地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)課件

地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)12次課45LabofProf.TianShizhu1臺(tái)面尺寸：20米×15米臺(tái)面承重：1200噸三方向六自由度Dr.MasayoshiNakashima(中島正愛教授)LabofProf.TianShizhu2中國(guó)建筑科學(xué)研究院(國(guó)內(nèi)最大）臺(tái)面尺寸：6.1米×6.1米臺(tái)面承重：60噸三方向六自由度LabofProf.TianShizhu3近年來，振動(dòng)臺(tái)陣列開始投入使用。3個(gè)振動(dòng)臺(tái)組成一個(gè)振動(dòng)臺(tái)陣列進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。3個(gè)振動(dòng)臺(tái)可以在一個(gè)方向上同步運(yùn)動(dòng)，也可以根據(jù)橋梁實(shí)際場(chǎng)地的差異，分別輸入不同的地震波進(jìn)行試驗(yàn)。這種振動(dòng)臺(tái)陣列可以進(jìn)行較大尺寸的結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)。LabofProf.TianShizhu4內(nèi)華達(dá)州立大學(xué)雷諾分校—振動(dòng)臺(tái)陣UniversityofNevada，Reno臺(tái)面尺寸：4.3米×4.5米臺(tái)面承重：50噸LabofProf.TianShizhu5重慶交通科研設(shè)計(jì)院兩臺(tái)臺(tái)陣臺(tái)面尺寸A：3米×6米臺(tái)面尺寸B：3米×6米A臺(tái)面承重：35噸B臺(tái)面承重：35噸LabofProf.TianShizhu6UniversityofCaliforniaSanDiegoUniversityatBuffalo,TheStateUniversityofNewYork美國(guó)NEES計(jì)劃：NetworkforEarthquakeEngineeringSimulationLabofProf.TianShizhu7§2.8結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)方法地震模擬振動(dòng)臺(tái)在抗震研究中的作用。?研究結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，破壞機(jī)理及震害原因。?驗(yàn)證抗震計(jì)算理論和計(jì)算模型的正確性。?研究動(dòng)力相似理論，為模型試驗(yàn)提供依據(jù)。?檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高抗震性能，為生產(chǎn)服務(wù)。?為結(jié)構(gòu)抗震靜力試驗(yàn)，提供試驗(yàn)依據(jù)。LabofProf.TianShizhu8振動(dòng)臺(tái)是用來產(chǎn)生模擬地震地面運(yùn)動(dòng)，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行研究。如圖為地震模擬振動(dòng)臺(tái)的示意圖。試驗(yàn)時(shí)，振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面產(chǎn)生要求的地面運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律與結(jié)構(gòu)遭遇地震時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同。安裝在振動(dòng)臺(tái)上的模型結(jié)構(gòu)受到臺(tái)面運(yùn)動(dòng)的加速度作用，產(chǎn)生慣性力，從而再現(xiàn)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。LabofProf.TianShizhu9振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)維數(shù)（振動(dòng)方向）地震引起的地面運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，一般情況下，地震地面運(yùn)動(dòng)由6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)分量組合而成，即2個(gè)水平方向、l個(gè)垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)和繞3個(gè)坐標(biāo)軸方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。最簡(jiǎn)單的地震模擬振動(dòng)臺(tái)為水平單向振動(dòng)臺(tái)，它只有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。最復(fù)雜的振動(dòng)臺(tái)包含所有6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。LabofProf.TianShizhu10六自由度地震模擬振動(dòng)臺(tái)：由振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面、電液伺服作動(dòng)器、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。多個(gè)電液伺服作動(dòng)器可使振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面實(shí)現(xiàn)任意方向上的移動(dòng)和繞任意軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。