爆破地震作用下建筑物振动响应研究

摘要

以地铁隧道爆破工程为背景,通过现场试验结合数值分析技术研究28层框架剪力墙结构的总体动力响应。现场试验采用爆破振动监测结合自然激励测试,运用Ibrahim时域(ITD)方法对结构模态频率、模态阻尼比进行识别,为进一步分析其振动响应规律提供依据。将结构简化为质阻弹模型,以试验所识别的模态参数为依据,修正质阻弹模型的刚度矩阵和阻尼矩阵并建立动力微分方程,计算得到建筑物弯曲振动各阶模态参数。根据质阻弹模型的动力微分方程建立Simulink动力仿真模型。以爆破振动速度信号为激励,分析高层建筑在隧道爆破地震作用下总体振动响应规律。结果表明:1)在地铁隧道爆破震动作用下,高层建筑振动响应速度信号中的竖向振动最大、纵向振动次之、切向振动最小,较高楼层位的切向振动速度和纵向振动速度相差不大; 2)高层建筑振速峰值随楼层升高呈波动型变化的趋势与主振模态振型有关,即建筑物振动形态与主振模态振型关系较大,在测试中体现在振速峰值分布上; 3)将建筑物简化为质阻弹物理模型并写出其动力反应的数学模型,进而建立Simulink仿真模型进行仿真计算,可以有效预测爆破震动作用下建筑物的响应。