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蝶形背卡石材幕墙抗震性能试验研究

来源:中国建筑金属结构  作者:汤中发 储德文 崔茂瑜 王明贵  日期:2005-3-15
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    注:1.石材幕墙安装在YZ平面内;2.加速度计1安在振动台台面上,14、15安在幕墙上,其余安装在钢架上;3.图中黑方块·表示加速度布置点。

    为1.029mXl.192m,最小为0.692mxO.792m,厚度有30mm、25mm、20mm三种规格,平均厚度24.7mm,足尺模型,采用0.5mm厚不锈钢蝶形背卡连接,通过龙骨干挂在试验钢框架上。试验钢框架平面尺寸为3.0mx3.0m,高5.374m,分别在钢框架两对面干挂石板共29.96m2,两面石板总重2.1t。将干挂两面石板的试验钢框架安装在振动台上进行抗震试验,输入的地震波为我国抗震规范规定的
“人工波”和国际常用的“El Centro波”两种。试验模型如图2所示。

    6.加速度测点布置
    试件加速度测点布置图如图3所示。

    7.试验步骤
    (1)设计、制作钢框架;

    (2)按委托方提供的幕墙试件及技术安装幕
    (3)安装加速度传感器;

    (4)输入50gal白噪声,测试试件的自振频振型、阻尼比等动力特性;

    (5)输入70gal、lOOgal、200gal、400gal、600gal、800gal、900 gal的人工波和El Centro波,测定试件动力反应,并在试验过程中观察各连接件和石材板块有无破坏情况。

    三、试验数据分析
    1.试验模型动力特性分析
    在进行各工况试验前,用白噪声波测试了试验模型的动力响应,通过对传递函数的分析,得到试验模型的动力特性如表2所示。


    钢框架Y方向的计算第一自振周期为0.31秒,与实测第一自振周期0.19秒差别较大,主要原因是计算时忽略了非结构构件(即幕墙龙骨和石材挂板)的刚度,使计算周期大于实测周期。

    在本试验中,幕墙安装在YZ平面内,幕墙龙骨和石材挂板的刚度主要在YZ平面内起作用,在X方向基本不起作用,所以X方向的计算第一自
振周期(0.29秒)与实测第一自振周期(0.32秒)基本接近。X方向计算周期比实测周期短的原因在于本试验幕墙安装时,竖龙骨与顶层钢梁的连接采用了M12螺栓配φ12孔,与其它楼层梁的连接采用M12螺栓配φ14孔,即相当于幕墙有一部分质量挂在顶层梁上,而计算时假设幕墙的重量是均匀分布在钢架YZ平面上,使计算周期短于实测周期。

    2.层间位移分析
    根据位移响应时程,计算分析得到各试验工况下层间位移分析,层间位移角汇总如表3所示。


    建筑抗震设计规范规定的最大弹性层间位移角限值为1/300,最大弹塑性层间位移角限值为1/50,从表3可以看出,本次试验X方向(幕墙平面外)层间位移角最大达到1/36,Y方向(幕墙平面内)层间位移角最大达到1/87,达到建筑抗震设计规范要求的最大层间变形。经观察,在整个试验过程中,石材幕墙没有进裂现象发生,蝶形背卡系统没有发生破坏。

四、试验结论
    通过对委托方提供的石材幕墙足尺寸振动台试验,得到以下结论:

    1.当输入的地震波加速度峰值依次达到70gal、100gal、200gal、400gal、600gal、800gal、900gal,试验钢框架X方向(幕墙平面外)层间位移角最大达到1/36,Y方向(幕墙平面内)层间位移角最大达到1/87,达到建筑抗震设计规范规定的最大层间位移角限值1/50的要求。试验结果表明石材幕墙及其连接件没有被破坏,通过抗震试验。

2、蝶形背卡弹性好,与石材和龙骨构成弹性连接,有利于抗震减振。


参考文献:

    [1]  GB/T 18575-2001,建筑幕墙抗震性能振动台试验方法[S].
    [21  JGJ133—2001,金属与石材幕墙工程技术规范[S].
    [3]  GB 50011—2001,建筑抗震设计规范[S].
    [4]  王明贵,郝锐坤.背栓式连接石材幕墙抗震试验研究[J].建筑结构,2001,31(4):70.
    [5]  王翠坤,肖从真,赵西安.幕墙抗震试验研究[J].建筑结构,2002,32(9):65-67.
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