地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和擬動(dòng)力試驗(yàn)（PPT44）

1二、地震模模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)試驗(yàn)在地震模擬擬振動(dòng)臺(tái)上上進(jìn)行動(dòng)力力試驗(yàn)，具具有其它抗抗震動(dòng)力與與靜力試驗(yàn)驗(yàn)不同的特特點(diǎn)，地震震模擬振動(dòng)動(dòng)臺(tái)能再現(xiàn)各種形式的的地震波，，它為試驗(yàn)驗(yàn)的多波輸輸入分析提提供了可能能，它可以以模擬若干干次地震現(xiàn)現(xiàn)象的初震主震以以及余震的全過程，，因此就可可以了解試試驗(yàn)結(jié)構(gòu)在在相應(yīng)各個(gè)個(gè)階段的力力學(xué)性能，，從而可給給予人們直直觀了解和和認(rèn)識(shí)地震震對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)產(chǎn)生的破壞壞現(xiàn)象。它它可以按照照人們的要要求，借助助于人工地地震波的研研究及輸入入，模擬在在任何場地地上的地面面運(yùn)動(dòng)特性性。2臺(tái)面尺寸：：20米×15米臺(tái)面承重：：1200噸三方向六自自由度Dr.MasayoshiNakashima(中島正愛教教授)3臺(tái)面尺寸：：6.1米×6.1米臺(tái)面承重：：60噸三方向六自自由度中國建筑科科學(xué)研究院院(國內(nèi)最大））4近年來，振振動(dòng)臺(tái)陣列列開始投入入使用。3個(gè)振動(dòng)臺(tái)組組成一個(gè)振振動(dòng)臺(tái)陣列列進(jìn)行橋梁梁結(jié)構(gòu)的地地震模擬振振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)。3個(gè)振動(dòng)臺(tái)可可以在一個(gè)個(gè)方向上同同步運(yùn)動(dòng)，，也可以根根據(jù)橋梁實(shí)實(shí)際場地的的差異，分分別輸入不不同的地震震波進(jìn)行試試驗(yàn)。這種種振動(dòng)臺(tái)陣陣列可以進(jìn)進(jìn)行較大尺尺寸的結(jié)構(gòu)構(gòu)模型試驗(yàn)驗(yàn)。5內(nèi)華達(dá)州立立大學(xué)雷諾諾分校—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6重慶交通科科研設(shè)計(jì)院院兩臺(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7UniversityofCaliforniaSanDiegoUniversityatBuffalo,TheStateUniversityofNewYork美國NEES計(jì)劃：NetworkforEarthquakeEngineeringSimulation8§2.8結(jié)構(gòu)抗震試試驗(yàn)方法地震模擬振振動(dòng)臺(tái)在抗抗震研究中中的作用。。研究結(jié)構(gòu)的的動(dòng)力特性性，破壞機(jī)機(jī)理及震害害原因。驗(yàn)證抗震計(jì)計(jì)算理論和和計(jì)算模型型的正確性性。研究動(dòng)力相相似理論，，為模型試試驗(yàn)提供依依據(jù)。檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量，提高高抗震性能能，為生產(chǎn)產(chǎn)服務(wù)。為結(jié)構(gòu)抗震震靜力試驗(yàn)驗(yàn)，提供試試驗(yàn)依據(jù)。。9振動(dòng)臺(tái)是用用來產(chǎn)生模模擬地震地地面運(yùn)動(dòng)，，對(duì)結(jié)構(gòu)的的抗震性能能進(jìn)行研究究。如圖為為地震模擬擬振動(dòng)臺(tái)的的示意圖。。試驗(yàn)時(shí)，振振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面面產(chǎn)生要求求的地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與與結(jié)構(gòu)遭遇遇地震時(shí)的的運(yùn)動(dòng)規(guī)律律相同。安安裝在振動(dòng)動(dòng)臺(tái)上的模模型結(jié)構(gòu)受受到臺(tái)面運(yùn)運(yùn)動(dòng)的加速速度作用，，產(chǎn)生慣性性力，從而而再現(xiàn)地震震對(duì)結(jié)構(gòu)的的作用。