工程結構抗震試驗武漢工程大學

第五章工程結構抗震試驗主講教師：劉勝兵2023/5/162主要內容1概述2擬靜力試驗3擬動力試驗4模擬地震振動臺試驗5人工地震模擬試驗6天然地震試驗2023/5/163

結構抗震試驗的目的確定結構線性動力特性結構在彈性階段變形比較小的情況下的自振周期、振型、能量耗散和阻尼值。研究結構的非線性性能結構進入非線性階段的能量耗散、滯回特性、延性性能、破壞機理和破壞特征。概述2023/5/164擬靜力試驗擬動力試驗地震模擬振動臺試驗人工地震試驗天然地震試驗常見的結構抗震試驗2023/5/1651、試驗方法

該方法的加載速率很低，因此由于加載速率而引起的應力、應變的變化速率對于試驗結果的影響很小，可以忽略不計。

是以一定的荷載或位移作為控制值對試件進行低周反復加載（正反兩個方向重復加載和卸載），用以模擬地震時結構在往復振動中的受力特點和變形特點，以獲得結構非線性的荷載—變形特性。一、擬靜力試驗2023/5/1662、試驗設備與加載裝置雙向千斤頂；反力墻；試驗臺座；荷載架，等。一、擬靜力試驗2023/5/167《建筑抗震試驗方法規(guī)程》(JGJ101-96)建議的幾種試驗加載裝置(a)墻片試驗裝置(b)梁式構件試驗裝置一、擬靜力試驗2023/5/168鋼框架梁柱節(jié)點試驗(c)梁柱節(jié)點試驗梁端加載裝置一、擬靜力試驗2023/5/1693、單向反復加載制度(1)位移控制加載

位移控制加載是在加載過程中以位移(包括線位移、角位移、曲率或應變等)作為控制值或以屈服位移的倍數作為控制值，按一定的位移增幅進行循環(huán)加載。一、擬靜力試驗2023/5/1610(a)變幅加載(b)等幅加載(c)變幅等幅混合加載位移控制加載制度一、擬靜力試驗2023/5/1611考慮地震影響的混合位移加載制度一、擬靜力試驗2023/5/1612(2)力控制加載

力控制加載是在加載過程中以力作為控制值，按一定的力增幅進行循環(huán)加載。因為試件屈服后難以控制加載的力，所以這種加載制度較少單獨使用。一、擬靜力試驗2023/5/1613(3)力—位移混合控制加載梁柱節(jié)點通常采用的方案一、擬靜力試驗2023/5/16144、雙向反復加載制度(1)x、y軸雙向同步加載(2)x、y軸雙向非同步加載一、擬靜力試驗2023/5/16155、滯回曲線和骨架曲線(1)滯回曲線

加載一周得到的荷載—位移曲線稱為滯回曲線（滯回環(huán)）。梭形、弓形、反S形、Z形一、擬靜力試驗2023/5/1616梭形說明滯回曲線的形狀非常飽滿，反映出整個結構或構件的塑性變形能力很強，具有很好的抗震性能和耗能能力。例如受彎、偏壓、壓彎以及不發(fā)生剪切破壞的彎剪構件，具有良好塑性變形能力的鋼框架結構或構件的P一△滯回曲線即呈梭形。

一、擬靜力試驗2023/5/1617弓形具有“捏縮”效應，顯示出滯回曲線受到了一定的滑移影響。滯回曲線的形狀比較飽滿，但飽滿程度比梭形要低，反映出整個結構或構件的塑性變形能力比較強，能較好地吸收地震能量。例如剪跨比較大，剪力較小并配有一定箍筋的彎剪構件和壓彎剪構件，一般的鋼筋混凝土結構，其滯回曲線均屬此類。一、擬靜力試驗2023/5/1618反S形反映了更多的滑移影響，滯回曲線的形狀不飽滿，說明該結構或構件延性和吸收地震能量的能力較差。例如一般框架、梁柱節(jié)點和剪力墻等的滯回曲線均屬此類。一、擬靜力試驗2023/5/1619Z形反映出滯回曲線受到了大量的滑移影響，具有滑移性質。例如小剪跨而斜裂縫又可以充分發(fā)展的構件以及錨固鋼筋有較大滑移的構件等，其滯回曲線均屬此類。一、擬靜力試驗2023/5/1620(2)骨架曲線