試驗(yàn)時(shí)，將地震地面運(yùn)動(dòng)的有關(guān)數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)，作為振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)將輸入的地震運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，再對(duì)電液伺服作動(dòng)器發(fā)出控制指令，電液伺服作動(dòng)器推動(dòng)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面實(shí)現(xiàn)地震地面運(yùn)動(dòng)模擬。LabofProf.TianShizhu11§2.8結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)方法地震地面運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來自地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的地震記錄，這些地震記錄一般為地震地面運(yùn)動(dòng)的速度或加速度。在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，也是根據(jù)地面加速度來計(jì)算結(jié)構(gòu)受到的慣性力。因此，進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，輸入到計(jì)算機(jī)的地震運(yùn)動(dòng)大多為地面運(yùn)動(dòng)加速度，相應(yīng)的電液伺服作動(dòng)器的控制目標(biāo)也應(yīng)包括加速度。12LabofProf.TianShizhu控制方式：目前，較先進(jìn)的振動(dòng)臺(tái)采用三參量控制技術(shù)，將振動(dòng)臺(tái)的位移、速度和加速度均作為控制目標(biāo)。當(dāng)振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率較高時(shí)，位移較小而加速度較大，采用加速度為控制目標(biāo)可以獲得較高的相對(duì)控制精度。低頻振動(dòng)時(shí)則正好相反，采用位移控制可以得到較高的相對(duì)控制精度。在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面安裝了加速度、速度和位移傳感器，這些傳感器采集的信號(hào)均反饋至控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)誤差最小的原則實(shí)時(shí)選擇控制參量，使振動(dòng)臺(tái)準(zhǔn)確地再現(xiàn)輸入的地震波。LabofProf.TianShizhu13地震模擬振動(dòng)臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)如下：(1)臺(tái)面尺寸和臺(tái)面最大負(fù)載臺(tái)面尺寸決定了進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)模型平面尺寸。在靜載試驗(yàn)或擬靜載試驗(yàn)(低周反復(fù)荷載試驗(yàn))中，常常忽略結(jié)構(gòu)受力單元的空間聯(lián)系，取試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型為平面結(jié)構(gòu)模型，例如，平面框架結(jié)構(gòu)。平面外的穩(wěn)定問題通過試驗(yàn)裝置解決。但在地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，即使是單向地震模擬試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)模型也應(yīng)為空間模型。臺(tái)面尺寸越大，結(jié)構(gòu)模型的尺寸就可以越大，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的性能也就越接近真實(shí)結(jié)構(gòu)的性能。目前。世界上最大的振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面尺寸為20m×15m(日本)。LabofProf.TianShizhu14大型地震模擬振動(dòng)臺(tái)多采用電液伺服作動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)單元，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，運(yùn)動(dòng)部件的最大加速度取決于電液伺服作動(dòng)器的最大推力和運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量。這里，運(yùn)動(dòng)部件就是指振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面和試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型。因此，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型的平面尺寸受振動(dòng)臺(tái)平面尺寸限制，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型的重量也要受到振動(dòng)臺(tái)最大負(fù)載能力的限制。