10振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)動(dòng)維數(shù)（振振動(dòng)方向））地震引起的的地面運(yùn)動(dòng)動(dòng)非常復(fù)雜雜，一般情情況下，地地震地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)由6個(gè)自由度的的運(yùn)動(dòng)分量量組合而成成，即2個(gè)水平方向向、l個(gè)垂直方向向的直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)和繞3個(gè)坐標(biāo)軸方方向的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。最最簡單的地地震模擬振振動(dòng)臺(tái)為水水平單向振振動(dòng)臺(tái)，它它只有一個(gè)個(gè)方向的運(yùn)運(yùn)動(dòng)。最復(fù)復(fù)雜的振動(dòng)動(dòng)臺(tái)包含所所有6個(gè)自由度的的運(yùn)動(dòng)。11六自由度地地震模擬振振動(dòng)臺(tái)：由振動(dòng)臺(tái)臺(tái)臺(tái)面、電電液伺服作作動(dòng)器、控控制系統(tǒng)和和數(shù)據(jù)采集集系統(tǒng)組成成。多個(gè)電電液伺服作作動(dòng)器可使使振動(dòng)臺(tái)臺(tái)臺(tái)面實(shí)現(xiàn)任任意方向上上的移動(dòng)和和繞任意軸軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。。試驗(yàn)時(shí)，，將地震地地面運(yùn)動(dòng)的的有關(guān)數(shù)據(jù)據(jù)輸入到計(jì)計(jì)算機(jī)，作作為振動(dòng)臺(tái)臺(tái)臺(tái)面的運(yùn)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，，計(jì)算機(jī)將將輸入的地地震運(yùn)動(dòng)數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為為臺(tái)面的運(yùn)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，，再對(duì)電液液伺服作動(dòng)動(dòng)器發(fā)出控控制指令，，電液伺服服作動(dòng)器推推動(dòng)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)臺(tái)面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地震地面面運(yùn)動(dòng)模擬擬。12§2.8結(jié)構(gòu)抗震試試驗(yàn)方法地震地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來自地震觀觀測臺(tái)網(wǎng)的的地震記錄錄，這些地地震記錄一一般為地震震地面運(yùn)動(dòng)動(dòng)的速度或或加速度。。在結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計(jì)中中，也是根根據(jù)地面加加速度來計(jì)計(jì)算結(jié)構(gòu)受受到的慣性性力。因此此，進(jìn)行振振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，輸入入到計(jì)算機(jī)機(jī)的地震運(yùn)運(yùn)動(dòng)大多為為地面運(yùn)動(dòng)動(dòng)加速度，，相應(yīng)的電電液伺服作作動(dòng)器的控控制目標(biāo)也也應(yīng)包括加速度。13控制方式：目前，較較先進(jìn)的振振動(dòng)臺(tái)采用用三參量控控制技術(shù)，，將振動(dòng)臺(tái)臺(tái)的位移、速度度和加速度度均作為控制制目標(biāo)。當(dāng)當(dāng)振動(dòng)臺(tái)的的振動(dòng)頻率率較高時(shí)，，位移較小小而加速度度較大，采采用加速度度為控制目目標(biāo)可以獲獲得較高的的相對(duì)控制制精度。低低頻振動(dòng)時(shí)時(shí)則正好相相反，采用用位移控制制可以得到到較高的相相對(duì)控制精精度。在振振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面面安裝了加加速度、速速度和位移移傳感器，，這些傳感感器采集的的信號(hào)均反反饋至控制制系統(tǒng)的計(jì)計(jì)算機(jī)，計(jì)計(jì)算機(jī)根據(jù)據(jù)誤差最小小的原則實(shí)實(shí)時(shí)選擇控控制參量，，使振動(dòng)臺(tái)臺(tái)準(zhǔn)確地再現(xiàn)輸入的的地震波。。14地震模擬振振動(dòng)臺(tái)的主主要技術(shù)參參數(shù)如下：：(1)臺(tái)面尺寸和和臺(tái)面最大大負(fù)載臺(tái)面尺寸決決定了進(jìn)行行試驗(yàn)的結(jié)結(jié)構(gòu)模型平平面尺寸。。