【正文】 根據(jù)原型結(jié)構(gòu)的平面尺寸，按照尺寸相似系數(shù)縮小比例，同時考慮振動臺尺寸及安裝用螺栓孔的位置，設(shè)計模型底座，初步設(shè)計底座的尺寸為 米 米 米。在模型制作前，先進行小比例的構(gòu)件試驗，確定材料的剛度和強度。鋼管內(nèi)灌注微粒混凝土，微粒混凝土中加入膨脹劑以防止鋼管與混凝土之間離析。 4）模型鋼結(jié)構(gòu) 對模型內(nèi)連桿 、梁、柱 等鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，采用剛度相似的原則設(shè)計，選用成品鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工成形。根據(jù)模型和原型配筋率相似的原則進行模型配筋，并滿足構(gòu)造要求。 2）模型鋼筋 模型鋼筋采用回火鍍鋅鐵絲。彈性模量的測定是將棱柱體試塊（尺寸 240mm）置于 10t 標準壓力試驗機上進行重復(fù)加載。試塊和模型同時養(yǎng)護。選用不同配合比使微?；炷吝_到不同的強度等級和彈性 模量，以模擬原型 C30～ C60 混凝土。 1）模型混凝土 模型用 微粒混凝土制作， 材料為水泥沙漿。 廣州珠江新城東塔項目模擬地震振動臺試驗研究與分析 10 表 1 模 型與原型的相似關(guān)系 （ 模型 /原形 =1/50） 相似系數(shù) 符號 公式 比值（模型 /原型） 尺寸 Sl 模型 l/原型 l 1/50 彈性模量 SE 模型 E/原型 E 加速度 Sa Sa= SE Sl2/ Sm 質(zhì)量 Sm 模型 m/原型 m 時間 St St =al ss 頻率 Sf Sf=1/ St 速度 Sv Sv = alSS 位移 Su Su = lS 1/50 應(yīng)力 ?S ESS ?? 應(yīng)變 ?S 1??S 1 1/50 比例 模型總高 總重量 = 噸 （模型重 量 )+ 噸（底座重量） = 噸 廣州珠江新城東塔項目模擬地震振動臺試驗研究與分析 11 模型 設(shè)計及模型 材料 模型比例 選用 1/50，依據(jù)相似理論進行模型設(shè)計 。 根據(jù)表 1（模型 /原形 =1/50） 模型與原型的相似關(guān)系 ， 根據(jù)振動臺的承載能力，同時估算模型重量后，對模型配重進行初步驗算 。 一般情況下，振動臺試驗是模型試驗，要做到所有物理量完全相似是十分困難的，甚至是不可能的。定義 A 在原型結(jié)構(gòu)中的數(shù)值為 yA ，在模型中的數(shù)值為mA ，那么在模型設(shè) 計中量 A 的相似比為 ym AA /SA ? 。對于結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)問題，可表述為如下函數(shù)關(guān)系： ( , , , , , , , , )f l E t u v a g? ? ?＝ 式中： ? 為結(jié)構(gòu)反應(yīng)應(yīng)力， l 為結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸， E 為構(gòu)件的彈性模量， ? 為構(gòu)件的質(zhì)量密度， t 為時間， u 為結(jié)構(gòu)反應(yīng)變位， v 為結(jié)構(gòu)反應(yīng)速度， a 為結(jié)構(gòu)反應(yīng)加速度， g 為重力加速度， ? 為結(jié)構(gòu)自振 圓 頻率。 由前述分析可知，結(jié)構(gòu)模型振動臺試驗的相似關(guān)系是根據(jù)運動基本方程建立的，相似關(guān)系應(yīng) 滿足 質(zhì)點運動平衡方程式相似 、 邊界條件相似 和 運動初始條件相似 。微 ?；炷敛牧系膹椖］^原型材料小，而泊松比和阻尼等特性與原型材料相近。因此不宜采用忽略重力效應(yīng)的模型。由于忽略重力效應(yīng)的模型中相似比 Sa1，廣州珠江新城東塔項目模擬地震振動臺試驗研究與分析 9 即振動臺要有較大的出力，而模型的頻率則較高，加載和量測設(shè)備要在高頻狀態(tài)下工作。 （ 3）忽略重力效應(yīng)的彈性模型 放棄 Sa=Sg=1 的條件，忽略重力效應(yīng)，會使模型反應(yīng)失真。因此人工質(zhì)量模型在地震模擬實驗中獲得廣泛應(yīng)用，但對于大型建筑物，模型幾何比（ Sl）很小，人工質(zhì)量將大大超過模型本身的質(zhì)量，而模型各層空間有限，國內(nèi)外的絕大多數(shù)振動臺設(shè)備承載能力均難以滿足這一要求。人工質(zhì)量可以產(chǎn)生適當?shù)闹亓π?yīng)和慣性作用，但不影響結(jié)構(gòu)的剛度、強度和阻尼特性。即使彈模或密度滿足了相似條件，材料的其他性質(zhì)如泊松比和阻尼等也難以滿足相似關(guān)系，所以全相似模型只是一種理想化的模型，在實際工程中很難采用。因為在縮尺模型 中，幾何比（ Sl）很小，在Sa=Sg=1 的條件下，要滿足 Sa=SE/SlSρ=1，即 Sl=SE/Sρ，必須使模型材料的彈模很小或材料密度很大，彈模小導(dǎo)致模型澆筑困難，容易損壞；密度大則要求在模型材料中加入大量鉛粉之類容重大的摻合物。 結(jié)構(gòu)動力試驗的相似模型大致分為四種： （ 1）彈塑性模型 理論上可以重現(xiàn)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的時間過程，使模型和原型的應(yīng)力分布一致，并可模擬結(jié)構(gòu)的破壞。 （ 12） 在綜合理論分析和結(jié)構(gòu)試驗成果的基礎(chǔ)上， 對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提出改進的建議。 （ 9） 在彈性階段對原型結(jié)構(gòu)和模型結(jié)構(gòu)進行與試驗工況相對應(yīng) 的計算分析，并與試驗結(jié)果比較，驗證設(shè)計分析程序的可靠性。 （ 7）觀察裂縫出現(xiàn)和發(fā)展情況，確定結(jié)構(gòu)的薄弱部位、開裂程度、破壞形式和破壞機理，分析判斷結(jié)構(gòu)的抗震安全性。 （ 5）給出上述荷載情況下的位移反應(yīng)和最大位移包絡(luò)圖以及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。 （ 2） 選擇甲方提供的 原設(shè)計分析采用的地震波 （ 包括天然地震記錄和人工波 ）作為振動臺試驗的輸入地震波，具體數(shù)量 可與甲方和設(shè)計方商定。 具體包括以下內(nèi)容： （ 1）實測模型結(jié)構(gòu)的動力特性（自振頻率、振型和阻尼比）及受震前后的變化。 廣州珠江新城東塔項目模擬地震振動臺試驗研究與分析 6 進行試驗所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范和資料 試驗研究工作參照下列規(guī)范執(zhí)行： 1. 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（ GB500112021） 2. 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ GB500112021） 3. 《建筑抗震試驗方法規(guī)程》 (JGJ10196) 4. 《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準》 (GB501592) 5. 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ32021） 6. 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ GB500172021） 7. 《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ1382021） 8. 《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ9998） 9. 《鋼筋混凝土高層建 筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》（ JGJ391） 10. 《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》（ CECS28:90） 11. 《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ CECS159:2021） 12. 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（ GB502052021） 13. 《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼》（ YB41042021） 14. 《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ612021） 15. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程 CECS 28:90 16. 本工程 的設(shè)計資料 （包括場地安全性評價報告等） 廣州珠江新城東塔項目模擬地震振動臺試驗研究與分析 7 試驗內(nèi)容 本工程項目主要進行模型的振動臺試驗和相應(yīng)的理論分析工作。 試驗將特別關(guān)注 斜柱 位置處的地震反應(yīng) 。 試驗將特別關(guān)注這些平面收進部位的地震反應(yīng)。 試驗特別關(guān)注 樓板不連續(xù) 部位可能是結(jié)構(gòu)的薄弱部位。 試驗特別關(guān)注結(jié)構(gòu) 自振周期 的變化以及 地震的影廣州珠江新城東塔項目模擬地震振動臺試驗研究與分析 5 響。 這是結(jié)構(gòu) 的加強層 ，也是試驗中需要關(guān)注的重點。 這是結(jié)構(gòu)核芯筒和 巨型 框架相互作用的主要傳力途徑，也是試驗中需要關(guān)注的重點。 試驗特別 關(guān)注結(jié)構(gòu)的振型變化和結(jié)構(gòu)整體抗震性能。 廣州珠江新城東塔項目模擬地震振動臺試驗研究與分析 4 圖 1 廣州珠江新城東塔 效果圖 工程結(jié)構(gòu)特點 和 試驗分析 的重點 ： 本工程 為超 B 級 高層建筑，主體結(jié)構(gòu)高寬比為 ， 超過規(guī)范限值的高寬比7，本塔樓 采用了 巨型框架 核心筒雙 重結(jié)構(gòu)體系抵抗水平荷載 ， 它們由鋼筋混凝土核心筒、巨型 型鋼混凝土柱 及核心筒和巨型型鋼混凝土柱之間相互作用的伸臂桁架及 環(huán)形 腰桁架組成 。該 工程 L42 的樓板開洞面積超過 30%， 樓板不連續(xù) 。 本工程項目的 抗震設(shè)防類別為乙類， 建筑場地類別為Ⅱ類， 高寬比約 ，超過了規(guī)范限值的高寬比 7。 本工程 塔樓 結(jié)構(gòu)體系 為“三維巨型空間框架－鋼筋混凝土核心筒”結(jié)構(gòu)體系 ， 該結(jié)構(gòu)體系主要由型鋼混凝土核心筒 、 巨型鋼管混凝土柱 、 連接巨型柱的環(huán)形桁架和 外伸臂鋼桁架 構(gòu)成。 廣州珠江新城東塔項目模擬地震振動臺試驗研究與分析 2 一 、 振動臺試驗方案 廣州珠江新城東塔項目模擬地震振動臺試驗研究與分析 3 1．試驗方案 工程概況 1. 建設(shè)單位： 廣州市新御房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 2. 擬建場地 ： 廣州市珠江新城 J 區(qū) 3. 總用地面積 ： 26452 平方米 4. 設(shè)計單位 ： Kohn Pedersen Fox Associates 5. 建筑面積： 地上約 40 萬平方米 6. 建筑高度： 屋頂標高 約 530 米 7. 建筑層數(shù)： 地上 112 層 ，地下 4