第八章-结构抗震动力加载试验-BYLWS(ok)

结构防灾试验结构防灾试验结构防灾试结构防灾试第八章第八章第八章第八章结构抗震动力结构抗震动力结构抗震动力结构抗震动力加载试验加载试验加载试验加载试验18.1概述™问题一结构抗震试验方法有几种？1)低周反复试验牢记概念牢记概念结构抗震试验方法有几种？)2)拟动力试验牢记概念牢记概念2)拟动力试验特点特点//优缺点优缺点3）动力试验24）现场原型试验问题二™结构动力试验方法有几种？第七章第七章输入输入结构结构输出输出第七章第七章结构动力特性试验结构动力特性试验输入输入结构结构输出输出1)动力特性试验第八章第八章结构抗震动力结构抗震动力2)动力反应试验结构抗震动力结构抗震动力加载试验加载试验3™结构抗震动力试验的目的™结构抗震动力试验的目的1)确定结构线性动力特性第七章内容+结构动力学2)研究结构非线性动力性能第八章+弹塑性力学/动力学4结构抗震动力试验的目的™结构抗震动力试验的目的1)确定结构线性动力特性)确定结构线性动力特性线弹性阶段自振周期阻尼比振型线弹性阶段阻尼比、振型2)研究结构非线性性能非线性阶段滞回特性、延性能量耗散和破坏特征5能量耗散和破坏特征结构抗震动力试验的必要性™结构地震反应分析的参数：动力特性弹性→塑性→破坏™结构非线性动力反应抗震能力、安全储备破坏机理破坏机理6结构抗震动力试验的必要性™结构地震反应分析的参数：动力特性弹性→塑性→破坏™结构非线性动力反应抗震能力、安全储备破坏机理破坏机理7结构抗震动力试验分类按试验对象分为™按试验对象分为：1)场地结构原型观测1)场地结构原型观测2)试验室结构(整体或模型)试验™按加载方式分为)试验室结构(整体或模型)试验™按加载方式分为：1)周期性动力加载试验1)周期性动力加载试验2)非周期性动力试验8结构抗震动力试验的特点荷载以动力形式出现（速度加速度1)荷载以动力形式出现（速度、加速度或频率），结构产生动力反应2)动荷载作用于结构有应变速率问题，直接影响结构材料的强度直接影响结构材料的强度3)作用大小与结构质量及动力反应有关Fma=4)结构共振使应变及挠度增大。9静力试验与动力试验的区别静力试验动力试验加载周期结构自振周期加载周期结构自振周期结构自振周期(第一周期)结构自振周期(第一周期)(第周期)(第周期)不考虑加载速率考虑加载速率10静力试验与动力试验™相对概念：相对于结构第一自振周期™加载速度愈快，结构构件应变速率愈高，变形愈小。（~长期加载比短期加载变变形愈小。（长期加载比短期加载变形大——静力概念）加载速度愈快结构强度和弹性模量提™加载速度愈快，结构强度和弹性模量提高。动强度和弹模比静强度和弹模提高10％以上1182结构抗震动力试验8.2结构抗震动力试验的加载制度和加载设计的加载制度和加载设计8.2.1周期性动力加载试验强迫振动共振加载有控制的逐级动力加载共振加载逐级动力加载8.2.2非周期性动力试验模拟地震振动台试验人工地震试验天然地震试验12振动台试验试验试验822非周期性动力试验8.2.2非周期性动力试验的加载设计的加载设计模拟地震人工地震天然地震振动台试验试验试验非周期性动力试验随机振动验(随机振动)13822非周期性动力试验8.2.2非周期性动力试验的加载设计的加载设计特点：能使试验更接近于结构受特点能使试验更接近于结构受地震动力作用的工作状态，是一种随机振动的加载试验。种随机振动的加载试验。加载设计必须按不同类型非周期加载设计必须按不同类型非周期动力试验方法的特点进行14地震模拟振动台动力试验地震模拟振动台动力试验的加载设计的加载设计™人工再现地震：振动台以加速度、速度或位移等参数控制产生随机振动，使承载试件与台面共同运动载试件与台面共同动™选择合适的输入，量测结构的弹性、弹塑性反应直到破坏的全过程塑性反应直到破坏的全过程™注意试验安全，防止多次加载产生积累损伤效应15模拟地震振动台动力试验模拟地震振动台动力试验的加载设计™振动台台面输入运动一般都选用加速度的加载设计1）加速度输入与计算动力反应的方程式相一致致2）加速度输入时的初始条件容易控制3）现有强震观测记录中加速度的记录比较多，可便于按频谱特性需要进行选择多，可便于按频谱特性需要进行选择16设计台面输入运动需考虑的问题验结构的自™试验结构的自振周期™结构场地条件选择输入地震频谱特性与场地土™结构场地条件™考虑振动台性能谱特性与场频谱特性相一致，并要考虑地震烈并要考虑地震烈度和震中距离的影响影响。