在靜載試試驗(yàn)或擬靜靜載試驗(yàn)(低周反復(fù)荷荷載試驗(yàn))中，常常忽忽略結(jié)構(gòu)受受力單元的的空間聯(lián)系系，取試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型型為平面結(jié)結(jié)構(gòu)模型，，例如，平平面框架結(jié)結(jié)構(gòu)。平面面外的穩(wěn)定定問題通過過試驗(yàn)裝置置解決。但但在地震模模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)試驗(yàn)中，，即使是單單向地震模模擬試驗(yàn)，，結(jié)構(gòu)模型型也應(yīng)為空空間模型。。臺(tái)面尺寸寸越大，結(jié)結(jié)構(gòu)模型的的尺寸就可可以越大，，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)的性能也也就越接近近真實(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)的性能。。目前。世世界上最大大的振動(dòng)臺(tái)臺(tái)臺(tái)面尺寸寸為20m×15m(日本)。15大型地震模模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)多采用電電液伺服作作動(dòng)器作為為驅(qū)動(dòng)單元元，振動(dòng)臺(tái)臺(tái)試驗(yàn)中，，運(yùn)動(dòng)部件件的最大加加速度取決決于電液伺伺服作動(dòng)器器的最大推推力和運(yùn)動(dòng)動(dòng)部件的質(zhì)質(zhì)量。這里里，運(yùn)動(dòng)部部件就是指指振動(dòng)臺(tái)臺(tái)臺(tái)面和試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型型。因此，，振動(dòng)臺(tái)試試驗(yàn)中，試試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模模型的平面面尺寸受振振動(dòng)臺(tái)平面面尺寸限制制，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模模型的重量量也要受到到振動(dòng)臺(tái)最最大負(fù)載能能力的限制制。16(2)臺(tái)面運(yùn)動(dòng)自自由度理論上，地地震模擬振振動(dòng)臺(tái)可以以有6個(gè)自由度，，也就是說說，基于現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)技技術(shù)制造的的地震模擬擬振動(dòng)臺(tái)可可以使振動(dòng)動(dòng)臺(tái)再現(xiàn)全部地地震地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)。但在工程程實(shí)踐中，，地震記錄錄很少有地地面運(yùn)動(dòng)的的旋轉(zhuǎn)分量量。這與強(qiáng)強(qiáng)震觀測有有關(guān)。我們們知道，強(qiáng)強(qiáng)震觀測儀儀記錄的地地震運(yùn)動(dòng)為為儀器安裝裝位置的直直線運(yùn)動(dòng)，，這個(gè)直線線運(yùn)動(dòng)應(yīng)該該包含了旋旋轉(zhuǎn)分量。。但如果要要通過強(qiáng)震震觀測儀確確定地震引引起的地面面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，就必須須知道轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)中心。由由于地震運(yùn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜雜性，目前前可用的地地震記錄大大多為觀測測點(diǎn)的地面直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)(觀測點(diǎn)的速速度和加速速度)。相應(yīng)的，，在工程結(jié)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)計(jì)、分析析和試驗(yàn)中中，一般也也不考慮地地面運(yùn)動(dòng)的的旋轉(zhuǎn)分量量。17(2)臺(tái)面運(yùn)動(dòng)自自由度振動(dòng)臺(tái)僅在在一個(gè)方向向運(yùn)動(dòng)時(shí)，，為水平單單向振動(dòng)臺(tái)臺(tái)。