建筑物的振動(dòng)特征為目的，RC建筑物為研究對(duì)象，2011—2014年期間選擇建筑樓層、用途、年代和形狀不同的65棟建筑物，進(jìn)行了常時(shí)微振動(dòng)測量與現(xiàn)地調(diào)查。使用儀器是由日本Akashi有限公司制造的攜帶用振動(dòng)儀(SMAR-6A3P)，該儀器能測垂直1個(gè)方向和水平2個(gè)方向。觀測方法是把3臺(tái)常時(shí)微動(dòng)儀各設(shè)置在建筑物1層（1F）、頂層（R）（或屋頂）和自由地面上（G），使觀測儀和建筑物方向一致，并且頂層和1層的儀器盡量互相垂直并且靠近建筑主體結(jié)構(gòu)。此外，采用GPS設(shè)備，控制3臺(tái)觀測儀器同時(shí)開始測量，每棟樓觀測30 min。

對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉分析，水平2個(gè)成分（建筑物短軸方向和長軸方向）的傅里葉譜和它的平滑值。然后，從1層和頂層（或屋頂）傅立葉譜比的第一次高峰值來讀取建筑物的長軸與短軸方向的共振周期。同時(shí)，為了評(píng)價(jià)地基和建筑物的相互作用關(guān)系，從自由地面和頂層（或屋頂）傅里葉譜比的第一次高峰值來讀取建筑物的長軸與短軸方向的共振周期。建筑物的共振周期與建筑高度、層數(shù)有正比例關(guān)系，共振周期與樓高度相關(guān)關(guān)系的公式為短軸方向y = 0.01 x + 0.13、長軸方向y = 0.01x + 0.12。共振周期與建筑樓層相關(guān)關(guān)系的公式為短軸方向y = 0.05 x + 0.03、長軸方向y = 0.04x + 0.06。

建筑物長軸方向和短軸方向共振周期的比較，大多數(shù)建筑物的短軸方向共振周期與長軸方向共振周期同等或偏大的趨勢，說明建筑物的振動(dòng)特性與建筑物形狀有密切關(guān)系。建筑物與地基的相互作用以建筑物絕對(duì)共振周期（頂層/1層）除上建筑物相對(duì)共振周期（頂層/地面）來顯示，比值接近數(shù)字1時(shí)，建筑物與地基的相互作用越小，甚至等于數(shù)字1時(shí)，其相互作用為0，相反，比值數(shù)越偏離數(shù)字1時(shí)，其相互作用越大。一部分建筑物有一定的相互作用，但相互作用是建筑面積越大或建筑高度越高而減少的趨勢。16層建筑物共振周期的建筑年代變化，從同等樓層觀測數(shù)據(jù)中得知，建筑物的建筑年代越新，共振周期越變小的趨勢。

掌握以上建筑物振動(dòng)的特征，為呼和浩特市建筑物的模型建立和抗震能力推測起到初步數(shù)據(jù)參考的作用，為今后的進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ)。