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摘要：竹结构房屋具有施工安装方便，建造周期短、造价低廉，保温隔音性能好、抗震性能优越等特点，因此极具推广潜力。目前，国内对于竹结构房屋的研究还处于起步阶段，尤其是对其抗震性能的研究基本上处于空白。通过模拟不同强度的地震作用，考察了多层竹结构房屋模型的振动台试验现象。试验结果表明:模型结构在汶川地震波作用下各构件仍能保持良好的工作性能。
关键词：竹结构；振动台试验；抗震性能
中图分类号：TU973文献标识码： A
钢筋混凝土结构、钢结构以及钢砼组合结构作为既有工民建及交通建设领域最主要的结构形式，在当今社会已成为了建设领域的中流砥柱。但这些类型的结构不仅能耗巨大，不符合可持续发展，并且抗震性能也较差。竹结构是近年来发展起来的新型结构体系，具有自重轻、施工便利、绿色环保等优点，由于竹结构所需要的原材料在我国资源丰富，因此这种结构体系具有良好的经济效益。目前在竹结构体系的抗震性能的研究方面，国内的相关资料较少，因此大量开展此类结构的抗震性能的研究，对推动竹结构体系在我国的发展具有重要的意义。本文通过对一个顶层带水箱的竹质模型结构进行了模拟地震振动台试验，考察了模型在地震作用下的相关反应现象。
1、试验模型
本次试验模型主体为4层的塔形框架结构，材料为本色侧压双层复压竹皮，弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。模型总高度为1000mm，首层净高为280mm，第二层到第四层净高为240mm。首层平面尺寸200mm×200mm,第二层平面尺寸188mm×188mm,第三层平面尺寸179mm×179mm,第四层平面尺寸170mm×170mm。模型梁、柱和实心楼板等构件均为由薄壁箱型。其中柱、梁所使用的本色侧压双层复压竹皮分别为0.55mm和0.35mm，楼板使用的本色侧压双层复压竹皮为0.35mm。梁、柱通过L型牛腿和北京502胶水连接起来，节点构造如图1所示。梁、板则通过502胶水粘贴。模型总重238.1g。
图1节点构造图
将模型用502胶水粘贴于预留螺栓孔的竹质底板上，借助螺栓再将竹质底板与台面连接，最终将模型固定于振动台上。为了不使模型产生附加振动，在安装地板时，尽量保持接触面平整。
图2模型立面图图3竹结构模型
2、模拟地震振动台试验研究
2.1、加载设备
采用北京波谱世纪科技发展有限公司生产的WS-Z30小型精密振动台进行模拟水平地震作用的加载，考察模型结构的承载力。振动台系统主要由水平振动台、激振器、功率放大器、控制传感器、振动台控制仪、电荷放大器组成。水平台尺寸：506mm×380mm×220mm,台面重11500g,台面所能承受的荷载极限为30000g。
2.2、附加質量
通过附加铁块来模拟模型的各层楼面系统承受的荷载。首层铁块质量为8550g,第二、三层铁块质量为9600 g,顶层水箱几何尺寸为120mm×120mm×250mm，水箱注水后质量3400g,并通过热熔胶与顶层楼板相连。竹结构模型自重约为238.1g ，因此模型和附加质量总重为 31388.1g，与台面所能承受的极限荷载大致相当。
2.3、加载数据
考虑试验条件，本次试验仅对模型进行单方向加载。输入振动台实测地震动数据来汶川地震中什邡八角站记录的NS方向加速度时程数据。本次试验加载所用的基准输入波截取原始记录中第10s~42s区间内的数据，并对其峰值加速度等比例调放大，如图4所示。
图4输入基准波
24、荷载施加方式
本次试验分为三次加载。在每次激励前，为了得到模型的动力特性参数自振频率及其相应的阻尼，需要对模型进行白噪声扫频，这样也可以考察模型在每次加载后动力特性发生的变化。通过控制加载设备输入电压和地震波数据采样频率可以获得具有不同输出峰值加速度和不同卓越频率的地震，实现三级加载，可以模拟小震、中震、大震三种不同强度地震作用下模型结构的承载能力。加载时通过控制功率放大器的增益旋钮来调节设备输入电压和数据采样频率，研究了模型在各级加载作用下模型结构的地震反应情况。
在每楼层设置一个加速度传感器，测得相应时程数据，并对所测得的数据进行积分变换，可获得相对振动台台面的位移响应时程。
表1 三级加载设备输入电压和数据采样频率的控制值
3、试验现象
在第一级加载作用下，模型结构有轻微晃动，但是幅度不大；在第二级加载作用下，模型结构晃动幅度比第一级加载作用下有所增加，同时有轻微的异响，但是没有出现可见破坏，模型仍处于正常工作状态；在第三级加载作用下，模型结构地震反应剧烈，异响声较大，模型出现轻微的扭转现象，尽管经过前面两次重复地震作用的损伤累积，模型结构没有出现不可恢复的变形，模型结构整体完好，仅部分构件在502胶水粘贴处脱落开裂，模型节点以及材料本身均无明显破坏。
4、结论
尽管模型承受的附加质量是其自重的130.9倍，但是模型承受住了不同强度的地震作用的考验，基本实现了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计准则。这说明了竹的力学性能优越，由竹形成的结构体系具有较好的抗震性。同时作为一种资源丰富的绿色建材，我们有理由相信结构在未来具有很大的发展潜力。
参考文献
[1]王翠坤，肖从真，赵西安.锚栓抗震动力性能试验[J].建筑技术,2004(9)
