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大型石材幕墙抗震试验研究

本文摘要:[纲目]本文对背栓相连的石材幕墙抗震性能展开了试验研究。通过在振动台上用足尺模型试件模拟地震起到,检验其抗震性能,为工程应用于获取参照依据。 [关键词]石材幕墙振动台试验锚栓 石材幕墙具备优雅、美观、轻巧等特点,在建筑外装饰工程中被普遍使用。

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[纲目]本文对背栓相连的石材幕墙抗震性能展开了试验研究。通过在振动台上用足尺模型试件模拟地震起到,检验其抗震性能,为工程应用于获取参照依据。

[关键词]石材幕墙振动台试验锚栓  石材幕墙具备优雅、美观、轻巧等特点,在建筑外装饰工程中被普遍使用。为便利施工和设计安全性,石材板块的大小一般不多达规范的1.5m2的容许,但有时建筑师为建筑正立的必须,使用大型石材板块干挂,如北京某重点工程的幕墙石材板块尺寸为2.81.78m,薄0.04m,重达560公斤,远超过了规范容许,这在国内外石材幕墙工程中更为少见,给设计和施工明确提出了较小可玩性。北京是低烈度抗震设防地区,大型石材幕墙的加装技术和相连构件都必需符合抗震拒绝,本文对该工程的大型石材幕墙抗震性能展开了足尺模型在振动台上模拟地震起到试验研究,为实际工程应用于获取参照依据。

一、试验概况  根据幕墙设计分格和实验室条件,我们设计了变形能力较小的钢框架作为干挂这种石材幕墙的试验主体结构,钢框架的平面尺寸为4.5m4.5m,低5.2m。在钢框架外立面上加装石材板,其中仅次于的石材板面积为2.8m1.78m,薄0.04m,使用双穿孔背栓相连。

  在振动台试验前,我们首先展开了双穿孔锚栓在石材中外用拉拔试验。试验使用直径6mm、8mm和10mm的三种锚栓,锚固深度分别为15mm、18mm和25mm,每种锚栓所取10个,在抗压强度标准值为164MPa的石材板上展开拉拔试验。试验报告闻杭州斯泰幕墙公司企业标准录。根据试验结果,双穿孔锚栓在石材中的抗拉拔无限大承载力为  Fmax=12.5fc0.5ho1.5(1)  式中,Fmax为双穿孔锚栓在基材(石材)中的抗拉拔承载力极限值(N)。

fc为基材材料抗压强度标准值或试验平均值(MPa)。  ho为栓孔有效地深度(mm),按双穿孔间的距离计。孔深不应大于15mm。双穿孔锚栓在基材(石材)中的抗拉拔承载力设计值F是非为  F=Fmax/2.5(2)  该工程设计幕墙面外荷载为  q=1.4Wk+1.30.6qek(3)  其中,Wk为风荷载标准值,按100米低、基本风压为0.5kPa的D类计算出来。

qek为地震起到标准值,按8度布防计算出来。所用石材抗弯强度标准值为11MPa,抗压强度标准值为164MPa。

用有限元计算出来板中弯曲应力为最少必须锚栓数为  通过图2右图的连接件加装石材幕墙。为保证该石材幕墙工程的安全性,实际施工图在石材板背面四角附近共计加装10个M8锚栓,栓孔有效地深度25mm。

  为检验如此大型石材幕墙相连技术可靠性,我们将展开振动台抗震试验和风压变形试验等。本文仅有讲解振动台抗震试验情况。试验拒绝试件几乎按实际施工图1∶1自制。二、试验数据  试验在中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心55m大型振动台上展开。

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输出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。试验主要目的是通过振动台模拟地震起到,检验该大型石材板块幕墙及其相连构件在各级地震加速度起到下,抵抗试验主体钢框架振动变形时的能力,为工程应用于获取参照依据。1、试验内容  (1)用白噪声随机波激振测量试验模型沿X、Y两个水平方向的动力特性:从试件上各测点所测得的加速度反应时程信号经频域转换获得传递函数,使用模态参数识别方法欲出有试件的动力特性,即试件结构的前若干阶自振频率和阻尼比。  (2)按X、Y两个水平方向分别输出峰值加速度为70gal、100gal、200gal、400gal、600gal、800gal、900gal的人工波和El-Centro波,测试试验模型的动力反应:所测量的数据是与激振同方向加速度测点的号召时程,通过对加速度测点的号召时程处置并展开分数转换,对应加速度测点,取得比较振动台台面运动的比较偏移号召时程和比较下层测点的层间偏移号召时程。

  (3)根据偏移号召时程,计算出来分析试验模型的层间偏移,从而获知被试验的石材幕墙板块抵抗变形的能力。并在整个试验过程中随时仔细观察各连接件和石材板块的若无毁坏情况。

2、试验数据红噪声激振试验工况下试件自振特性表格1  设计钢框架X向的第一自振周期为0.2925秒,与测算第一自振周期0.268秒基本相似,主要误差来自幕墙龙骨和石材挂板对钢框架自振周期的折减。由于石材幕墙面内的可选刚性较面外大,即Y向周期差异较小。再行从试验200gal和400gal的反应:层间角位移1/308和1/190(表格2),与设计值1/308和1/195(钢框架设计计算出来数据额)相比较可见,试验钢框架的设计更为合理,需要确保试验展开究竟。

  试验时,随着台面加速度的逐层增高,试件振动幅度大大减小,仅次于振幅超过50mm。经仔细观察,背栓相连的石材板块无迸裂现象再次发生,连接件也无断裂和毁坏。  动力试验层间比较偏移和比较转角(偏移单位:毫米;转角单位:弧度)表格2三、试验结论  (1)石材幕墙脚尺试件是按8度抗震设防,三类场地土设计,试件主体为两层的钢框架结构,其长方形低尺寸分别为4.5m4.5m5.2m,石材板块仅次于为1.78m2.8m,薄0.04m,使用背栓式联结。

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输出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。  (2)试件在人工波和EL-Centro地震波起到下,仅次于加速度分别为a=70gal、100gal、200gal、400gal、600gal、800gal、900gal,适当的层间比较线偏移及角位移汇总后闻表格2右图。  (3)石材幕墙脚尺试件经过在振动台上模拟地震起到多次振动试验结果表明,当试件主体钢结构的层间比较角位移超过大约1/100时,石材幕墙结构仍无毁坏,此次石材幕墙试件符合试验变形拒绝,通过抗震试验。

  (4)若每个支撑点用于多个锚栓,则要用专用机器钻孔,严格控制孔位偏差(不多达0.5mm),保证各锚栓受力均匀分布。并且孔深要小于15mm。  (5)支撑幕墙的主体钢框架设计是关键,其刚性既无法太刚也无法太柔,否则,约将近试验的目的参考文献1.朱伯龙。结构抗震试验,地震出版社,1989。

2.金属与石材幕墙工程技术规范(JGJ133),2001。3.建筑幕墙抗震性能振动台试验方法,GB/T18575-2001。4.王明喜。

背栓式相连石材幕墙抗震试验研究,建筑结构,2001,4。5.王明喜。抗震型双穿孔锚栓实验研究,中国建筑金属结构,2002,2。

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