在變幅位移加載試驗中，把每次滯回曲線的峰點都連接起來的包絡線稱骨架曲線。反映了構件受力與變形的各個不同階段及特性

（強度、剛度、延性、耗能及抗倒塌能力等）。

骨架曲線與單次加載曲線一、擬靜力試驗20笨23執(zhí)/5盛/221(3)強度根據滯塑回曲線稻和骨架氧曲線可偉以分析敗結構構裁件的開裂荷屢載、屈服肺荷載、極限荷嘴載和破壞荷能載。一、擬倦靜力試躍驗202嘩3/5癢/222(4持)延性延性皆系數定義森為構翅件極限匠位移與屈服位臺移之比李。位厲移為蘭廣義創(chuàng)位移辮，包動括線相位移柄、曲蘆率、毯轉角個等。穗延性樸反應會了結膝構抗藍震性癥能的款好壞撒。一、團擬靜豈力試芒驗20魂23碑/5截/22320恰23瀉/5槐/224二、擬辯動力試檔驗試驗陰方法抵：是由計想算機進糊行數值娘分析并驢控制加渴載，即紐奉由給定陪地震歸加速陜度記錄通逆過計算費機進行夕非線性毀結構動洪力分析灣，將計偶算得到文的位移反應作綢為輸入稠數據，遲以控制艷加載器業(yè)對試驗鞭結構進組行試驗材。這種唉方法需毅要在試榮驗前假喝定結構新的恢復仙力特性拍模型（即滯溫回曲慘線模搜型）?？蛇呎f試驗冊邊求衰解，帳分步譽得到鳴實測本的結牙構恢剝復力詳模型。202鄉(xiāng)豐3/5迷/225二、擬陰動力試反驗擬動力陸試驗的旨工作流倉程：（1）在計先算機系鵲統(tǒng)中輸覽入地震勉加速度慢時程曲劍線。（2）將n時刻漂的地里震加呈速度您值代棗入運璃動方梯程，濕解出n時刻冤地震鉆反應搭位移Xn。（3）由恢計算發(fā)機控舉制電浸液伺疼服加櫻載器抓，將Xn施加到縣結構上廣。（4）量測朵此時結滾構的反或力Fn，并邀代入連運動禽方程由，計汗算n+1時刻的饞位移Xn+1，量測罷結構反禽力Fn+卻1。（5）重愛復上言述步海驟，賢連續(xù)屯進行恰加載捐試驗叨，直波至完多成整猴個加抗載過友程。20美23給/5書/226二、擬昌動力試腿驗擬動力聞試驗的沃設備：計算機置，電液則伺服加鮮載器，海傳感器格，試驗封裝置。優(yōu)點悔：（1）適憑用于縮慧復雜飄結構加的非曲線性士地震股反應潑分析尖，試數驗結賓果比筑較準償確。（2）可以仿緩慢地茄再現結雅構反應鼻，便于砌觀測。（3）可進勻行真型妹或大比越例尺的承結構在希確定性甩地震下鞭的試驗品研究。20圓23靠/5懼/227二、轟擬動茫力試滴驗缺點：（1）不能勉實時再團現真實彼地震反援應，不覺能進行砌材料特濾性與時壘間有關墊的結構焰試驗。（2）計算衣機系統(tǒng)惠除進行皆運動方折程的數璃值積分餐外，還蛾需要準膠確控制稼加載器駕，精度執(zhí)方面很覽難實現豬。（3）試驗漏設備龐臣大，分野析系統(tǒng)頸復雜，昆試驗費完用高。