嘉德艺术中心试验方案 本文关键词：艺术中心，嘉德，试验，方案
嘉德艺术中心试验方案 本文简介：北京嘉德艺术中心模拟地震振动台试验方案建研科技股份有限公司2015年1月CABRTECH北京嘉德艺术中心模拟地震振动台试验方案I目目录录1.项目概况项目概况.12.研究目的及内容研究目的及内容.13.模拟地震振动台技术指标模拟地震振动台技术指标.24.模型设计模型设计.24.1.模型缩尺比例24.2
嘉德艺术中心试验方案 本文内容：
北京嘉德艺术中心模拟地震振动台
试验方案
建研科技股份有限公司
2015年1月
CABRTECH
北京嘉德艺术中心模拟地震振动台试验方案
I
目目
录录
1.项目概况项目概况.1
2.研究目的及内容研究目的及内容.1
3.模拟地震振动台技术指标模拟地震振动台技术指标.2
4.模型设计模型设计.2
4.1.模型缩尺比例2
4.2.模型材料3
4.3.模型相似关系3
4.4.模型设计及加工4
5.模型试验模型试验.6
5.1.试验加载程序6
5.2.试验参数测定方法7
5.3.试验测点布置7
6.试验成果试验成果.8
7.进行试验需提供的资料进行试验需提供的资料.8
8.试验进度试验进度.9
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1
1.
项目概况项目概况
北京嘉德艺术中心是一幢公共建筑，单体地下
5
层，地上
9
层，总高
37m。建
筑物结构体系为“框架-核心筒”
，体型较复杂，包括大开洞、悬挑、转换等多项不
规则。为了确保结构在地震作用下满足规范要求，了解其结构特性和地震效应，需
要进行整体结构模型模拟地震振动台试验研究，检验结构抗震性能，发现结构可能
的薄弱部位，进而提出改进措施，为结构设计提供参考依据。
2.
研究目的及内容研究目的及内容
根据项目特点以及试验要求，确定模型振动台的试验目的及试验内容如下：
1）测定模型结构的动力特性：自振频率、振型、结构阻尼比等，以及它们在
不同水准地震作用下的变化；
2）实测分别经受
8
度多遇、设防、罕遇等不同水准地震作用时模型的动力响
应，包括结构在弹性和弹塑性阶段的位移、加速度，及主要构件应变反应；
3）观察、分析结构抗侧力体系在地震作用下的受力特点和破坏形态及过程
（如构件开裂、塑性破坏的过程、位置关系等）
，找出可能存在的薄弱层及薄弱部
位；
4）验证结构的抗震性能是否如数值分析所预测；检验结构是否满足规范三水
准的抗震设防要求，检验结构各部分是否达到设计设定的抗震性能目标；
5）在试验结果及分析研究的基础上，对本结构的结构设计提出可能的改进意
见与措施，进一步保证结构的抗震安全性。
3.
模拟地震振动台技术指标模拟地震振动台技术指标
建研院拥有目前国内台面最大、载重量最重的模拟地震振动台，为准确模拟结
构在地震作用下的性能提供了更好的条件。尤其是对于本项目，60
吨的载重量为
较准确地模拟重力作用提供了设备保障。振动台主要技术指标如下表：
台面尺寸
6×6
m
标准载重量60
t
(600kN)
最大载重量80
t
(800kN)
最大位移
±150
mm
（横向）
±250
mm（纵向）
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2
±100
mm（竖向）
最大速度
±1000mm/s（横向）
±1250mm/s（纵向）
±800mm/s（竖向）
最大满载加速度
±1.5
g（横向）
±1.0
g（纵向）
±0.8
g（竖向）
最大倾覆力矩
180
t·m
(1800kN·m)
最大偏心1000mm
最大偏心力矩
600kN·m
最大扭转角三向均为±3
度
工作频段0.1～50Hz
控制模式及数据获取数字控制
振动方向空间六自由度
振动波形地震波、随机波、简谐波等
4.
