建筑结构试验课件第八章结构抗震动力加载试验

第八章

结构抗震动力加载试验主要内容：8.1概述8.2结构抗震动力加载试验的加载制度和加载设计8.3结构抗震周期性动力加载试验8.4结构抗震非周期性动力加载试验第八章结构抗震动力加载试验本章的教学内容：1．动荷特性的测定：包括主振源的测定，动荷特性测试方法；2．结构动力特性的测定：包括自由振动法，强迫振动法，脉动法；3．结构动荷反应的测定：包括结构动荷变形的测量，结构动力系数的测定4．结构疲劳试验：包括试验荷载，加荷的频率，疲劳试验的观测。重点：结构动力特性的测定；结构动荷反应的测定。难点：动荷特性的测定，结构动荷特性的测定。第八章结构抗震动力加载试验8.1概述结构抗震动力试验的一个目的是确定结构线性动力特性，即结构在弹性阶段变形比较小的情况下的自振周期，振型，能量耗散和阻尼值。另一个目的是研究结构的非线性性能，如结构进入非线性阶段的能量耗散，滞回特性，延性性能，破坏机理和破坏特征。

第八章结构抗震动力加载试验8.1概述从结构抗震工程研究发展来看，目前抗震动力试验主要是从场地结构原型观测和试验室试验两个方面进行，抗震研究认为结构的静态试验和结构原型弹性阶段的动态试验所取得的资料数据，对抗震设计已不能反映客观的要求，特别是结构工作各个阶段的动态特性参数，对结构地震反应分析愈来愈有它的重要性。例如，多层砖石结构房屋当振动超出线性范围后，动力特性有显著变化，主要表现为周期增长2～4倍，阻尼也将增加两倍左右。为此必须进行原型结构进入非线性阶段的动力试验，提供结构系统力与变形的关系、能量吸收和破坏特征。特别是各种构件在结构中所引起的阻尼特性，各类结构部件的连接以及非结构构件连接的特性等资料。更由于结构建造在不同地震烈度区和各种不同条件的地基土壤上，通过场地原型结构动力试验尚可以研究地基土壤和结构的相互作用。

第八章结构抗震动力加载试验8.1概述相对于原型结构，目前较多地还是在试验室进行缩小比例尺的结构构件或模型试验。随着结构动力试验设备和试验技术的发展，结构抗震动力加载试验逐渐引起人们的注意，并开始在结构抗震研究的实践中得到应用。在前述建筑结构低周反复静力加载试验中，由于受试验设备和试验技术条件的限制，人们用静力加载方法来模拟地震力的作用，以致整个试验进行全过程的时间是比较长的，甚至可在几个小时以上，这对结构的自振周期往往只在1秒以下相比，即使试验时间能从几小时缩短到几十秒、几秒钟时，这还可以看作是慢加载。当然这种方法的优点是设备简单，便于观测试验过程，但是与结构真正受动力荷载的作用相比，没有反映应变速率的影响。为此人们总希望通过动力加载试验来研究结构的动力反应、结构抵抗动力荷载的实际能力与安全储备。

第八章结构抗震动力加载试验8.1概述结构抗震动力试验的难度和复杂性比静力试验要大，这主要是：首先，荷载是以动力形式出现，它有速度，加速度或以一定频率对结构产生动力响应；由于加速度作用引起惯性力，以致荷载的大小又直接与结构本身的质量有关；动力荷载对结构产生的共振使应变及挠度增大。其次，动力荷载作用于结构还有应变速率的问题，应变速率的大小，又直接影响结构材料的强度。第八章结构抗震动力加载试验8.1概述在试验中人们经常用试验对象的自振周期(第一周期)作为标准，衡量和区分静力或动力试验的界限。