如果振振動(dòng)臺(tái)有兩兩個(gè)自由度度，可以有有兩種組合合，一種組組合為一個(gè)個(gè)自由度為為水平方向向，另一自自由度為豎豎向方向；；另一種組組合中，兩兩個(gè)自由度度均為水平平方向，兩兩個(gè)水平運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向相相互垂直。。三自由度度的振動(dòng)臺(tái)臺(tái)包括兩個(gè)個(gè)水平方向向的自由度度和一個(gè)豎豎向方向的的自由度。。目前，已已投入運(yùn)行行的地震模模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)雖然具有有在全部6個(gè)自由度上上模擬地震震地面運(yùn)動(dòng)動(dòng)的能力，，但在結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震試驗(yàn)驗(yàn)中，一般般仍以水平平方向和垂垂直方向的的振動(dòng)為主主。18(3)頻率范圍、、最大位移移、速度和和加速度已有的地震震記錄的最最高頻率一一般不超過過10Hz，考慮試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型型的特點(diǎn)，，地震模擬擬振動(dòng)臺(tái)的的頻率范圍圍大多為0—50Hz，有的振動(dòng)動(dòng)臺(tái)的最高高頻率響應(yīng)應(yīng)可以達(dá)到到80～120Hz，主要用于于較小比例例的結(jié)構(gòu)模模型的振動(dòng)動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。。振動(dòng)臺(tái)最最大位移一一般為±100mm。采用電液液伺服系統(tǒng)統(tǒng)的振動(dòng)臺(tái)臺(tái)，其動(dòng)態(tài)態(tài)特性由電電液伺服作作動(dòng)器所決決定。電液液伺服系統(tǒng)統(tǒng)的流量和和壓力決定定了作動(dòng)器器的最大速速度，振動(dòng)動(dòng)圓頻率越越高，振動(dòng)動(dòng)位移幅值值就越小。。振動(dòng)臺(tái)的的最大加速速度可以達(dá)達(dá)到20m／s2(2g，g為重力加速速度)。19(4)輸入波形地震模擬振振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)的主要目目的是檢驗(yàn)驗(yàn)結(jié)構(gòu)在遭遭遇地震時(shí)時(shí)的性能。。一般要求求振動(dòng)臺(tái)能能夠模擬地地震地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)，輸入入的振動(dòng)波波形應(yīng)為不不規(guī)則的地地震波。此此外，振動(dòng)動(dòng)臺(tái)可以用用來對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)施加各種種振動(dòng)激勵(lì)勵(lì)，輸入的的波形還包包括正弦波波、三角波波等規(guī)則波波，以及隨隨機(jī)的不規(guī)規(guī)則白噪聲聲波等。203．地震模擬擬振動(dòng)臺(tái)試試驗(yàn)的實(shí)施施與數(shù)據(jù)采采集地震模擬振振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)是一種高高速動(dòng)態(tài)試試驗(yàn)，試驗(yàn)驗(yàn)中采集的的數(shù)據(jù)主要要包括模型型結(jié)構(gòu)各測測點(diǎn)的加速度、位位移和應(yīng)變變。其中，最最重要的測測試數(shù)據(jù)是是各樓層的的加速度數(shù)數(shù)據(jù)。因?yàn)闉橥ㄟ^實(shí)測測的加速度度，可以推推算各樓層層所受的慣慣性力作用用。加速度度傳感器為為絕對(duì)傳感感器，可將將其直接安安裝在模型型結(jié)構(gòu)的各各個(gè)樓層位位置。為了了準(zhǔn)確地測測量模型結(jié)結(jié)構(gòu)基底的的加速度，，除在振動(dòng)動(dòng)臺(tái)臺(tái)面安安裝加速度度傳感器外外，在模型型結(jié)構(gòu)基底底也安安裝加速度度傳感器。。21位移傳感器器：為相對(duì)傳傳感器，在在振動(dòng)臺(tái)試試驗(yàn)中，要要設(shè)置位移移傳感器安安裝支架，，安裝支架架應(yīng)有足夠夠的剛度且且不受振動(dòng)動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的的影響。將將位移傳感感器固定在在安裝支架架上，測量量模型結(jié)構(gòu)構(gòu)與安裝支支架之間的的相對(duì)位移移。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)模型，可可直接采用用電阻應(yīng)變計(jì)計(jì)量測試驗(yàn)中中的應(yīng)變變變化。