книги из ГПНТБ / Шахназарян С.Х. Возведение зданий методом подъема этажей и перекрытий. Исследования, проектирование, строительство

лись при установившихся режимах колебаний здания на заданных оборотах вибратора. В зоне резонанса произ­ водились также записи колебаний при плавном изме­ нении оборотов вибратора. На рис. VI.4 приведена одна из типичных осциллограмм при установившемся режиме колебаний здания в зоне резонанса первого тона.

При обработке результатов проведенных испытаний были построены резонансные кривые для всех вибродат­ чиков и при всех величинах эксцентриковых грузов виб­ ромашины. При построении каждой резонансной кри­ вой было обработано от 20 до 70 осциллограмм в зави­ симости от количества резонансных инков. Всего было построено 196 резонансных диаграмм. На рис. VI.5 при­ ведены резонансные кривые для отдельных точек пере­ крытия девятого этажа здания при колебаниях в про-

Рис. V1.3. Кривые зависимости между силон на валу вибратора и его

210

1,9 7,8 2 ?4 ,Б 5,0 5,4 s,8 6,2 6,85,83,0 9,4 9,8 10,210,6 11,0 1Г,4 Гц

Рис. ѴІ.5. Резонансные кривые для различных точек перекрытия девя­ того этажа здания № 1 при колебаниях в продольном направлении. Точка В относится к железобетонной шахте

дольном направлении. Построенные по показаниям при­ боров упругие линии при колебаниях здания № 1 в про­ дольном направлении представлены на рис. VI.6; при колебаниях в поперечном направлении — на рис. ѴІ.7. Здесь следует отметить, что упругие линии при задан­ ном эксцентриковом грузе строились для одного и того же момента времени. Как видно из кривых, приведенных

£S

Рис. ѴІ.б. Упругие линии при колебаниях здания № 1 в продольном направлении при массах эксцентриковых грузов

'2

7?

-0 ,1 0 0, 1мм

Рис. V1.7. Упругие линии при колебаниях здания № 1 в поперечном направлении при массах эксцентриковых грузов

/ — 9,2 кг; 2 — 14,7 кг; 3 — 29,6 кг; 4 — 46,7 кг; 5 — 60,7 кг; 6 — 77,7 кг; 7 — 94 кг

212

на рис. VI.4, VI.5, VI.6, при колебаниях здания в про­ дольном направлении в диапазоне частот 1,5—13,5 Гц для точек В II 3 имеются три резонансных амплитудных пика, а для точек 1, 2 и 4 — шесть пиков. В поперечном направлении в диапазоне 1,5—8,5 Гц для точки В име­ ются два пика, а для точек 1, 2 —три пика. Значения частот, соответствующие максимальным амплитудам этих резонансных пиков, приведены в табл. VI. 1.

На основании опытных данных, с учетом фаз коле­ баний вибродатчиков, были построены кривые горизон­ тальных перемещений перекрытий четырех этажей'зда­ ния при колебаниях здания в продольном и поперечном направлениях. В качестве иллюстрации на рис. ѴІ.8 по­ казаны горизонтальные перемещения перекрытия девя­ того этажа при его колебаниях в продольном направле­ нии, в случае когда масса эксцентрикового груза равна Q= 9,2 кг.

Кривые на рис. ѴІ.8 и данные табл. ѴІ.І показывают, что резонансные пики с частотами 1,72, 5,1 и 8,9 Гц выяв­ лены при колебаниях как в продольном, так и в попереч­ ном направлениях.

Надо отметить, что точки шахты, находящиеся вбли­ зи центра изгиба здания, при этих частотах резонанс­ ных пиков не имели. Поэтому резонансные частоты 1,72, 5,1 и 8,9 Гц соответствуют первой и высшим формам кру­ тильных колебаний.

213

5 1Гц врГц 8,9Гц ЦІГц

Анализируя приведенные данные, полученные по по­ казаниям приборов, можно отметить, что колебания то­ чек 3 и 4 перекрытий девятого этажа при частотах 1,9, б и 11,1 Гц происходят в одинаковых фазах. Эти резо­ нансные частоты соответствуют первой и высшим формам горизонтальных колебаний. В продольном направле­ нии при резонансных колебаниях выявляется составляю­ щая крутильных колебаний. Из приведенных на рис. VI.8 кривых видно, что колебания точек 1 и 2 при всех фор­ мах горизонтальных и крутильных колебаний происходят в противоположных фазах, при этом разница в величине перемещений может быть объяснена горизонтальными колебаниями в поперечном направлении.

На рис. VI.9 показаны значения горизонтальных по­ перечных перемещений перекрытия девятого этажа при основной и высших формах колебаний. Из приведенных

в поперечном направлении. Так как частота первой фор­ мы горизонтальных колебаний в поперечном направле­ нии близка к частоте первой формы крутильных коле-

214

Рис. VI.9. Горизонталь­ ные перемещения пере­ крытия девятого этажа здания № 1 при дейст­ вии силы в поперечном направлении при значе­ ниях эксцентриковых грузов

Рис. VI.ІО. Упругие линии коле­ баний здания № 1 в относитель­ ных перемещениях

падают. Характер перемещений перекрытий в попереч­ ном направлении при частоте 5,1 Гц (рис. ѴІ.9) подтвер­ ждает высказанную мысль.

По результатам эксперимента отношение частот пер­ вой и высших форм горизонтальных, преимущественно изгибных, колебаний здания № 1 в поперечном направ­ лении равно 1:3,5; в продольном направлении—1:3,9: : 5,8. Отношение частот основной и высших форм кру­ тильных колебаний равно 1:3: 5,2.

