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中文翻译 施工期钢筋混凝土框架结构的动力特性 摘要：对随时间变化的力学参数、混凝土浇筑、临时模板支撑系统和施工机械对施工期混凝土框架结构的结构动力特性的影响进行了试验分析研究。应用环境激励法对一栋8层混凝土框架的第6层和屋顶施工阶段的动力特性进行检测。试验获得各施工阶段的结构响应传递函数，及其模态频率、振型和阻尼比，分析了施工阶段结构响应传递函数，及其模态频率、振型和阻尼比的变化。结果显示，固有频率和阻尼系数在浇筑新混凝土时达到最大值，尤其是对于高层建筑来说。施工阶段模式阻尼系数比一般小于5%。 关键词：结构动力学；外界扰动；施工期结构；模态；固有频率；阻尼系数比 1.前言 结构的动力特性是建筑物自身固有的特性，一般是指结构的固有频率(或者振动周期)、振型及阻尼比。建筑物的地震反应是由地面运动的性质和结构本身的动力特性决定的；此外，在脉动风荷载作用下建筑物的反应也与结构动力特性相关。因此，在计算地震反应和确定风荷载时，结构的动力特性(自振频率、振型及阻尼比)是十分重要而基本的参数。在建筑结构设计或者工程结构的抗震、抗风或抵御其他动力荷载的性能时，都必须要进行结构动力特性试验，了解结构的动力特性，确保在某种超越概率的动力灾害作用下结构的安全。1980年，MEYYAPPA等利用环境振动响应数据估算了高层建筑的模参数。SCHUSTER等在1994年研究了32层建筑的动力行为。MEMARI依据环境振动和简谐振动分析热压处理的多孔钢筋混凝土的动力行为。2001年，ELLIS和BOUGARD对木结构建筑做了类似的研究。 本文通过对某一层结构处于施工过程中的混凝土框架结构进行结构动力特性试验，研究其模板支撑系统搭建阶段、钢筋绑扎阶段、混凝土浇筑、混凝土养护阶段和下层模板支撑系统拆除阶段等一个施工周期中的各个阶段的混凝土框架结构自振频率和响应传递函数曲线的变化规律；试验研究屋顶的混凝土浇筑阶段和各层临时模板支撑系统拆除等各个施工过程的混凝土框架结构动力特性的变化规律。 2.结构概况 本研究中的结构为某集体宿舍公寓楼中8层规则现浇钢筋混凝土框架结构，平面规模为16.80 m×25.20 m，如图1所示。该建筑从地基算起高25.80m，从地平面算起高24.30m。第一层高3.3m，二至八层均为3.00m。该框架结构混凝土强度等级为：框架柱：1至4层为C40，5至8层为C35。标准层楼板厚度为110mm。底层柱截面为400x500mm，框架柱截面随着层数的增加而依次递减，顶层柱截面为300x400mm。基底系统包含厚度为120mm的现浇混凝土并且其框架梁和楼板均为C30。 底层框架施工周期为9天，其余层施工周期为7天。框架结构施工采用三层模板支撑，施工模板采用9层竹质胶合板。施工程序包括：（1）配置支撑；（2）捆绑钢筋；（3）浇筑混凝土；（4）混凝土固化；（5）移除低层的网格和支撑板，并将其移到下一层。 试验贯穿整六层施工全过程，分为八个阶段。连通层及施工阶段如表1所示。各个工况数据采集间隔时间约为24±3小时。每一试验阶段的环境振动数据被分别记录下来以评估它的动力特性。 图1. 标准层的结构平面布置图 表1. 第1个试验阶段的8个试验工况 工况 第3层楼面 第4层楼面 第5层楼面 第6层楼面 时间 1 拆模 养护 养护 —— 计时起始 2 养护 养护 养护 搭建模板支撑系统 1天 3 养护 养护 养护 搭建模板支撑系统 2天 4 养护 养护 养护 钢筋绑扎 3天 5 养护 养护 养护 钢筋绑扎 4天 6 养护 养护 养护 混凝土浇筑 5天 7 养护 养护 养护 养护 6天 8 养护 拆模 养护 养护 7天 3. 环境振动测试与分析 环境振动试验的目的是研究钢筋混凝土结构在施工期的动力特性。因此，这些测试是为了估计模态频率，模态形状和阻尼系数比用测试环境振动的方法。拾振器布置于各楼层几何中心，测量方向沿K轴。 过去的经验显示，施工期和使用期的环境振动试验的结构动力特性是较准确的，环境振动试验是获取结构特性较可行的途径。而且试验不需关闭建筑设备，正常运行的情况下就可以完成试验。对环境刺激的响应（微振、风、交通）倾向于自然模态。因此，通过傅里叶变换很容易确定其主频率。因为环境振动大多数都振幅微小，所以需要高灵敏的仪器。本试验中，测试系统包括加速器、信号放大器和数据存储器，每一楼层的环境振动都被同步记录并储存。该系统的加速度分辨率为1×10-5 m/s2，通频带为l～30Hz。所有通道的每一个记录器以每秒256个样品的速度记录数据。 理论上，当结构受到环境振动激励，它的响应将是最强的，接近共振频率。在从响应记录获取的傅里叶光谱曲线上共振出现在波峰处。此外，对于真实振动模式的低阻尼结构来说，这些波峰与结构的固有频率相符合。在分析环境振动