第四章古建筑群动力特性计算.docx
- 文档编号:839751
- 上传时间:2022-10-13
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:75.30KB
第四章古建筑群动力特性计算.docx
《第四章古建筑群动力特性计算.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第四章古建筑群动力特性计算.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第四章古建筑群动力特性计算
第四章古建筑群动力特性计算
4.1概述
一般而言,轨道交通引起环境振动振幅和能量都比较小,从安全的角度讲,它造成的振动比爆破振动要微弱的多。
但是列车振动的作用是长期存在和反复发生的。
长期作用于古建筑物将引起结构的动力疲劳,所以古建筑物的容许振动标准应以疲劳极限作依据,即无论往复振动多少次也不会产生疲劳破坏。
将古建筑结构的最大动应力控制在疲劳极限以下,即使有长期振动古建筑不会产生新的裂缝,已有裂纹不会继续扩展,古建筑结构动力特性和响应进行分析,对全国有代表性的古建筑结构及古建筑材料等进行了现场测试和室内研究,取得了大量可供分析的原始数据,得到科学的、可靠的依据,结合育王岭隧道工程概况、阿育王寺现场爆破振动测试数据及相应建筑物的相关资料核查对典型建筑物进行结构动力特性和响应的计算。
4.2古建筑动力特性响应计算
阿育王寺地处山谷冲积层地带,地基以黏土质土层为主,阿育王寺保护区作为国家级文物,重点建筑有:
山门、天王殿、大雄宝殿、舍利殿、藏经阁和东西两塔,其中距离轨道较近的有山门距隧道205m、西塔距离隧道最近约220m和天王殿距隧道300m。
只有山门和西塔为典型的砖结构、其他建筑以木结构为主,重要建筑都已在最近加固和维修过,西塔为1980年重建,还有一部分宗教文物陈列室正在维修,整体保护条件较好。
4.2.1砖石塔结构振动特性计算
阿育王寺西塔6面7层,高约36m,宽约9m。
通体用砖砌叠,外饰黄色,为楼阁式砖木结构塔内有梯逆时针螺旋向上可通塔顶,每层相应有一塔窗透光,给塔梯照明。
塔周六边砌凹形壁龛,龛座上隐起壸门,供奉石刻佛像。
副阶和腰檐上覆盖灰色瓦片。
腰檐用菱角牙子砖叠涩挑出,腰檐上六角发戗起翘,腰檐下有红色木质斗拱支撑。
平座
为青砖叠砌,上有栏杆痕迹。
塔刹为宝葫芦(图4.1)
图4.1阿育王寺西塔
Fig.4.1WestTower
根据古建筑防工业振动技术规范,计算古建筑砖石结构西塔的水平固有频率,按下式计算:
jbo
(4.1)
式中:
fj—结构第j阶固有频率(Hz);
j—结构第j阶固有频率的综合变形系数,按表4.1选用;
bo—结构底部宽度;
H—结构计算总高度;
—结构质量刚度参数(m/s),按表4.2。
表4.1砖石古塔的固有频率综合变形系数
Table4.1Naturalfrequencyofmasonrypagodascomprehensivedeformationcoefficient
H/bm
bm/b。
0.6
0.65
0.70
0.80
0.90
1.00
1
1.175
1.106
1.049
0.961
0.899
0.842
2.0
2
2.564
2.633
2.727
2.928
3.142
3.343
3
4.348
4.637
4.939
5.580
6.220
6.868
1
1.414
1.301
1.213
1.081
0.987
0.911
3.0
2
3.318
3.406
3.512
3.764
4.009
4.247
3
5.843
6.239
6.667
7.527
8.394
9.255
1
1.596
1.455
1.326
1.162
1.043
0.955
5.0
2
4.197
4.285
4.405
4.675
4.945
5.209
3
7.867
8.426
9.004
10.160
11.297
12.409
1
1.678
1.502
1.376
1.194
1.068
0.974
8.0
2
4.725
4.807
4.926
5.196
5.466
5.730
3
9.450
10.135
10.826
12.171
13.477
14.740
注:
bm为高度H范围内各层宽度对层高的加权平均值(m)。
表4.2砖石古塔质量刚度参数(m/s)
Table4.2Masonrypagodasqualitystiffnessparameters
结构类型
结构类型
砖塔
5.4H+615
石塔
2.4H+591
根据上表H/bm4,bm/b。
0.9,根据插值法取值,同时可知砖塔的质量刚度参数为(5.436+615)m/s。
参照结构尺寸参数计算得出结构各阶固有频率结果如下:
人0.955Hz;f2=4.211Hz;f3=8.320Hz
则西塔在轻轨铁路振源作用下的最大速度响应可按下式计算
(4.2)
式中:
Vmax—结构最大速度响应(mm/s);
Vr—基础处水平向地面振动速度(mm/s),参照表4.3;
n—振型叠加数,取3;
j—第j阶振型参与系数,按表4.4选用;j—第j阶振型动力放大系数,按表4.5选用
表4.3地面振动速度V(mm/s)
Table4.3Groundvibrationvelocity
振源
类型
场地土v
距离r(m)
