竹框架结构的小型振动台试验研究★

万虹宇 刘 杨 罗 胜 肖云风

(重庆科技学院，重庆 401331)



竹框架结构的小型振动台试验研究★

万虹宇 刘 杨 罗 胜 肖云风

(重庆科技学院，重庆 401331)

通过一个缩尺比为1∶10的单层单跨框架结构模型的小型振动台试验，研究了竹框架结构中梁、柱连接方式及柱间支撑对其抗震性能的影响，试验结果显示，梁柱连接节点采用榫卯方式增加了框架的刚度，设置柱间支撑可消能减震，设置支撑的方式对提高结构抗震性能更有效。

振动台试验，竹框架，节点构造，柱间支撑，抗震性能

0 引言

国内外的震害表明，轻型木结构或竹结构体系与砌体结构相比具有较好的抗震性能。与木材相比，竹子具有强度高、生长快、加工简便及来源广泛等优点，有望取代生长缓慢的普通阔叶木材，成为一种有着广泛应用前景的可再生原料[1]。目前国内外对竹结构的静力性能的研究较多[2]，但对其动力性能[3]和抗震性能的试验研究较少，为了研究梁与柱连接构造及支撑设置对竹框架抗震性能的影响，本文作者进行了缩尺比为1∶10的小型振动台试验，分析节点构造和支撑设置对竹框架抗震性能的影响。

1 试验概况

1.1 材料属性与模型设计

本试验采用竹材制作单层单跨的框架结构，试验模型共三种：第一种为框架梁与柱采用简单的半刚性连接，不设置支撑；第二种为框架梁与柱采用榫卯构造连接加强，不设置支撑；第三种为框架梁与柱采用简单的半刚性连接，但在柱间设置支撑。三种模型采用相同的尺寸(见图1)，比例为实际结构的1/10。模型中框架梁、柱采用竹皮按顺纹方向制成，截面均采用箱形截面，柱子截面为4 mm×4 mm，梁截面为3 mm×5 mm，截面厚度为0.5 mm。竹材顺纹方向的弹性模量E=10 GPa。

配重设计按照保证在重力荷载作用下，框架柱底部压应力与原型相等的原则[4]，将矩形钢板通过热熔胶与框架梁相连来施加

配重。

试验时用热熔胶将框架柱牢牢固定在竹制底板上，底板与振动台采用螺栓紧密相连，假定模型与振动台的连接为固结，不考虑柱底连接变形或破坏对上部结构的影响。

为采集模型不同部位在加载方向的加速度反应，在模型的柱顶与楼层平面中心处安装了加速度传感器(见图1)。

1.2 振动台与地震波输入

试验采用北京波普公司制造的WS-Z30小型精密模拟振动台，台面尺寸为516 mm×380 mm。在地震波选波时，考虑峰值、频谱特性、地震动持时三个要素以及振动台自身特性，筛选出符合要求的地震波(见图2)，在x轴方向输入筛选后的地震波。

2 试验结果分析

在试验过程中，三种框架都产生了明显的变形，因振动台限制，不能施加较大的加速度，所以三种框架都没有发生破坏，但从加速度传感器采集的数据可以比较三种框架的地震动反应。振动台输入的加速度与顶层中心和柱顶的加速度反应见图3～图5。

从图3和图5的比较可知，相对于未加强节点的框架，节点加强框架的柱顶处加速度反应增加了，而框架顶部加速度略变小，说明加强节点后的竹框架刚度增加了；从图4和图5的对比可知，在柱间设置支撑后，竹框架的顶部及柱顶的加速度反应都减小了，说明支撑起了消能作用，降低了上部结构的动力反应。

3 结语

1)竹框架的梁与柱采用类似榫卯的连接方式，可增加框架的刚度，节点不易破坏，对抗震有利。

2)在竹框架的柱间设置支撑可以降低上部结构的动力反应，支撑起消能作用，对抗震非常有利。

3)提高竹框架的抗震性能，设置支撑的方式比加固梁柱节点的方式更有效。

[1] 陈 国，肖 岩.竹结构屋架试验研究与工程应用[J].工业建筑,2013,43(8):69-74.

[2] 费本华，张东升，任海清,等.竹结构材连接件的承载能力[J].南京林业大学学报(自然科学版),2008,32(3):67-70.

[3] 曾竞谊.关于现代竹结构动力特性的试验研究[D].长沙：湖南大学,2011：1-5.

[4] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

Small shaking table test on bamboo frame model★

Wan Hongyu Liu Yang Luo Sheng Xiao Yunfeng

(ChongqingUniversityofScience&Technology,Chongqing401331,China)

Small shaking table test of a 1∶10 scaled bamboo frame model was conducted to study the positive effect of connection and column bracing. The research shows that mortise and tenon joint can increase the rigidity of bamboo frame, and column bracing can dissipate seismic energy. The latter is more effective.

shaking table test, bamboo frame, connection, column bracing, seismic performance

1009-6825(2017)14-0018-03

2017-03-09★：重庆市大学生创新创业训练计划项目(201511551357)

万虹宇(1982- )，女，讲师

TU366

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