LabofProf.TianShizhu15(2)臺(tái)面運(yùn)動(dòng)自由度理論上，地震模擬振動(dòng)臺(tái)可以有6個(gè)自由度，也就是說，基于現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)制造的地震模擬振動(dòng)臺(tái)可以使振動(dòng)臺(tái)再現(xiàn)全部地震地面運(yùn)動(dòng)。但在工程實(shí)踐中，地震記錄很少有地面運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)分量。這與強(qiáng)震觀測(cè)有關(guān)。我們知道，強(qiáng)震觀測(cè)儀記錄的地震運(yùn)動(dòng)為儀器安裝位置的直線運(yùn)動(dòng)，這個(gè)直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包含了旋轉(zhuǎn)分量。但如果要通過強(qiáng)震觀測(cè)儀確定地震引起的地面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，就必須知道轉(zhuǎn)動(dòng)中心。由于地震運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，目前可用的地震記錄大多為觀測(cè)點(diǎn)的地面直線運(yùn)動(dòng)(觀測(cè)點(diǎn)的速度和加速度)。相應(yīng)的，在工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、分析和試驗(yàn)中，一般也不考慮地面運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)分量。LabofProf.TianShizhu16(2)臺(tái)面運(yùn)動(dòng)自由度振動(dòng)臺(tái)僅在一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為水平單向振動(dòng)臺(tái)。如果振動(dòng)臺(tái)有兩個(gè)自由度，可以有兩種組合，一種組合為一個(gè)自由度為水平方向，另一自由度為豎向方向；另一種組合中，兩個(gè)自由度均為水平方向，兩個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向相互垂直。三自由度的振動(dòng)臺(tái)包括兩個(gè)水平方向的自由度和一個(gè)豎向方向的自由度。目前，已投入運(yùn)行的地震模擬振動(dòng)臺(tái)雖然具有在全部6個(gè)自由度上模擬地震地面運(yùn)動(dòng)的能力，但在結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)中，一般仍以水平方向和垂直方向的振動(dòng)為主。LabofProf.TianShizhu17(3)頻率范圍、最大位移、速度和加速度已有的地震記錄的最高頻率一般不超過10Hz，考慮試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)，地震模擬振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍大多為0—50Hz，有的振動(dòng)臺(tái)的最高頻率響應(yīng)可以達(dá)到80～120Hz，主要用于較小比例的結(jié)構(gòu)模型的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。振動(dòng)臺(tái)最大位移一般為±100mm。采用電液伺服系統(tǒng)的振動(dòng)臺(tái)，其動(dòng)態(tài)特性由電液伺服作動(dòng)器所決定。電液伺服系統(tǒng)的流量和壓力決定了作動(dòng)器的最大速度，振動(dòng)圓頻率越高，振動(dòng)位移幅值就越小。振動(dòng)臺(tái)的最大加速度可以達(dá)到20m／s2(2g，g為重力加速度)。18LabofProf.TianShizhu(4)輸入波形地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)的性能。一般要求振動(dòng)臺(tái)能夠模擬地震地面運(yùn)動(dòng)，輸入的振動(dòng)波形應(yīng)為不規(guī)則的地震波。此外，振動(dòng)臺(tái)可以用來對(duì)結(jié)構(gòu)施加各種振動(dòng)激勵(lì)，輸入的波形還包括正弦波、三角波等規(guī)則波，以及隨機(jī)的不規(guī)則白噪聲波等。LabofProf.TianShizhu193．地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的實(shí)施與數(shù)據(jù)采集地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)是一種高速動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，試驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)主要包括模型結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)的加速度、位移和應(yīng)變。其中，最重要的測(cè)試數(shù)據(jù)是各樓層的加速度數(shù)據(jù)。因?yàn)橥ㄟ^實(shí)測(cè)的加速度，可以推算各樓層所受的慣性力作用。加速度傳感器為絕對(duì)傳感器，可將其直接安裝在模型結(jié)構(gòu)的各個(gè)樓層位置。為了準(zhǔn)確地測(cè)量模型結(jié)構(gòu)基底的加速度，除在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面安裝加速度傳感器外，在模型結(jié)構(gòu)基底也安裝加速度傳感器。