模型设计模型设计
依据项目资料、振动台的台面尺寸、承载能力及选用的材料，按照振动台试验
模型的相似理论来进行试验设计。
4.1.模型缩尺比例模型缩尺比例
根据结构的规模及实验室设备的能力，模型缩尺比例选为
1/16。模型相似关系
设计详见下节。
4.2.模型材料模型材料
模型采用微粒混凝土模拟混凝土，细钢丝模拟钢筋，用黄铜模拟钢结构和型钢
混凝土结构中的钢材，微粒混凝土的弹性模量及强度可做到原型
1/2.5~1/3，钢丝的
面积可根据强度等效进行换算。
黄铜根据内掺合金含量的不同有不同的牌号，建研院以往试验中选用的固定牌
号的黄铜弹性模量及强度都接近
Q345
钢材的
1/2.5~1/3，与砂浆的强度和弹模匹配
较好，可以实现构件的承载力相似，并在以往试验中专门进行了小构件模型试验对
比，验证了缩尺模型的承载力相似。
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黄铜模拟型钢
钢丝模拟钢筋（剪力墙筒体及框架柱）
型钢混凝土筒体（暗柱）
黄铜砂浆模拟型钢混凝土柱性能试
验
4.3.模型相似关系模型相似关系
原型结构主体高约
37
米（自地面至屋顶）
，首层平面尺寸约
73
米×55
米，
地上部分重力荷载代表值约
32000
吨。根据振动台尺寸，模型长度相似比（缩尺比
例）为
1/16，根据上节所述的模型材料性能，材料弹模相似比
SE为
1/2.5；模型做
到重力相似，根据振动台承载能力，确定质量密度相似比为
7.2。通过以上确定的
三个相似比，根据前述模型设计相似理论，可推导得到模型的其他相似关系如下表。
其中，加速度放大系数为
1.0，即做到重力相似。
相似常数
物理量量纲
参数取值
应力
σFL-2SE
0.40000
应变
ε--1
1.00000
材料特性
弹性模量
EFL-2SE
0.40000
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4
波桑系数
v
--
1
1.00000
密度
ρFT2L-4
Sρ=SE/S1
6.40000
线尺寸
LLSl
0.06250
线位移
δLSl
0.06250
几何尺寸
频率
ωT-1
2
1
?
l
S
4.00000
集中力
PFSES12
0.00156
压力
qFL-2SE
0.40000
加速度
aLT-2Sa
1.00000
重力加速度
gLT-21
1.00000
速度
vLT-1
2
1
l
S
0.25000
荷载
时间
tT
2
1
l
S
0.25000
按照表中所示的相似关系，模型底板尺寸约为
5X4m；模型总高
2.7m，模型自
重为
8
吨，加配重
43
吨，模型底板自重
10
吨，模型总重
61
吨，可在建研院的振
动台上完成试验。
根据结构各层楼面尺寸、楼层高度及层质量测算，1：16
的缩尺模型中可以布
置
43
吨的配重（铁块及铅块）
，且保证配重沿结构竖向和在楼面上的分布与原结构
基本一致。试验进行前，还需按照实际测得的材料弹性模量和模型重量进行微调。
4.4.模型设计及加工模型设计及加工
4.4.1.
模型设计模型设计
试验模型包含地面以上结构部分。根据确定的相似比例关系以及原型结构设计
图纸进行模型结构设计。模型设计满足模型与原型在材料特性、几何特性、构件和
节点构造、荷载分布等方面的相似律。模型中的关键构件包括剪力墙、框架柱、框
架梁、桁架杆件均根据原型结构按照相似关系缩尺制作。压型钢板组合楼板简化为
混凝土平板，厚度
10mm，压型钢板对楼板刚度及承载力的贡献通过楼板中的配筋
体现。楼面次梁简化为楼板中的暗梁，以简化施工。
4.4.2.
模型加工及安装模型加工及安装
振动台试验模型的加工与结构实际施工过程相似，也是采用逐层施工的方法。
型钢构件均采用黄铜板焊接而成。每层先安装型钢构件，绑扎竖向构件钢筋，浇筑
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竖向构件，然后施工水平构件。模板采用聚苯材料。
试验模型中会按照相似比例关系模拟剪力墙中的钢板，包括暗柱型钢；暗柱箍
筋及剪力墙拉筋会开孔穿过墙中的钢板，以保证协同工作。
5.