Из приведенных значений перемещений перекрытия девятого этажа здания видно, что линии, соединяющие точки составляющих перемещений перекрытия как в по­ перечном, так и в продольном направлениях, при всех

215

формах колебаний расположены на одной прямой. Ана­ логичные результаты получены для перекрытий осталь­ ных этажей. Отсюда можно прийти к выводу, что плиты перекрытий в своих плоскостях практически не дефор­ мируются и их можно рассматривать как жесткие дис­ ки. Предположение о недеформируемости плит пере­ крытий подтверждается также равенством углов поворо­ та перекрытия в обоих направлениях при колебаниях здания. Из графиков, приведенных на рис. VI.9, видно, что при варьировании величии эксцентриковых грузов виб­ ратора, в случае поперечных резонансных колебаний, по­ ложение нулевой точки остается неизменным, при этом де­ формации подчинены закону, близкому к линейному.

Кривые изгибно-сдвиговых перемещений по высоте здания при его колебаниях в продольном и поперечном направлениях представлены на рис. VI. 10. Кривые по­ строены по показаниям вибродатчиков и выражены в от­ носительных величинах. Графики, представленные на рис. VI.10, свидетельствуют о стабильности форм коле­ баний независимо от начальных возмущающих усилий.

Т а б л и ц а VI.2

Экспериментальные значения амплитуд изгибно-сдвиговых (числитель) и крутильных (знаменатель) резонансных колебаний междуэтажных перекрытий 9-этажного здания № 1

216

Имея в виду, что при колебаниях здания центр кру­ чения находится на оси симметрии, компоненты переме­ щений крутильных колебаний были определены по полу­ разности полных перемещений крайних точек перекры­ тий (см. рис. VI.9), рассматриваемых как жесткие диски. Опытные величины изгибно-сдвиговых и крутильных де­

ющие перемещения в 1,4—2,5 раза больше изгибно-сдви­ говых составляющих общих перемещений; с увеличением массы эксцентрикового груза вибратора оба компо­ нента перемещений увеличиваются. График, представлен­ ный на рис. ѴІ.11, показывает, что амплитуды изгибносдвиговых и крутильных составляющих колебаний на­ ходятся в линейной зависимости от величин эксцентри­ ковых грузов. Это свидетельствует об упругой работе здания в исследуемом диапазоне динамических воздей­ ствий.

В процессе испытаний изучались также свободные продольные и поперечные затухающие колебания зда­ ния, возбужденные вибромашиной. Торможение выклю­ ченного вибратора осуществлялось специальным уст­ ройством. Расстановка вибродатчиков при испытаниях была оставлена такой же, как и при испытании резонанс­ ным методом. Вибратор выключали при установившемся режиме вынужденных колебаний. Обороты вибратора фиксировались специальным датчиком. Колебания зда­ ния записывали одновременно по всем вибродатчикам, установленным в разных точках по этажам и по высоте здания. Для заданных величин эксцентриковых грузов при различных уровнях амплитуд вынужденных коле­ баний записывались 5—10 осциллограмм в зоне резо­ нанса первой формы колебаний. На рис. VI.12 приведена

217

Рис. VI.12. Осциллограмма свободных затухающих колебаний раз­ личных точек здания № 1 при действии возмущающей силы в по­ перечном направлении

типичная осциллограмма затухающих поперечных коле­ баний здания. Здесь точками изображена зона вынуж­ денных колебаний. Последняя точка является границей между вынужденными и свободными колебаниями.

Частота колебаний здания, определенная по осцилло­ граммам, в продольном направлении получилась равной 1,9 Гц, в поперечном —1,66 Гц.

Динамические характеристики здания № 1 были изу­ чены также при свободных колебаниях, возбужденных мгновенным освобождением его от нагрузки, по методу, описанному в § 18, п. 1. Горизонтальная составляющая разрывающего усилия, создаваемого натянутым кана­ том, закрепленным к свободному концу железобетонной шахты по оси, при трех циклах испытаний составляла 1,23, 1,99 и 2,67 тс. Колебания записывали вибродатчи­ ками, установленными в разных точках здания. Испыта­ ния в каждом цикле при заданной нагрузке производи­ лись не менее трех раз. Так же, как и в предыдущем случае, частота первой формы горизонтальных попереч­ ных колебаний оказалась равной 1,66 Гц, ее значение не изменилось при всех величинах возмущающих усилий. По осциллограммам были построены упругие линии ко­ лебаний по высоте здания. Были построены также кри­ вые перемещения междуэтажных перекрытий третьего,

218

шестого, восьмого и девятого этажей и выделены состав­ ляющие изгибно-сдвиговых и крутильных колебаний.

Анализируя результаты проведенных эксперимен­ тальных исследований, можно констатировать, что дина­ мические характеристики здания № 1 при вынужденных и свободных колебаниях, вызванные различными возму­ щениями, получились примерно одинаковыми.

В исследуемом диапазоне динамических воздействий изменение возмущающего усилия практически не влияет на частоту собственных колебаний здания. По экспери­ ментальным данным усматривается также, что при всех видах испытаний здание работало в упругой стадии. По осциллограммам затухающих свободных колебаний зда­ ния № 1 в продольном и поперечном направлениях, воз­ бужденных различными способами, определялись вели­ чины логарифмических декрементов. Декременты зату­ хания, определенные при пятикратном увеличении ос­ циллограмм, представлены в табл. VI.3.

Логарифмические декременты затухания, как видно из табл. ѴІ.З, при колебаниях в поперечном направле­ нии изменяются в пределах 0,064—0,096, а в продоль­ ном направлении — 0,073—0,1. Сопоставление средних

219