20LabofProf.TianShizhu位移傳感器：為相對(duì)傳感器，在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，要設(shè)置位移傳感器安裝支架，安裝支架應(yīng)有足夠的剛度且不受振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響。將位移傳感器固定在安裝支架上，測(cè)量模型結(jié)構(gòu)與安裝支架之間的相對(duì)位移。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)模型，可直接采用電阻應(yīng)變計(jì)量測(cè)試驗(yàn)中的應(yīng)變變化。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)模型，由于反復(fù)受力的特點(diǎn)，電阻應(yīng)變片很容易因開裂而失效。常采用位移傳感器在一定標(biāo)距下的測(cè)量值作為該標(biāo)距范圍內(nèi)的平均應(yīng)變。LabofProf.TianShizhu21由于試驗(yàn)速度快，模型結(jié)構(gòu)的損傷和破壞過程的觀測(cè)和記錄應(yīng)由圖像采集系統(tǒng)自動(dòng)完成。地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)為破壞性試驗(yàn)，希望得到模型結(jié)構(gòu)倒塌破壞時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)，例如，倒塌前各樓層的慣性力分布。因此，試驗(yàn)時(shí)要采取可靠的安全措施，一方面防止人員受到傷害，另一方面，還要保護(hù)測(cè)量?jī)x表，避免不必要的損失。LabofProf.TianShizhu224、地震模擬振動(dòng)臺(tái)加載過程加載程序有一次性加載和多次加載，選擇加載程序由試驗(yàn)?zāi)康膩泶_定。LabofProf.TianShizhu23一次性加載：一般是先進(jìn)行自由振動(dòng)試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。然后輸入一個(gè)適當(dāng)?shù)牡卣鹩涗洠B續(xù)地記錄位移、速度、加速度、應(yīng)變等動(dòng)力反應(yīng)，并觀察裂縫的形成和發(fā)展過程，以研究結(jié)構(gòu)在彈性、彈塑性和破壞階段的各種性能。這種加載過程的主要特點(diǎn)：可以連續(xù)模擬結(jié)構(gòu)在一次強(qiáng)烈地震中的整個(gè)表現(xiàn)與反應(yīng)，但是對(duì)試驗(yàn)過程中的量測(cè)和觀察要求較高(要求高速攝影或電視攝像)，破壞階段的觀測(cè)又比較危險(xiǎn)，因此在沒有足夠經(jīng)驗(yàn)的情況下很少采用這種加載方法。LabofProf.TianShizhu24多次加載：主要是將荷載按結(jié)構(gòu)初裂、中等開裂和破壞分成等級(jí)，然后荷載由小到大逐級(jí)加載和觀察。多級(jí)加載對(duì)結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形積累的影響。由于地震模擬振動(dòng)臺(tái)可以實(shí)時(shí)地再現(xiàn)地震作用過程，因此可以很好地反映應(yīng)變速率對(duì)結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度的影響。它的缺點(diǎn)是：設(shè)備昂貴，不能做大比例模型試驗(yàn)，不便于試驗(yàn)全過程觀測(cè)。LabofProf.TianShizhu25三、結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)對(duì)于一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)或某一種具體的結(jié)構(gòu)形式，發(fā)生地震時(shí)，結(jié)構(gòu)受到的慣性力與結(jié)構(gòu)本身的特性相關(guān)，地震模擬試驗(yàn)的就是要模擬結(jié)構(gòu)受到的這種慣性力。如前所述，地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)可以模擬結(jié)構(gòu)遭遇的地震作用。但是，受臺(tái)面尺寸和設(shè)備能力所限，地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，結(jié)構(gòu)模型的尺寸往往很小，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部性能很難準(zhǔn)確模擬。要解決這一問題，只有加大結(jié)構(gòu)模型的尺寸，用其他方式模擬結(jié)構(gòu)受到的慣性力。LabofProf.TianShizhu26結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法就是用靜力加載的方式來模擬結(jié)構(gòu)受到地震動(dòng)力作用的一種試驗(yàn)方法。LabofProf.TianShizhu27結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法就是用靜力加載的方式來模擬結(jié)構(gòu)受到地震動(dòng)力作用的一種試驗(yàn)方法。LabofProf.TianShizhu27結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法就是用靜力加載的方式來模擬結(jié)構(gòu)受到地震動(dòng)力作用的一種試驗(yàn)方法。LabofProf.TianShizhu27結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法就是用靜力加載的方式來模擬結(jié)構(gòu)受到地震動(dòng)力作用的一種試驗(yàn)方法。