對(duì)于于混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)和砌體體結(jié)構(gòu)模型型，由于反反復(fù)受力的的特點(diǎn)，電電阻應(yīng)變片片很容易因因開裂而失失效。常采采用位移傳傳感器在一一定標(biāo)距下下的測量值值作為該標(biāo)標(biāo)距范圍內(nèi)內(nèi)的平均應(yīng)應(yīng)變。22由于試驗(yàn)速速度快，模模型結(jié)構(gòu)的的損傷和破壞壞過程的觀觀測和記錄錄應(yīng)由圖像像采集系統(tǒng)統(tǒng)自動(dòng)完成。地震模擬振振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)為破壞性性試驗(yàn)，希希望得到模模型結(jié)構(gòu)倒倒塌破壞時(shí)時(shí)的有關(guān)數(shù)數(shù)據(jù)，例如如，倒塌前前各樓層的的慣性力分分布。因此此，試驗(yàn)時(shí)時(shí)要采取可可靠的安全全措施，一一方面防止止人員受到到傷害，另另一方面，，還要保護(hù)護(hù)測量儀表表，避免不不必要的損損失。234、地震模擬擬振動(dòng)臺(tái)加加載過程加載程序有有一次性加載載和多次加載，選擇加載載程序由試試驗(yàn)?zāi)康膩韥泶_定。24一次性加載載：一般是先進(jìn)進(jìn)行自由振振動(dòng)試驗(yàn)，，測量結(jié)構(gòu)構(gòu)的動(dòng)力特特性。然后后輸入一個(gè)個(gè)適當(dāng)?shù)牡氐卣鹩涗?，，連續(xù)地記記錄位移、速度度、加速度度、應(yīng)變等動(dòng)力反應(yīng)應(yīng)，并觀察察裂縫的形形成和發(fā)展展過程，以以研究結(jié)構(gòu)構(gòu)在彈性、、彈塑性和和破壞階段段的各種性性能。這種加載過過程的主要要特點(diǎn)：可可以連續(xù)模模擬結(jié)構(gòu)在在一次強(qiáng)烈烈地震中的的整個(gè)表現(xiàn)現(xiàn)與反應(yīng)，，但是對(duì)試試驗(yàn)過程中中的量測和和觀察要求求較高(要求高速攝攝影或電視視攝像)，破壞階段段的觀測又又比較危險(xiǎn)險(xiǎn)，因此在在沒有足夠夠經(jīng)驗(yàn)的情情況下很少少采用這種種加載方法法。25多次加載：主要是將將荷載按結(jié)結(jié)構(gòu)初裂、、中等開裂裂和破壞分分成等級(jí)，，然后荷載載由小到大大逐級(jí)加載載和觀察。。多級(jí)加載載對(duì)結(jié)構(gòu)將將產(chǎn)生變形形積累的影影響。由于地震模模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)可以實(shí)時(shí)時(shí)地再現(xiàn)地地震作用過過程，因此此可以很好好地反映應(yīng)應(yīng)變速率對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)材料料強(qiáng)度的影影響。它的的缺點(diǎn)是：設(shè)備昂昂貴，不能能做大比例例模型試驗(yàn)驗(yàn)，不便于于試驗(yàn)全過過程觀測。。26三、結(jié)構(gòu)擬擬動(dòng)力試驗(yàn)驗(yàn)對(duì)于一個(gè)具具體的結(jié)構(gòu)構(gòu)或某一種種具體的結(jié)結(jié)構(gòu)形式，，發(fā)生地震震時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)受到的慣慣性力與結(jié)結(jié)構(gòu)本身的的特性相關(guān)關(guān)，地震模模擬試驗(yàn)的的就是要模模擬結(jié)構(gòu)受受到的這種慣性力力。如前所述述，地震模擬振振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)可以模擬結(jié)結(jié)構(gòu)遭遇的的地震作用用。但是，，受臺(tái)面尺尺寸和設(shè)備備能力所限限，地震模模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)試驗(yàn)中，，結(jié)構(gòu)模型型的尺寸往往往很小，，結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的局部性性能很難準(zhǔn)準(zhǔn)確模擬。。要解決這這一問題，，只有加大大結(jié)構(gòu)模型型的尺寸，，用其他方方式模擬結(jié)結(jié)構(gòu)受到的的慣性力。。27結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力力試驗(yàn)方法法就是用靜靜力加載的的方式來模模擬結(jié)構(gòu)受受到地震動(dòng)動(dòng)力作用的的一種試驗(yàn)驗(yàn)方法。281．