频率范围最大位频率范围、最大位移、速度、加速度性能17性能输入振动台的地震波种类地震反应谱人强震记录地震记录人工拟合地震波地震反应谱人工拟合地震波EDEFENCESANDIEGOTJU18同济大学模拟地震振动同济大学模拟地震振动台台™1983年从美国MTS公司引进同济大学模拟地震振动同济大学模拟地震振动台台™1983年从美国MTS公司引进™基本性能参数如下：™基本性能参数如下：台面尺寸4.0m×4.0m振动波形周期波、随机波等振动波形周期波、随机波等最大试件质量25吨最大试件质量25吨频率范围0.1~50Hz控制振动方式三方向六自由度控制振动方式三方向六自由度数据采通道96个19™据统计，同济大学模拟地震振动台系统的使用效率名列世界前茅。系统的使用效率名列世界前茅。截至2012年3月底，试验室已完成各™截至2012年3月底，试验室已完成各类抗震研究项目800余项类抗震研究项目余项20高层建筑砌体结构砌体结构钢结构构筑物桩土作用非结构构件减隔振减隔振基础研究其他21部分振动台建筑结构部分振动台建筑结构模型模型部分振动台建筑结构部分振动台建筑结构模型模型试验研究项目试验研究项目™东方明珠电视塔™上海仙乐斯广场™东方明珠电视塔™上海大剧院™浦东国际机场侯机楼™上海仙乐斯广场™重庆建设大厦™上海凯旋门大厦™浦东国际机场侯机楼™南方电力调度中心™深圳商隆中心大厦™上海凯旋门大厦™浦东世茂滨江花园™广州天王中心™深圳商隆中心大厦™上海九百城市广场™浦东香格里拉扩建工程™广州天王中心™广州南航大厦™LG北京大厦™浦东香格里拉扩建工程™深圳京广中心™上海交银金融大厦™LG北京大厦™广州越秀大厦™上海星海大厦™上海交银金融大厦™上海中心世博中国国家馆™上海星海大厦™广州国际金融大厦™上海淮海晶华苑22™世博中国国家馆™上海环球金融中心™上海淮海晶华苑™上海世茂国际广场相似关系相似关系?相似关系?23相似关系之一相似关系之一24相似关系之二相似关系之二25世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系物理性能物理参数几何性能长度世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系几何性能长度应变等效弹性模量材料性能等效应力质量密度质量质量集中力线荷载荷载性能线荷载面荷载弯矩弯矩周期频率动力性能速度加速度重力加速度26重力加速度模型总重模型高度世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系物理参数原型振动台平面尺寸138m×138m4m×4m高度68m8mSl=1/34.5Sl=1/8.5高度长度S1/27经过多轮试算和优化，取：长度lSl=1/2727世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系物理参数原型振动台重力加速度1.0g1.0g加速度0.1g0.1gSg=1.0Sa=1.0加度gg时间？？长度lSl=1/27时间tS√S/S√1/2701925时间tSt=√Sl/Sa=√1/27=0.192528世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系物理参数原型振动台等效应力C60M8.6等效力??Ssig=1/7长度lSl=1/27等效力等效弯矩？？