LabofProf.TianShizhu271．結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法的基本原理彈性單自由度結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的運(yùn)動(dòng)微分方程為：&&&&&mx?cx?kx??mxg(1)分別為慣性力、阻尼力和彈性恢復(fù)力。根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，(1)式可以采用杜哈美爾積分方法求解。對(duì)于非彈性體系，例如，混凝土開裂、受拉鋼筋屈服等現(xiàn)象使結(jié)構(gòu)體系的恢復(fù)力與結(jié)構(gòu)體系的位移偏離線性關(guān)系。(1)式改寫為：&&&&&mx?cx?Fr??mxg(2)28LabofProf.TianShizhu&&&&&mx?cx?Fr??mxg（2）如果已知非彈性恢復(fù)力的表達(dá)式，也可以采用逐步積分法求解(2)式。前面介紹的結(jié)構(gòu)低周反復(fù)荷載試驗(yàn)的目的之一就是獲取結(jié)構(gòu)恢復(fù)力的滯回關(guān)系。但對(duì)于一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)，我們并不知道結(jié)構(gòu)的非彈性恢復(fù)力特征，要通過計(jì)算了解該結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能，只能根據(jù)已有的試驗(yàn)結(jié)果和理論分析，假設(shè)恢復(fù)力模型，再求解(2)式。顯然，恢復(fù)力模型的誤差會(huì)直接影響計(jì)算結(jié)果。LabofProf.TianShizhu29怎樣改善計(jì)算精度呢?徹底消除恢復(fù)力模型誤差的思路就是拋棄假設(shè)的恢復(fù)力模型，直接在試驗(yàn)中量測(cè)結(jié)構(gòu)體系的恢復(fù)力。也就是說，將結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析直接結(jié)合起來，從硬件來看，就是計(jì)算機(jī)與試驗(yàn)機(jī)相結(jié)合來得到結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)。LabofProf.TianShizhu30按照中心差分法，上述位移時(shí)程曲線計(jì)算的遞推格式如下：&xi?(xi?1?xi?1)/(2?t)&&xi?(xi?1?2xi?xi?1)/?t2將上式的差分關(guān)系代入離散的方程：&&&&&mx?cx?F??mxiirigixi?1?&&2mxi?(c?t/2?m)xi?1?(Fri?mxgi)?tm?c?t/2312LabofProf.TianShizhu試驗(yàn)直接得到的結(jié)果是x1,x2,...xi,...xn,它們形成結(jié)構(gòu)的位移時(shí)程曲線和結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力。LabofProf.TianShizhu322．多自由度結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法多自由度結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法與單自由度擬動(dòng)力試驗(yàn)方法在原理上是相同的，但結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程為矩陣形式：&&&&[M]{X}?[C]{X}?{Fr}??[M]{1}&x采用中心差分法，得到遞推格式的解答：?t?t?12&{X}i?1?(2[M]{x}i?([C]?[M]){x}i?1?({Fr}i?[M]&x)g)?t)([M]?[C]22LabofProf.TianShizhu33實(shí)際工程中，很多結(jié)構(gòu)在地震中發(fā)生的振動(dòng)以其基本振型為主。這類結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)可以采用基底剪力法。在對(duì)這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行擬動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)，類似基底剪力法，可以將結(jié)構(gòu)等效為單自由度體系，使試驗(yàn)控制得到簡(jiǎn)化。LabofProf.TianShizhu34子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)工程結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)，往往只有結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)入非彈性反應(yīng)階段。利用結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)的特點(diǎn)，可以只對(duì)結(jié)構(gòu)非彈性反應(yīng)部分進(jìn)行試驗(yàn)，而另一部分結(jié)構(gòu)的彈性反應(yīng)可以通過計(jì)算機(jī)求解。LabofProf.TianShizhu35如圖框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)底層的剪力墻單元在地震作用下進(jìn)入非彈性反應(yīng)階段。采用子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法，底層剪力墻單元為試驗(yàn)單元，用3個(gè)作動(dòng)器對(duì)該單元加載，模擬底層剪力墻受到的剪力、彎矩和軸力。