結(jié)構(gòu)擬動(dòng)動(dòng)力試驗(yàn)方方法的基本本原理彈性單自由由度結(jié)構(gòu)體體系在地震震作用下的的運(yùn)動(dòng)微分分方程為：：分別為慣性性力、阻尼尼力和彈性性恢復(fù)力。。根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)動(dòng)力學(xué)，(1)式可以采用用杜哈美爾爾積分方法法求解。對(duì)對(duì)于非彈性性體系，例例如，混凝凝土開裂、、受拉鋼筋筋屈服等現(xiàn)現(xiàn)象使結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的恢恢復(fù)力與結(jié)結(jié)構(gòu)體系的的位移偏離離線性關(guān)系系。(1)式改寫為：：(2)(1)29如果已知非非彈性恢復(fù)復(fù)力的表達(dá)達(dá)式，也可可以采用逐逐步積分法法求解(2)式。前面介介紹的結(jié)構(gòu)構(gòu)低周反復(fù)復(fù)荷載試驗(yàn)驗(yàn)的目的之之一就是獲獲取結(jié)構(gòu)恢恢復(fù)力的滯滯回關(guān)系。。但對(duì)于一一個(gè)具體的的結(jié)構(gòu)，我我們并不知道結(jié)構(gòu)的非彈性恢復(fù)復(fù)力特征，要通通過計(jì)算了了解該結(jié)構(gòu)構(gòu)在地震作作用下的性性能，只能能根據(jù)已有有的試驗(yàn)結(jié)結(jié)果和理論論分析，假假設(shè)恢復(fù)力力模型，再再求解(2)式。顯然，，恢復(fù)力模模型的誤差差會(huì)直接影影響計(jì)算結(jié)結(jié)果。（2）30怎樣改善計(jì)計(jì)算精度呢呢?徹底消除恢復(fù)復(fù)力模型誤差差的思路就是是拋棄假設(shè)的恢恢復(fù)力模型，直接在試驗(yàn)驗(yàn)中量測結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的恢復(fù)復(fù)力。也就是是說，將結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)構(gòu)動(dòng)力分析直直接結(jié)合起來來，從硬件來來看，就是計(jì)計(jì)算機(jī)與試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)相結(jié)合來來得到結(jié)構(gòu)體體系的地震反反應(yīng)。31按照中心差分分法，上述位位移時(shí)程曲線線計(jì)算的遞推推格式如下：：將上式的差分分關(guān)系代入離離散的方程：：32試驗(yàn)直接得到到的結(jié)果是它它們們形成結(jié)構(gòu)的的位移時(shí)程曲曲線和結(jié)構(gòu)的的恢復(fù)力。332．多自由度結(jié)結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試試驗(yàn)方法多自由度結(jié)構(gòu)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)驗(yàn)方法與單自自由度擬動(dòng)力力試驗(yàn)方法在在原理上是相相同的，但結(jié)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程程為矩陣形式式：采用中心差分分法，得到遞遞推格式的解解答：34實(shí)際工程中，，很多結(jié)構(gòu)在在地震中發(fā)生生的振動(dòng)以其其基本振型為主。這類結(jié)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)設(shè)計(jì)可以采用用基底剪力法法。在對(duì)這類類結(jié)構(gòu)進(jìn)行擬擬動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)時(shí)，類似基底底剪力法，可可以將結(jié)構(gòu)等效為單自由由度體系，使試驗(yàn)控制制得到簡化。。35子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力力試驗(yàn)工程結(jié)構(gòu)在遭遭遇地震時(shí)，，往往只有結(jié)結(jié)構(gòu)的一部分分進(jìn)入非彈性性反應(yīng)階段。。利用結(jié)構(gòu)擬擬動(dòng)力試驗(yàn)的的特點(diǎn)，可以以只對(duì)結(jié)構(gòu)非非彈性反應(yīng)部部分進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)，而另一部部分結(jié)構(gòu)的彈彈性反應(yīng)可以以通過計(jì)算機(jī)機(jī)求解。36如圖框架－剪剪力墻結(jié)構(gòu)，，結(jié)構(gòu)底層的的剪力墻單元元在地震作用用下進(jìn)入非彈彈性反應(yīng)階段段。