[2]李涛,李升才.结构振动台试验研究现状与发展[J]嘉应学院学报,2011(2)
[3] 宗周红，陈亮,黄福云，王奇磊.地震模拟振动台台阵试验技术研究及应用[J].结构工程师,2011（S1)
关键词：竹结构；振动台试验；抗震性能
中图分类号：TU973文献标识码： A
钢筋混凝土结构、钢结构以及钢砼组合结构作为既有工民建及交通建设领域最主要的结构形式，在当今社会已成为了建设领域的中流砥柱。但这些类型的结构不仅能耗巨大，不符合可持续发展，并且抗震性能也较差。竹结构是近年来发展起来的新型结构体系，具有自重轻、施工便利、绿色环保等优点，由于竹结构所需要的原材料在我国资源丰富，因此这种结构体系具有良好的经济效益。目前在竹结构体系的抗震性能的研究方面，国内的相关资料较少，因此大量开展此类结构的抗震性能的研究，对推动竹结构体系在我国的发展具有重要的意义。本文通过对一个顶层带水箱的竹质模型结构进行了模拟地震振动台试验，考察了模型在地震作用下的相关反应现象。
1、试验模型
本次试验模型主体为4层的塔形框架结构，材料为本色侧压双层复压竹皮，弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。模型总高度为1000mm，首层净高为280mm，第二层到第四层净高为240mm。首层平面尺寸200mm×200mm,第二层平面尺寸188mm×188mm,第三层平面尺寸179mm×179mm,第四层平面尺寸170mm×170mm。模型梁、柱和实心楼板等构件均为由薄壁箱型。其中柱、梁所使用的本色侧压双层复压竹皮分别为0.55mm和0.35mm，楼板使用的本色侧压双层复压竹皮为0.35mm。梁、柱通过L型牛腿和北京502胶水连接起来，节点构造如图1所示。梁、板则通过502胶水粘贴。模型总重238.1g。
图1节点构造图
将模型用502胶水粘贴于预留螺栓孔的竹质底板上，借助螺栓再将竹质底板与台面连接，最终将模型固定于振动台上。为了不使模型产生附加振动，在安装地板时，尽量保持接触面平整。
图2模型立面图图3竹结构模型
2、模拟地震振动台试验研究
2.1、加载设备
采用北京波谱世纪科技发展有限公司生产的WS-Z30小型精密振动台进行模拟水平地震作用的加载，考察模型结构的承载力。振动台系统主要由水平振动台、激振器、功率放大器、控制传感器、振动台控制仪、电荷放大器组成。水平台尺寸：506mm×380mm×220mm,台面重11500g,台面所能承受的荷载极限为30000g。
2.2、附加質量
通过附加铁块来模拟模型的各层楼面系统承受的荷载。首层铁块质量为8550g,第二、三层铁块质量为9600 g,顶层水箱几何尺寸为120mm×120mm×250mm，水箱注水后质量3400g,并通过热熔胶与顶层楼板相连。竹结构模型自重约为238.1g ，因此模型和附加质量总重为 31388.1g，与台面所能承受的极限荷载大致相当。
2.3、加载数据
考虑试验条件，本次试验仅对模型进行单方向加载。输入振动台实测地震动数据来汶川地震中什邡八角站记录的NS方向加速度时程数据。本次试验加载所用的基准输入波截取原始记录中第10s~42s区间内的数据，并对其峰值加速度等比例调放大，如图4所示。
图4输入基准波
24、荷载施加方式
本次试验分为三次加载。在每次激励前，为了得到模型的动力特性参数自振频率及其相应的阻尼，需要对模型进行白噪声扫频，这样也可以考察模型在每次加载后动力特性发生的变化。通过控制加载设备输入电压和地震波数据采样频率可以获得具有不同输出峰值加速度和不同卓越频率的地震，实现三级加载，可以模拟小震、中震、大震三种不同强度地震作用下模型结构的承载能力。加载时通过控制功率放大器的增益旋钮来调节设备输入电压和数据采样频率，研究了模型在各级加载作用下模型结构的地震反应情况。
在每楼层设置一个加速度传感器，测得相应时程数据，并对所测得的数据进行积分变换，可获得相对振动台台面的位移响应时程。
表1 三级加载设备输入电压和数据采样频率的控制值
3、试验现象
在第一级加载作用下，模型结构有轻微晃动，但是幅度不大；在第二级加载作用下，模型结构晃动幅度比第一级加载作用下有所增加，同时有轻微的异响，但是没有出现可见破坏，模型仍处于正常工作状态；在第三级加载作用下，模型结构地震反应剧烈，异响声较大，模型出现轻微的扭转现象，尽管经过前面两次重复地震作用的损伤累积，模型结构没有出现不可恢复的变形，模型结构整体完好，仅部分构件在502胶水粘贴处脱落开裂，模型节点以及材料本身均无明显破坏。
4、结论
尽管模型承受的附加质量是其自重的130.9倍，但是模型承受住了不同强度的地震作用的考验，基本实现了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计准则。这说明了竹的力学性能优越，由竹形成的结构体系具有较好的抗震性。同时作为一种资源丰富的绿色建材，我们有理由相信结构在未来具有很大的发展潜力。
参考文献
[1]王翠坤，肖从真，赵西安.锚栓抗震动力性能试验[J].建筑技术,2004(9)
[2]李涛,李升才.结构振动台试验研究现状与发展[J]嘉应学院学报,2011(2)
[3] 宗周红，陈亮,黄福云，王奇磊.地震模拟振动台台阵试验技术研究及应用[J].结构工程师,2011（S1)