如果试验对象的周期为0．3s，则加载周期超过0．3s时，可以认为是静力加载试验，反之如小于0．3s即可作为动力试验。当然这也是一个相对的时间概念，对于一个刚性结构，由于自振周期很小，研究这种结构的动力滞回性能，每周加载时间就应该很小。反之，对于柔性结构加载时间自然可以长一些，在实际工作中，有时受试验条件的限制，国外有学者对于自振周期小于ls的砖石结构，当试验加载周期为2s时，也称是动力试验。在钢筋混凝土梁的试验中，当变形速度为25cm／s时，也认为是动力试验。为此动力试验的特点是试验对象受动力荷载作用后，反映力与变形关系的滞回曲线是在小于或等于结构自振期的情况下获得，同时反映出结构应变速率2的影响。第八章结构抗震动力加载试验8.亲1概述在结会构试间验中演，人残们发铃现加科荷速陆度愈兵快，震引起陈结构弦或构蓬件的臂应变陡速率心愈高佩，则隙试件朴强度撤和弹颗性模独量也凝就相玻应提吧高。全在冲括击荷肝载作段用下考，强宫度与彼弹性迈模量田的变傲化尤格为显煌著。在地牛震力胃作用铲下，暴钢筋送的应扇变速红率取境决于盲构件方的反轿应，阔如钢痰筋混喂凝土剂框架绒的钢河筋应凝变大若致在0．01～0．02／s。在动异力反垂复荷瞒载作粱用下会，结叙构的何强度托要比销静力薄低周监反复朵加载柔提高10％以感上，灭由此挥可见稳动力莫加载崖对应面变速雁率所帆产生帆的作斤用。第八位章捞结构残抗震累动力长加载球试验8．2结构剂抗震断动力孝加载填试验古的加辆载制优度和枯加载红设计由于您试验桂设备布和试们验技暮术的必不同洽，与纽奉结构雄抗震桶静力题试验景一样寻，结执构抗宋震动华力试旷验可妻以区松分为北周期添性和赛非周侨期性倦的动馒力加望载试也验。蓄在结馒构抗渠震动哲力试忆验中窑，由躬于周爆期性筑的动肺力加板载比封较容掌易实过现，聋所以扒目前唱在实欢际试袜验中智应用甲得比雀较普赠遍，铲如采歼用偏正心激侧振器吸、电董液伺运服加茶载器伏及单亦向周仔期性陶振动金台等乏加载扩设备滔均能从较好起地满芒足试贵验要欺求。第八意章万结构蛛抗震周动力影加载团试验8．2结构亩抗震猎动力职加载冠试验漂的加热载制单度和先加载拌设计在试衬验中脑为了仓更好刻地反贫映结陡构受孙地震讲作用羊的动勇力性已能，杜采用口模拟佛地震高的非标周期谁性动萄力加象载试拨验，走更接蕉近于单结构羊受地殿震动那力作虑用的浆工作秃状态确。这拴样，托在结缸构抗巨震试鞠验中施，非床周期金性的桨动力拴加载布试验河具有锄更大贴的意封义。刚目前肾进行毅非周晋期性匪动力岛加载姥试验营的方地法主枝要有轻模拟苏地震概振动秒台试论验，醉人工绘地震(人工叔爆破)试验良和天舌然地用震试行验。第八朽章安结构轿抗震趁动力歌加载肿试验8．2结构蚊抗震拒动力侨加载越试验技的加葵载制叨度和岛加载字设计8．2．1周期始性动磨力加慎载试她验的富加载档制度一、协强迫商振动丽共振放加载强迫裂振动将共振葬加载积是结赵构动袄力试谣验中抛采用另得较歌多的派一种恼加载盯制度懂。按研加载添方法汉的不即同，时它又冤可分蜓为稳姻态正启弦激幅振和换变频堵正弦肝激振束。第八终章慕结构晒抗震配动力酿加载家试验8．2结构躲抗震这动力舍加载庙试验夜的加野载制旷度和这加载画设计1．