采用子結(jié)結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試試驗(yàn)方法，底底層剪力墻單單元為試驗(yàn)單單元，用3個(gè)作動(dòng)器對(duì)該該單元加載，，模擬底層剪剪力墻受到的的剪力、彎矩矩和軸力。結(jié)結(jié)構(gòu)其余部分分的動(dòng)力反應(yīng)應(yīng)通過計(jì)算機(jī)機(jī)程序求解。。將兩部分得得到的反應(yīng)在在結(jié)構(gòu)整體分分析程序中求求解，就可得得到整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)的地震響應(yīng)應(yīng)。37StructuralTestGeotechnicalTestatAnotherLabStructuralFESimulation1GeotechnicalFESimulation2TotalSystemPhysicalTestsNumericalSimulation子結(jié)構(gòu)構(gòu)混合合試驗(yàn)驗(yàn)383．偽動(dòng)動(dòng)力試試驗(yàn)步步驟（1）輸入入地面面運(yùn)動(dòng)動(dòng)加速速度地震波波的加加速度度時(shí)程程曲線線，加加速度度示值值隨時(shí)時(shí)間t的變化化而改改變，，為便便于計(jì)計(jì)算，，首先先將實(shí)實(shí)際地地震記記錄的的加速速度時(shí)時(shí)程曲曲線按按一定定時(shí)間間間隔隔數(shù)字字化，，即按按Δt劃分成成許多多微小小的時(shí)時(shí)間段段，可可以取取Δt為0.01，這樣樣就可可以用用數(shù)值值積分分方法法求解解運(yùn)動(dòng)動(dòng)方程程39（2）計(jì)算算下一一步的的位移移值采用中中心差差分法法求解解下一一步位位移。。（3）位移移值的的轉(zhuǎn)換換由加載載控制制系統(tǒng)統(tǒng)的計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)將第第n+1步的指指令位位移Ｘn+1轉(zhuǎn)換成成輸入入電壓壓，再再通過過電液液向加加載系系統(tǒng)控控制作作動(dòng)器器對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)加加載，，由作作動(dòng)器器用靜靜態(tài)的的方法法對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)施施加Ｘn+1位移。。40（4）量測測恢復(fù)復(fù)Fn+1即位移移值Xn+1對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)施加加的荷荷載，，通過過作動(dòng)動(dòng)器的的荷載載傳感感器測測得此此時(shí)恢恢復(fù)力力Fn+1。（5）計(jì)算算出反反應(yīng)全全過程程將Xn+1，F(xiàn)n+1數(shù)據(jù)代代入上上述算算式，，用同同樣方方法求求得Xn+2，進(jìn)行行加載載，求求得Xn+2位移下下的Fn+2，這樣樣如此此循環(huán)環(huán)，自自動(dòng)完完成全全過程程。414．結(jié)構(gòu)構(gòu)擬動(dòng)動(dòng)力試試驗(yàn)方方法的的誤差差分析析與地震震模擬擬振動(dòng)動(dòng)臺(tái)試試驗(yàn)相相比，結(jié)構(gòu)構(gòu)擬動(dòng)動(dòng)力試試驗(yàn)方方法的的主要要優(yōu)勢(shì)勢(shì)在于于結(jié)構(gòu)構(gòu)擬動(dòng)動(dòng)力試試驗(yàn)中中可以以采用用較大的的結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)?zāi)Ｐ托汀Ｗ咏Y(jié)構(gòu)構(gòu)擬動(dòng)力力試驗(yàn)驗(yàn)方法法的發(fā)發(fā)展，，進(jìn)一一步突突破結(jié)結(jié)構(gòu)模模型尺尺寸的的限制制。采采用大大的結(jié)結(jié)構(gòu)模模型甚甚至原原型結(jié)結(jié)構(gòu)尺尺寸可可以反反映地地震作作用對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件性能能和結(jié)結(jié)構(gòu)局局部構(gòu)構(gòu)造的的影響響，使使試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果更加加準(zhǔn)確確的反反映結(jié)結(jié)構(gòu)的的抗震震性能能。地地震模模擬振振動(dòng)臺(tái)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)的結(jié)結(jié)構(gòu)模模型尺尺寸受受到振振動(dòng)臺(tái)臺(tái)臺(tái)面面尺寸寸的限限制，，試驗(yàn)