长度lSl1/27等效力FSF=Ssig×Sl2=1/7×（1/27)2=1.9596×10-4等效弯矩MSS×S29等效弯矩MSM=SF×Sl=1.9596×10-4×1/27=7.2579×10-6世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系物理性能物理参数相似常数几何性能长度1/27世博中国国家馆结构模型相似关系世博中国国家馆结构模型相似关系几何性能长度1/27应变?等效弹性模量1/7材料性能等效应力1/7质量密度?质量质量?集中力1.9596E-04线荷载?荷载性能线荷载?面荷载?弯矩7.2579E-06弯矩7.2579E06周期0.1925频率5.1961动力性能速度?加速度1.0重力加速度30重力加速度1.0模型总重24.78t模型高度2819m31上海东方明珠广播电视塔上海东方明珠广播电视塔上海东方明珠广播电视塔上海东方明珠广播电视塔32浦东国际机场浦东国际机场浦东国际机场浦东国际机场候机楼候机楼候机楼候机楼上海大剧院上海大剧院33浦东青少年活动中浦东青少年活动中心（平面心（平面UU型，斜柱，型，斜柱，心（平面心（平面UU型，斜柱，型，斜柱，双塔楼）双塔楼）上海长寿商业广上海长寿商业广上海长寿商业广上海长寿商业广场（大底盘双塔场（大底盘双塔34楼，高位转换）楼，高位转换）35凯旋门大厦凯旋门大厦星海大厦星海大厦LGLG北京大厦北京大厦上海交银金融大厦上海交银金融大厦上海交银金融大厦上海交银金融大厦36上海九百城市广场上海九百城市广场37上海九百城市广场上海九百城市广场浦东世茂滨江花园浦东世茂滨江花园浦东香格里拉酒店浦东香格里拉酒店38浦东世茂滨江花园浦东世茂滨江花园（上海最高住宅）（上海最高住宅）浦东香格里拉酒店浦东香格里拉酒店扩建工程扩建工程广州天王中心广州天王中心广州南航大厦广州南航大厦本研究项目研究获广东省科技进步二等奖本研究项目研究获广东省科技进步二等奖本研究项目研究获广东省科技进步二等奖本研究项目研究获广东省科技进步二等奖39广州越秀大厦广州越秀大厦深圳商隆中心深圳商隆中心40南方电力调度中心南方电力调度中心短肢剪力墙短肢剪力墙41南方电力调度中心南方电力调度中心枢纽工程（广州）枢纽工程（广州）短肢剪力墙短肢剪力墙住宅结构住宅结构广州国际金融大厦广州国际金融大厦上海仙乐斯广场上海仙乐斯广场42上海世茂国际广场上海世茂国际广场上海世茂国际广场上海世茂国际广场（上海浦西最高写字楼）（上海浦西最高写字楼）43上海环球金融中心上海环球金融中心上海环球金融中心上海环球金融中心（（492m492m））44上海中心上海中心（（632m632m））（（632m632m））45砌体结构抗震性能研究（规范课题）砌体结构抗震性能研究（规范课题）砌体结构抗震性能研究（规范课题）砌体结构抗震性能研究（规范课题）底部两层框架砌体结砌体结构地震倒46底部两层框架砌体结构抗震试验研究砌体结构地震倒塌试验研究八度区异型柱结构抗震性能研究八度区异型柱结构抗震性能研究八度区异型柱结构抗震性能研究八度区异型柱结构抗震性能研究（规范课题）（规范课题）47桩土结构相互作用研究桩土结构相互作用研究国家自然科学基金重点项目——桩土结构相互作用研究48结构相互作用研究核安全壳抗震试验核安全壳抗震试验核安全壳抗震试验核安全壳抗震试验重点攻关项目95重点攻关项目—快堆主钠池堆芯抗快钠抗震安全评价方法研究（1996—2001）究（19962001）49结构振动控制技结构振动控制技结构振动控制技结构振动控制技术研究术研究50结构隔震技术研究结构隔震技术研究结构隔震技术研究结构隔震技术研究中日合作项目——25吨钢结构基础组合隔震性能研究51组合隔震性能研究基础研究项目——钢筋混凝土框架减隔震性能研究52震性能研究钢管拱桥结构抗震试验研究53钢管拱桥结构抗震试验研究非结构构件试验非结构构件试验54人工地震模拟动力试验人工地震模拟动力试验的加载设计的加载设计™人工地震是在地面或地下引爆炸药，使地面产生瞬时运动，以此模拟某一烈度或某一确定性天然地震对结构的影响。或某确定性天然震对结构的影响人工地震的地面运动特点™人工地震的地面运