稳胖态正拉弦激阿振考即姨是在济结构的上作趣用一班个按棍正弦矿变化伶的，井作用捐于单旺一方咐向的片力，汁它的瓶频率点可以地精确纲地保筝持在薪某—数值汽，这搅时对萄它所吧激起嗽的结药构振上动进桑行测联量。扭然后祝将频脑率调令到另灶一个凝值，遣重复罗进行援测量帐，持悼续进府行得烛到整好个振楚动过坏程的聋反应习曲线受。通席过测费量结建构在装各个贡不同遮频率尝下结到构振轧动的摇振幅始，可恩以得双到结煌构的注共振典曲线绍。这弟种加材载制短度的诞目的刚是使捎激振峰频率撑固定敢在一竭段足席够长逝的时阔间，什以便声使全玻部瞬躬态运币动消苍除并喘建立悠起均衬匀的件稳态税运动胶。2．变暗频正叠弦激撇振习上鲜述稳棕态正迫弦激寺振要傅求激筝振频跑率能枪在一拼段时推间内户保持昂固定弓不变哪，在房诚实际枝工作绍中发体现有振较大晌的困恨难，筒因为甜要满藏足这黄种要室求要哄有比述较复耳杂的偷控制愉设备回，因骨此人尽们采呀用了具连续津变化玻频率绿的正损弦激隐振方头法。第八雹章担结构剪抗震扭动力写加载丑试验8．2结构顿抗震侨动力狭加载寺试验胸的加售载制巷度和册加载牵设计8.吃2.考2非周年期性勿动力斧加载膛试验勒的加前载设狼计非周配期动盏力加陈载设镜计(1谨)地震右模拟马振动虑台动苹力加赛载试愚验的袍荷载任设计僚在进渔行结脉构的牺地震竞模拟跪振动辈台动育力试股验时陡，振渐动台戒台面作的输许入都误采用需地面主运动律的加萌速度贤时程市曲线壶。在供选择竭和设纸计台察面的饥输入起地震额波时融，还冈必须门要考矛虑下弓列问弹题：够①试朽验结让构的止周期成；发②愉结构浴实际倒建造肝时所苹在的纱场地罩条件哄；通③杜地震项烈度米和震现中距办离的虏影响货；捆④尾振动袭台台葬面的志输出线能力(频率衡范围馅、最烤大位钩移、坐速度景和加越速度冻性能)。殖为域此可偏以选舟用已究有通堂过强素震观百测得风到的馆地震烈记录爽，或鉴者按郊需要莫的地都质条皮件参临照相贷近的敞地震喇记录非设计岗出人搁工地栋震波跑，也堪可以爆按规运范的村反应隐谱值龄设计璃人工揪地震个波作四为结姨构试炉验时愈台面膊的输乳入信站号。第八姻章钢结构拌抗震绞动力搞加载烧试验8．2结构炒抗震窃动力藏加载叮试验论的加虽载制陷度和苗加载遣设计(2嫁)人工傍地震幻玉模拟请动力机加载测试验敌的荷神载设朋计人们侦采用恼地面款或地桃下炸章药爆糖炸的姓方法刊产生授地面班运动区的瞬叹时动悟力效勇应，子以此确模拟贪某一熊烈度瓣或某板一确皮定性嚷天然璃地震燃对结规构的国影响余，称启之为醉“人遇工地积震”肃。人工可地震含波对要结构献的影挥响，田可采劈燕用地苍面质责点运促动的流最大拳速度齿的幅搂值作掘为衡旋量标椒准，挣和天瓣然地洗震波存所造坏成地豪震烈袄度之听间的狠参考证量。第八婚章拳结构钓抗震卡动力庭加载防试验8.慢3结构绿抗震漠周期吨性动摘力加甩载试系验8.番3.贿1偏心除激振壁器周咱期性榴动力诉加载使试验采用患偏心坝激振袍器对闭结构慢周期启性动投力加校载，趋将激票振器舒安装票固定蠢于结秘构顶半层的竹楼板渡上，控也可慰以支赤撑在奇走廊展两侧倾的墙锡壁上猜或走奥廊两斑侧的纤框架律上，观使激秀振器抗通过旬楼板济、墙富柱传超到整策个房鹿屋，国对整旦体结遗构产紫生强侄迫振丈动。利用铺共振绘原理兽测定史结构举的动南力特鱼性，茄并研守究结际构的盗极限矩盈利宽、破粘坏特澡征和吩结构范抗倒妙塌能燥力。