类别
(m/s)
10
50
100
200
400
500
700
800
1000
黏土
140〜220
-
0.655
0.385
0.255
0.125
0.100
0.060
0.040
0.025
粉细砂
150〜200
-
0.825
0.435
0.220
0.110
0.085
0.050
0.035
0.020
火车
淤泥质
110
粉质黏
〜140
-
0.755
0.470
0.340
0.175
0.125
0.075
0.045
0.035
土
汽车
粉细砂
150〜200
-
0.230
0.110
0.050
0.025
-
-
-
-
地铁
黏土
140〜200
0.418
0.166
0.072
0.056
0.044
-
-
-
-
城铁
黏土
140〜200
-
0.206
0.113
0.030
0.020
-
-
-
-
打桩
砂砾土
200〜280
-
1.100
0.640
0.370
0.220
0.180
0.140
0.120
0.100
强夯
回填土
110〜130
-
11.87
3.130
1.000
0.433
0.150
0.070
-
-
注:
1.汽车的V值,
当汽车载质量大于
7t时,
应乘1.3;小于4t时,
应乘0.5;
2.地铁的Vr值,当距离r等于1〜3倍地铁隧道埋深h时,应乘1.2;
3.打桩的V为桩尖入土深度22m时之值;
4.强夯的V为夯锤质量201、落距15m时之值。
表4.4砖石古塔的振型参与系数j
Table4.4Masonrypagodasmodalparticipationfactors
H/bm
bm/Q
0.6
0.65
0.70
0.80
0.90
1.00
1
2.284
2.051
1.892
1.699
1.591
1.523
2.0
2
-2.164
-1.693
-1.394
-1.046
-0.856
-0.738
3
1.471
1.054
0.817
0.561
0.426
0.344
1
2.412
2.129
1.947
1.736
1.619
1.547
3.0
2
-2.484
-1.896
-1.541
-1.143
-0.929
-0.796
3
1.786
1.256
0.964
0.654
0.495
0.397
12.474
2.164
1.972
1.753
1.634
1.559
5.0
2-2.742
-2.054
-1.654
-1.216
-0.984
-0.841
32.192
1.510
1.145
0.767
0.575
0.459
12.487
2.171
1.978
1.758
1.638
1.563
8.0
2-2.812
-2.097
-1.687
-1.240
-1.004
-0.858
32.388
1.631
1.232
0.822
0.615
0.491
表4.5砖石结构古建筑动力放大系数
Table4.5Ancientmasonrybuildingdynamicamplificationfactor
f「/fj
0
0.3〜0.8
1.0
1.4〜1.9
2.3〜2.8
3.3〜3.9
5.0
j
1.0
7.0
10.0
6.0
4.0
2.5
1.0
轻轨铁路距离阿育王寺西塔最近处距离220m,基础处水平振动根据表4.3
取值城铁振源至200m距离处的地面振动速度为0.030mm/s。
j取值按
H/bm=4,bm/bo=0.9o根据城铁振源及距离确定:
fr=10.9Hz,按照西塔各阶固
有频率计算如下:
作/£=11.4;fr/f2=2.6;fr/f3=1.3
又1=1.626;2=-0.956;3=0.535
由此计算的西塔Vmax0.0302.00.06mm/s;
通过表4.6可知,西塔为典型砖结构类建筑物,其容许振动速度宜定为:
v0.15mm/s
明显西塔:
VmaxV
轻轨铁路不会对阿育王寺西塔产生疲劳破坏。
表4.6古建筑砖结构的容许振动速度v(mm/s)
Table4.6Ancientbrickbuildingallowablevibrationvelocity
砖砌体Vp(m/s)
保护级另寸控制点位置控制点方向
<16001600~2100>2100
注:
当Vp介于1600~2100m/s之间时,v采用插入法取值。
4.2.2山门振动特性计算
山门意为寺院正面的楼门,寺院的一般称呼。
阿育王寺山门为典型砖结构,高约9m,宽约6.8m,纵深5m,如图4.2。
图4.2阿育王寺山门
Fig4.2AsokaTempleGate
计算古建筑砖石结构山门的水平固有频率,可按下式计算:
式中:
fj—结构第j阶固有频率(Hz);
j—结构第j阶固有频率的计算系数,按表4.7选用;
H—结构计算总高度;
—结构质量刚度参数(m/s);取230。
表4.7砖石宫门的固有频率计算系数j
Table4.7Naturalfrequencyofcalculatingthecoefficientsofmasonrypalace
H2/H1
a2/a1
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1
2.178
1.958
1.798
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第四 建筑群 动力 特性 计算