結(jié)構(gòu)其余部分的動(dòng)力反應(yīng)通過計(jì)算機(jī)程序求解。將兩部分得到的反應(yīng)在結(jié)構(gòu)整體分析程序中求解，就可得到整個(gè)結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。LabofProf.TianShizhu36子結(jié)構(gòu)混合試驗(yàn)PhysicalTestsNumericalSimulationStructuralTestStructuralFESimulation1GeotechnicalTestatAnotherLabGeotechnicalFESimulation2LabofProf.TianShizhuTotalSystem373．偽動(dòng)力試驗(yàn)步驟（1）輸入地面運(yùn)動(dòng)加速度地震波的加速度時(shí)程曲線，加速度示值隨時(shí)間t的變化而改變，為便于計(jì)算，首先將實(shí)際地震記錄的加速度時(shí)程曲線按一定時(shí)間間隔數(shù)字化，即按Δt劃分成許多微小的時(shí)間段，可以取Δt為0.01，這樣就可以用數(shù)值積分方法求解運(yùn)動(dòng)方程LabofProf.TianShizhu38（2）計(jì)算下一步的位移值采用中心差分法求解下一步位移。（3）位移值的轉(zhuǎn)換由加載控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)將第n+1步的指令位移Ｘn+1轉(zhuǎn)換成輸入電壓，再通過電液向加載系統(tǒng)控制作動(dòng)器對(duì)結(jié)構(gòu)加載，由作動(dòng)器用靜態(tài)的方法對(duì)結(jié)構(gòu)施加Ｘn+1位移。39LabofProf.TianShizhu（4）量測(cè)恢復(fù)Fn+1即位移值Xn+1對(duì)結(jié)構(gòu)施加的荷載，通過作動(dòng)器的荷載傳感器測(cè)得此時(shí)恢復(fù)力Fn+1。（5）計(jì)算出反應(yīng)全過程將Xn+1，F(xiàn)n+1數(shù)據(jù)代入上述算式，用同樣方法求得Xn+2，進(jìn)行加載，求得Xn+2位移下的Fn+2，這樣如此循環(huán)，自動(dòng)完成全過程。LabofProf.TianShizhu404．結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法的誤差分析?與地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)相比，結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法的主要優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)中可以采用較大的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法的發(fā)展，進(jìn)一步突破結(jié)構(gòu)模型尺寸的限制。采用大的結(jié)構(gòu)模型甚至原型結(jié)構(gòu)尺寸可以反映地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能和結(jié)構(gòu)局部構(gòu)造的影響，使試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確的反映結(jié)構(gòu)的抗震性能。地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)模型尺寸受到振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面尺寸的限制，試驗(yàn)結(jié)果不可避免的要受到尺寸效應(yīng)的影響。LabofProf.TianShizhu41?從結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法的基本原理可以知道，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)實(shí)際上是逐步積分計(jì)算結(jié)果，只是在計(jì)算中采用了試驗(yàn)實(shí)測(cè)的結(jié)構(gòu)恢復(fù)力。因此，計(jì)算模型誤差包含在試驗(yàn)結(jié)果中。例如，在多層建筑結(jié)構(gòu)的擬動(dòng)力試驗(yàn)的計(jì)算程序中，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量集中在各樓層處，而實(shí)際結(jié)構(gòu)的柱、墻等構(gòu)件的質(zhì)量是沿結(jié)構(gòu)高度均勻分布的。結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)的計(jì)算程序中，阻尼系數(shù)屬于事先輸入的參數(shù)，在試驗(yàn)過程中，采用了較低的加載速度，試驗(yàn)結(jié)果不能真實(shí)地反映阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響。LabofProf.TianShizhu42?在結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法中，還有一個(gè)主要的誤差來源，這就是求解結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的逐步積分方法。實(shí)際結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)是一個(gè)隨時(shí)間連續(xù)變化的過程，但是在結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)中，結(jié)構(gòu)