第八幻玉章论结构落抗震醋动力貌加载绒试验8.串3结构悼抗震管周期俊性动优力加咳载试贵验8.虹3.具2电液宽伺服溪加载消器周锄期性患动力却加载励试验控制妖加载荷的频岛率与哲试验股对象梳受载班后所留产生甩的应啦变速纪率。红采用坐控制有作用捐力的调方法纠加载目。按照驱动力堤加载虹试验谨要求煮，对雄电液派伺服滔加载羽器的阴动载床频率镜和活快塞最猫大行纯程的裤要求亚：最杜大荷汤载0~姥30丙0k岗N，动女载单控向加我载0~猎20赚0k殊N，双步向±2桂00南kN，动醒载频仙率0.娇00欲1~语0.耕5H认z，加值载最睁大行瓶程±1狱50库mm。第八琴章辆结构胞抗震逢动力门加载导试验8.到3结构困抗震雁周期甚性动侦力加广载试蜜验8.稼3.那3单项睁周期订性振您动台国动力兔加载灵试验机械长式、疫电磁裹式、括液压沙式第八匆章劳结构住抗震干动力矛加载险试验8.匀4结构数抗震削非周判期性船动力时加载瘦试验8.胜4.娘1地震殊模拟荒振动肆台动秩力加芹载试馒验第八发章然结构距抗震畜动力鱼加载暑试验8.暑4结构会抗震季非周爹期性踪蝶动力泪加载金试验8.戴4.隶1地震剃模拟揪振动夹台动法力加和载试公验第八引章哗结构匪抗震疏动力闯加载播试验8.每4结构自抗震叹非周尖期性圆动力手加载绪试验8.酱4.拜1地震燃模拟仔振动原台动平力加族载试抖验1、地桌震模其拟振箩动台姨动力携加载弱在抗捡震研益究中挽应用研究扑结构骆动力违特性厘、破蒙坏机强理、览震害徐原因厨；验证铸抗震占计算贷理论汤和计偏算模煌型正恋确性狮；研究聚动力图相似眉理论学，为膀模型暮试验般提供殖依据许；检验蓝产品啦质量沙，提芒高抗撒震性费能；为结刊构抗睁震静掩力试激验提写供试械验依总据。第八轿章客结构捉抗震里动力管加载杯试验8.考4结构俘抗震次非周乎期性络动力域加载朽试验8.绩4.愁1地震干模拟传振动窃台动硬力加还载试刺验第八迎章菌结构矩抗震证动力旋加载启试验8.摸4结构更抗震舒非周税期性锐动力素加载气试验8.图4.完1地震哭模拟沙振动稀台动刻力加偏载试叔验第八席章勉结构炼抗震旬动力碌加载洗试验8.薯4结构哗抗震徒非周汽期性狱动力丽加载循试验8.湖4.刺1地震缓模拟柿振动曲台动率力加葡载试盼验第八押章赌结构命抗震备动力益加载判试验8.佣4结构津抗震很非周材期性掩动力效加载怎试验8.礼4.培1地震喉模拟绸振动块台动点力加悄载试若验2、地堡震模挺拟振折动台申试验附的加映载过貌程和面试验扁方法一次夸性加谢载：塔从弹强性到扑弹塑收性直严至破狠坏，购连续浅记录行位移许、速侍度、毯加速垫度、拖应变彻信号凯，观路察记史录裂煮缝形障成和茶发展够，研拼究弹务性、袋弹塑极性、壤破坏沃阶段目何种盐性能尖。要越求高最速摄俱影和散电视闻摄像漠。多次幻玉性加港载：1依据岂按试纹体模猎型理崭论计杠算的脊弹性窃和非荒弹性医地震勇反应追，估庭计逐无次输授入台天面加流速度蹈幅值揭。2弹性洒阶段架试验告。输腾入某吨一幅现值的间地震若地面伍运动炸加速落度时抬程曲双线，目量测沉试体颜的动治力反陈应、村放大利系数懂和弹卸性性挠能。3非弹矛性阶芽段试挖验。铅逐级吸加大趋台面怖输入站加速紫度幅航值，弊使试造体逐柱步发竿展到阅中等彻程度笋的开坊裂，快除了惧采集加测试船的数筒据外珠，尚斩应观部测试输体各欢部位疲的开舌裂或凡破坏请情况抗。4破坏蛙阶段芦试验贼。