国家体育馆屋盖模型模拟地震振动台试验研究-北京工业大学学报.PDF

第34卷第2期 北京工业大学学报 V01．34No．2 OF UNIVERSITY 2008年2月 JOURNALBEIJING OFTECHNOLOGY Feb．2008 国家体育馆屋盖模型模拟地震振动台试验研究 樊 珂，李振宝，夏 兵，闫维明，周锡元 (北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100022) 摘要：传统的模拟地震振动台试验，由于受振动台台面尺寸的限制，平面尺寸一般不大，作者利用多子台振动 台台阵系统对国家体育馆双向张弦梁结构屋盖模型(平面尺寸11．4mXl4．4m)进行了竖向地震动振动台试验， 通过试验得到了该结构在竖向地震动作用下的加速度、位移、应变响应及其响应规律。为评价国家体育馆屋盖结 构在竖向地震作用下的抗震性能及今后同类结构的抗震设计提供了试验数据和依据． 关键词：国家体育馆；双向张弦梁结构；振动台试验；竖向地震作用；动力性能 中图分类号：TU352．1；TU393．3 文献标识码：A 张弦梁结构(beam string 和高强钢丝索组合而成，其最大优点是可以通过对钢丝索施加预张力使结构产生反拱，从而大大减小结构 的挠度，同时由于钢索抵消了拱脚水平推力，充分发挥了拱形结构的受力优势和索材的高强抗拉性能，使 结构更加合理、降低了用钢量‘1|．1887年，俄国专家茹霍夫设计的莫斯科百货商场的拱形屋盖结构就是 最早的预应力结构之一，近年来该类结构在国内外取得了很大发展[2’5]． 1工程背景 47d 国家体育馆位于北京奥林匹克公园中心区，为2008年奥运会主要场馆之一．该馆建筑面积80 rn×144．5 m2，其中比赛馆屋盖(不含悬挑部分)的平面尺寸为114 m，由于跨度较大，为了减小结构用钢 量、增加结构刚度、充分发挥结构的空间受力性能，在空间网架结构的下部布置双向正交正放的钢索，钢索 通过钢桅杆与其上部的网架结构相连，形成双向张弦空间网格结构，其建成后将成为目前国内外同类结构 中跨度最大的双向张弦空间网格结构．南北方向的网格尺寸为8．5m，东西方向除正中间的网格尺寸为 12．0m之外，其余网格尺寸为8．5D3．．其屋盖结构如图1所示． 大跨空间结构模拟地震振动台试验，由于受设备条件的限制，以往均为小比例或者较小尺寸模 型【11-14]．作者利用北京工业大学新建成的9子台模拟地震振动台台阵系统，进行了国家体育馆屋盖模型 ITI×14．4 (比例1：10，模型平面尺寸11．4 m)在竖向地震作用下的振动台试验，获得了该结构在竖向地震 作用下的加速度、位移、应变等响应及其规律，为评价国家体育馆屋盖的抗震性能以及今后同类结构的抗 震设计提供了试验依据．如此大尺寸空间结构模型的模拟地震振动台试验在国内外同类结构中尚属首 次．另外，对该模型结构在水平地震作用、多维多点输入地震动作用下试验结果将作陆续报告． 2结构模型设计 模型采用全钢结构，根据相似理论进行设计，取长度相似比为1：10．模型构件长度取原型结构的 1／10，截面尺寸在判断其对试验结果影响较小的前提下，根据尽量减小截面种类的原则，确定上弦杆、腹杆 mm×2 mm×2 mm×1．5 以及撑杆的尺寸分别为≯40 ram(直径40mm，壁厚2mm，下同)、q522 mm、q522 收稿日期：2007．11-12． 基金项目：国家自然科学基金资助项目． 作者简介：樊珂(1980一)，女，河南商丘人，博士生 万方数据 北京工业大学学报 2008焦