模型试验模型试验
5.1.试验加载程序试验加载程序
首先进行
8
度小震的试验，然后逐渐加大台面输入地震波幅值，历经
8
度中震
和
8
度大震。小震和中震阶段进行
X、Y、Z
三个单向的输入及三向同时输入，大
震阶段进行三向地震输入（X、Y、Z
地震）
。各工况的名称、编号、输入地震波名
称及其峰值如下表所示。地震波
1、2、3
的选择与设计单位协商确定，依据规范确
定的原则是采用两条实际纪录地震波和一条人工地震波。选定波是指前面试验过程
中，三条波中反应较大的一条波。大震工况下，为避免累计损伤影响试验结果，仅
采用反应最大的一条地震波进行试验。表中输入地震波的峰值按照规范规定确定，
试验时可根据设计要求进行调整。
输入工况表
名称[序号]波形及输入方向
加速度峰值
（cm/s2）
自振特性1第一次
白噪声扫描50
2地震波
1—X
向
3地震波
2—X
向
4地震波
3—X
向
5地震波
1—Y
向
6地震波
2—Y
向
7地震波
3—Y
向
70
8地震波
1—z
向
9地震波
2—z
向
10地震波
3—z
向
45.5
11地震波
1—三向
12地震波
2—三向
8
度小震
13地震波
3—三向
70(X),59.5
(Y),45.5
(z)
自振特性14第二次白噪声扫描50
15地震波
1—X
向
16地震波
2—X
向
17地震波
3—X
向
8
度中震
18地震波
1—Y
向
200
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19地震波
2—Y
向
20地震波
3—Y
向
21地震波
1—z
向
22地震波
2—z
向
23地震波
3—z
向
130
24地震波
1—三向
25地震波
2—三向
26地震波
3—三向
200(X),170
(Y),130(Z)
自振特性27第三次白噪声扫描50
8
度大震28选定波—三向
400(X),340
(Y),260(Z)
自振特性29第五次白噪声扫描50
5.2.试验参数测定方法试验参数测定方法
各试验工况下，通过加速度传感器可测得各测点的加速度响应时程；通过对测
量的加速度响应时程进行两次积分，可以获得加速度测点的绝对位移，再经过处理，
得到相对振动台台面的位移响应时程，并进一步得到结构的层间位移、层间位移角、
扭转反应；通过在结构受力的关键部位粘贴应变片，测量在地震作用下关键部位构
件的动应变时程；根据白噪声激励下结构的加速度响应时程，经过分析可得到试验
各阶段结构的自振特性，包括周期、振型及阻尼比。
5.3.试验测点布置试验测点布置
在结构模型底板布置三向加速度传感器，测试实际的地震输入。
各层楼面，在各核心筒角部布置双向加速度传感器，测试结构整体的平动及扭
转反应。
三层转换桁架跨中、5~9
层外围悬挑端部、空腹桁架跨中，布置竖向加速度传
感器，测试其竖向反应。
在结构受力的关键部位粘贴应变片，测量在地震作用下关键部位构件的受力情
况。具体测量位置需与设计单位共同协商确定。重点关注核心筒根部内部钢板、三
层转换桁架跨中及端部斜腹杆、5~9
层外围悬挑斜杆、空腹桁架杆件、核心筒与悬
挂斜杆连接处，测试其在地震作用下的反应。
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6.
试验成果试验成果
通过振动台试验得到成果及提供的相应成果报告文件如下：
1、试验报告
其中应包括模型试验方案，模型设计图纸等，以及以下试验结果：
1）模型结构的动力特性：自振频率、振型、结构阻尼比等，以及它们在不同
水准地震作用下的变化；
2）实测分别经受多遇、设防、罕遇等不同量值不同水准地震作用时模型的动
力响应，包括结构在弹性和弹塑性阶段的位移、加速度、层位移、关键部位构件位
移及主要构件应变响应；实测内部混凝土结构扭转效应。
3）观察、分析结构在地震作用下的受力特点、主体结构可能的破坏形态及过
程，找出可能存在的薄弱层及薄弱部位；
4）验证结构的抗震性能是否如数值分析所预测；检验结构是否满足规范三水
准的抗震设防要求，检验结构各部分是否达到设计设定的抗震性能目标；
5）试验结果与分析结果的对比；
6）在试验结果及分析研究的基础上，对本结构的结构设计提出改进意见与措
施，进一步保证结构的抗震安全性；
2、试验过程描述，试验照片及录像资料。
7.
进行试验需提供的资料进行试验需提供的资料
进行振动台试验，需要提供以下资料：
1、抗震设计参数，包括抗震设防标准、各级地震峰值加速度、地震波数据。
2、结构初设计算书或者超限审查报告。
3、设计图纸。包括建筑平面、立面、剖面图（初设图即可）
；结构图（dwg
图形文件）
，结构图中应包括以下信息：
（1）所有构件截面尺寸及定位
（2）构件内配置的型钢、钢板定位及尺寸
（3）构件的配筋或者配筋率
（4）典型构件的配筋及型钢布置形式，包括外框柱、剪力墙暗柱、连梁。
（5）典型节点的构造。
4、与图纸及计算书相符的结构电子计算模型。其中应包括所有构件信息、荷
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载信息，设计参数等。
8.
试验进度试验进度
根据工程规模及技术方案，在按照上述要求提供所需试验资料以后，按照如下
日程安排进行试验工作：
项目所需时间（日历天）
试验方案5
模型加工图15
模型加工及养护90
试验准备及试验10
数据整理并提交报告20