继调续加恐大台偏面输厌入加历速度兴幅值四，或扰在某着一最兼大的沃峰值据下反储复输牌入，呼使试迟体变致为机减动体灿系，薪直到辅试体没整体汤破坏茄，检美验结欠构的艰极限匪抗震岩能力洲。第八高章醉结构喝抗震读动力努加载累试验8.甚4结构祥抗震道非周签期性教动力筑加载吧试验8.丧4.反1地震驴模拟训振动折台动下力加溪载试昌验第八援章厅结构虽抗震屑动力若加载硬试验8.览4结构科抗震委非周宣期性谜动力墓加载情试验8.稍4.对2人工蜂地震安模拟冻动力授加载为试验人们盒采用竞地面青或地耗下炸秧药爆堆炸的掩方法秃产生下地面戴运动扑的瞬绳时动豆力效讯应，锁以此荒模拟贪某一究烈度坝或某雁一确笨定性卡天然讨地震符对结堂构的锅影响狂，称笨之为俗“人猛工地绣震”浊。试验扯荷载视设计踏时可鲁按要没求模王拟的逐地震蕉烈度触，考姑虑实析际场纯地条照件的峡特点寸，由恨要求晒的地惭面质遵点运琴动最蒜大速配度，河确定寸炸药邀量和狠相应自的爆撑心至忙试验庭结构提的距应离。第八狗章贷结构大抗震可动力酬加载真试验8.售4结构脱抗震郑非周述期性宽动力钞加载肠试验8.层4.封2人工舞地震壁模拟孝动力萝加载旺试验人们斑在实爸践中支发现却，利谈用炸虎药爆线炸模箭拟地捷震从改地面探运动呆效应摇上与息天然填地震爱有许自多相乒似之虫处，卖但也车存在注着一青定的斩差异鼻，如幕人工喷地震窄的加葱速度恋幅值倡高、悄衰减串快、菌破坏永范围浇小；滥主频隆率高说于天刺然地蜡震；惧主震越持续印时间叼比天钟然地膨震短眉。因棋此，牙在试勤验设株计时爆要采封取下增列措明施：第八污章屈结构骑抗震勤动力律加载寨试验8.雄4结构界抗震肚非周夺期性挖动力超加载基试验8.立4.点2人工园地震梦模拟直动力幻玉加载突试验①缩奴小试围验对埋象的唤尺寸距，从聪而可的以提蛛高被吗试验复对象州的自掌振频撇率，什一般屋只要忠将试写验对闭象比斤原型脑缩小2—鸽3倍；②将坛试验刚对象锁建造虎在覆贺盖层阴较厚既的土遗层上节，可接以利之用松怠软土膀层的残滤波壶作用题，消析耗地竹震波稿中的阀高频窃分量辜，相设对地遗提高哀低频移分量膜的幅鸟值；③增惰加爆肤心与根试验勉对象津的距枝离，睁使地塘震波贯的高枕频分睁量在残传播详过程卵中有拼较大减的损象耗，泽相对望地提黎高低械频分坟量的围影响扛。第八战章燃结构枯抗震悠动力叠加载卷试验8.党4结构梢抗震露非周男期性妨动力世加载神试验8.惹4.吧2人工慌地震盾模拟方动力胡加载嫁试验人工希模拟李地震馅的结联构动壶力试均验与榴一般惜结构替动力绑试验吊在测队试技队术上评有许植多相锡似之贵处，闪但也酱有它叶比较技特殊置的部胁分：①在肿试验谢中主饥要是帖测量攻地面化与建野筑物甲的动径态参喇数，都要求歼测量居仪器光的频宁率上揉限大悼于结般构悔动丘态参赔数的芳上限扎；②人延工地惩震爆慌炸过汁程中红所产新生的冷电磁必场干乘扰，弊这对柿于高丈频响锁应较质好，肚灵敏趁度较胀高的图传感器境和记巩录设急备尤泼为严伟重。哈为此廉可以林采用梳低阻盖抗的驰传感购器，侨另一颈方面寺尽可疲能地测缩短巴传感崖器努至贞放大肚器之沸间连博接导秀线的眠距离场，并鸡进行行屏蔽晶和接但地；第八贿章黑结构息抗震乖动力剑加载垃试验8.犯4结构悟抗震谎非周斤期性怪动力踩加载货试验8.李4.荒2人工样地震断模拟仓动力务加载捷试验③在