某建筑結構動力測試與抗震性能分析

曾賓

（廣州建設工程質量安全檢測中心有限公司　廣東　廣州　510440）

某建筑結構動力測試與抗震性能分析

曾賓

（廣州建設工程質量安全檢測中心有限公司廣東廣州510440）

本文以某建筑進行動力測試為例，采用脈動法獲取其固有頻率、振型及阻尼，運用PKPM軟件對結構進行模態(tài)分析及抗震計算，通過對比結構的固有特性，分析評定結構的安全性及可靠性。

動力測試；固有頻率；可靠性

1　引言

隨著建筑的使用時間增長，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、復雜荷載的長期效應與疲勞效應等，導致結構抗力衰減，極端情況下可能會引發(fā)災難性事件。因此，為了保障建筑結構的安全性、適用性和耐久性，對長期在役的結構對其健康狀況進行正確的評估，掌握結構的工作狀態(tài)，具有非常重要的意義。

結構動力測試由于其自身的優(yōu)勢越來越多的應用到實際工程中，此方法不受結構規(guī)模與隱蔽的限制，目前測試主要采用脈動測試的方式，對建筑物沒有損傷，同時不影響建筑結構內部的正常工作[1]。本文以某新區(qū)以建筑為例，對其進行動力測試，建立結構的PKPM模型，對比其固有特性，評定結構的抗震性能。

2　工程概況

該建筑采用鋼筋混凝土框架結構，Ⅵ度抗震設防，共五層，建筑高度為19.0m，基本風壓為0.4kN/m2，采用鋼筋混凝土樁基礎。因該建筑需改造升級，為確定此建筑是否能繼續(xù)安全使用，對其進行安全評估及抗震檢測。

3　動力測試

結構的動力特性包括自振頻率、阻尼比及陣型，是結構在地震中響應的決定因素，也是進行抗震驗算及設計的重要指標[1]，同時反映結構的剛度分布情況，與理論計算相比能方便了解結構的損傷情況，因此動力測試主要檢測建筑結構的自振頻率、阻尼比及陣型。

3.1測點布置

根據(jù)建筑平面布置情況以及踏勘現(xiàn)場情況，擬在建筑物每層結構的質心部位，每一測點同時放置一對傳感器，分別測試X向和Y向的水平振動。傳感器布置在質心附近，方向分別為南北和東西向。測點的樓層包括2層、3層、4層、5層及天面層，數(shù)據(jù)采用時間至少20min，若數(shù)據(jù)采用過程中出現(xiàn)較大波動，就應取消采集[2～4]。測點布置部位在建筑中部。

3.2振動測試數(shù)據(jù)分析

提取該建筑結構共兩個測點Y向及X向的振動加速度最大幅值見表1，結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

通過對現(xiàn)場實測振動曲線分析，可得到該結構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。該結構Y向及X向振動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)場實測及設計圖紙，采用中國建筑科學研究院開發(fā)的多高層建筑結構分析程序PKPM系列軟件建模，對其進行模態(tài)分析，可知該建筑結構理論計算周期見表2，根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》附錄F.2.2[5]，鋼筋混凝土框架結構的理論周期檢表2。

表2　周期對比

表2中結果表明，基本周期實測值Y向比經驗值稍大，X向偏小，但PKPM軟件計算值偏大較多，說明該建筑主體結構實際剛度未明顯退化。而造成PKPM軟件計算值偏大較多的主要原因是軟件計算時不能準確計算該樓大量填充墻對結構的剛度的加強作用。

通過計算分析，該建筑底層抗震柱最大軸壓比為0.87，滿足《建筑抗震設計規(guī)范》[6]的要求，同時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《建筑抗震設計規(guī)范》的要求。

5　結語

本文通過對某建筑結構進行動力測試、理論計算及軟件模擬結果表明：①通過對建筑結構的動力分析，能為結構的抗震性能評估提供可靠的動力參數(shù)，通過其參數(shù)分析結構的安全性及可靠性；②建筑結構由于填充墻的加入，使得實測值與軟件計算值相比小的多，軟件計算時不能準確計算該樓大量填充墻對結構的剛度的加強作用。

[1]陸偉東，藍宗建，等.某高層建筑結構動力測試與抗震性能分析[J].世界地震工程，2013，26（3）：169～174.

[2]李正農，劉福義，李秋勝，等.高層建筑動力反應實測中測點的優(yōu)化布置方法的研究[J].地震工程與工程振動，2003，25（5）：149～156.

[3]李杰.高層建筑結構質量動力評定研究[J].地震工程與工程振動，2001，21（4）：125～132.

[4]李星新，賀國京，黃智慧，等.建筑結構振動安全性研究[J].世界地震工程，2007，23（4）：234～238.

[5]《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）[S].

[6]《建筑抗震設計規(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，從事建筑工程檢測與鑒定研究工作。