202輔3/5拴/228鋼框架擬動力試驗202摩3/5簽/229混凝土柱抗震性能試驗二、擬摘動力試炭驗202燦3/5蟻/230三、模賺擬地震饅振動臺婦試驗加載概設備鈔：振動精臺；加載淚程序激：一次居加載蛛和多仗次加海載；優(yōu)點：很好冒地再邪現地若震過釣程。缺點：設備昂揉貴，一半般做小霜比例模菌型試驗震。202愚3/5惰/231試驗設悉備組成陣：臺面奔和基嬸礎高壓油水源和管哥路系統(tǒng)電液廳伺服烘加載臥器模擬條控制雅系統(tǒng)計算機鉤控制系桿統(tǒng)數據采妥集系統(tǒng)三、讀模擬籮地震模振動以臺試至驗20兼23宜/5柳/232202容3/5蘿/233四、昆人工鍋地震演模擬牽試驗1、擬靜更力試驗蔽：設備斑簡單航，能潔進行松大尺耗寸構貧件或曉結構珠抗震屯的延途性試盲驗，喘但與牲實際市某一貸確定休地震息地面絹運動話產生蹄的地構震力鞭有很修大的吸差別疏，不捐能反藝映建首筑結恩構的餓動力犯特性伶。2、擬駱動力劣試驗羨：結構的后非線性題特性及畢恢復力默與變形蕉的關系南必須在粥試驗前春假定，迷而假定點的計算揮模型是襪否符合肚結構的涉實際情尤況，還查有待于刑試驗結旱果來驗湯證。各類忘抗震冒試驗改的局樹限性坡：202竭3/5胡/234四、耀人工謙地震轉模擬疤試驗3、振動圈臺試驗膀：能較赴好地惠模擬爸地面查運動許，但絞由于楚受臺記面尺航寸和和載重租量的藝限制黃，不挑能做陳較大泉結構漢的足尖尺試瀉驗，未另外吳彈塑券性材絞料的輝動態(tài)鋪模擬百理論房誠尚待膊研究侄解決擋。因撕此對凡于大捏型結棒構、爪管道妙、橋釀梁、糊壩體為以及于核反訂應堆汗工程汁等大里比例吃或足行尺模天型試鈔驗，沙受到充一定陜限制員，甚渡至無漆法進跳行。202彩3/5姐/235四、人淘工地震常模擬試兄驗爆破尼方法著：在現幟場安爐裝炸富藥并兄加以蔬引爆使，稱膊為直蕉接爆垮破法講。由于地簽面運動竹加速度螺峰值隨呆裝藥量何增加而背增高；睬地面運害動加速雹度峰值滿離爆心搜距離越誘近則越護高；地冊面運動余持續(xù)時慎間離爆暴心距離環(huán)越遠則滾越長。故一更般要潮求裝青藥量究大，撐離爆煙心距吃離又渠遠一玩點效很果才神好。為稿了增聽強爆百破效決果，脂可采抵用密尖閉爆頂破法悅。202菜3/5左/236四、人率工地震閑模擬試的驗人工誘爆破穿法存?zhèn)诘难蹎栴}悅：人工碧地震冶加速德度幅頭值高范、衰撇減快吩、破漁壞范帳圍小旬；人鍋工地收震的鍛主頻隸率高劉于天凈然地半震；太人工求地震水的主樂震持形續(xù)時灘間短伙。可以采喝用下列逼措施解渴決頻率喊差異：1.縮小盯試驗產對象制的尺續(xù)寸，乏從而存提高喜自振裕頻率晌。2.將試驗口對象建矩造在覆誤蓋層較浮厚的土織層上，膽消耗高江頻成分刪。3.增加睬爆心乞與試藝驗對辭象的石距離床。202從3/5錘/237主要有宇三類：在地震貪頻繁地蠻區(qū)或高共烈度地摘震區(qū)結狀合房屋糟結構加駱固，有韻目