浅析结构抗震分析试验方法

技术研发　ＴＥＣＨＮｏＬ０ＧＹ　ＡＮＤ　ＭＡＲＫＥＴ　浅析结构抗震分析试验方法　王立波，赵　军，高超鹏　（安阳工学院，河南安阳４５５０００）　摘要：近年来，从大量的震害来看，如何进一步分析建筑结构在地震作用下的破坏机理以及提升结构的抗震能力至关　重要，而作为评判结构抗震性能、研究其抗震破坏机理重要手段的结构抗震试验引起了关注。简要分析了当今的几种抗　震分析试验方法，以便为今后进一步研究提供理论基础。　关键词：抗震分析；拟静力；拟动力；振动台试验　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１５．０３．０３５　０　引言　从中确定结构的初始刚度值以及刚度退化的某些参数。在这　一我国是一个经常发生地震的国家，近年来更是频繁发生，　基础上，从强度、变形以及能量等方面来进一步确定结构的　而且震害相对来说都比较严重，因此分析地震作用下建筑结构　的破坏机理以及如何提升结构的抗震能力成为当前研究的一　个重要课题。而对于作为评判结构体系抗震性能、研究其抗震　破坏机理重要手段的结构抗震试验引起了广大学者的重视。　目前常用的抗震试验分析方法有拟静力试验法、拟动力试验法　抗震性能。此外，还可以通过结构试验来研究结构及构件的破　坏机理，以便为改善结构的抗震设计方法和改进结构设计的构　造措施提供有用的资料。　２拟动力试验方法　拟动力试验法最早可以上溯到１９６９年，那时是由日本学　以及地震模拟振动台试验方法等。　１　拟静力试验方法　者Ｍ．Ｈａｋｕｎｏ等人最先提出来的，用计算机和作动器联机来求　解动力方程，当时借用的是模拟计算机。直到１９７４年，Ｋ．Ｔａ．　结构的拟静力试验法（又称伪静力试验法）是一种采用控　制一定载荷或变形对试件来进行简单的加载，也可以进行低周　期反复加载，从而研究试件从弹性阶段开始，一直到破坏阶段　变化的方法。这一方法的加载速率相对来说很低，与结构自身　的基本周期相比，每一次加载的周期都比较大，实质上来说就　是近似的用静力加载来模拟地震作用，所以在试验中因加载速　ｋａｎａｓｈ采用数字计算机来代替模拟计算机，此时这一试验方法　在结构的弹塑性地震反应中得以发展。该方法的试验原理：在　选取合适的加速度时程曲线上，借用某一时刻下的地震加速度　数值或者是在试验的前一阶段过程中加载过后所测得的实际　恢复力，在结构振动方程的基础上，利用积分的数学方法来确　定试件在地震作用下这一时刻的位移大小，并对试件施加这一　计算出的位移，从而得到试件在这一时刻下的地震反应情况；　随后实测此时的恢复力，并将这一实测恢复力反加到构件的运　动方程中，来进行下一时刻的相应反应位移计算，并将得到的　率引起的应力、应变的变化速率问题对结果所产生的影响甚　微，可忽略不计。　结构的拟静力试验法是当前研究结构、构件受力和变形性　能应用的较为广泛的一种方法，几乎适用于研究各种结构、构　件的抗震性能。该方法试验的主要目的是确定结构在地震作　用下的恢复力特性，对构件恢复力建立适当的计算模型，利用　试验结果所绘制的滞回曲线，借助其所围面积来确定结构的等　效阻尼比，确定结构的自身消耗能力，绘出相应的骨架曲线并　新位移施加于试件上。如此反复，进行每一时刻的“位移计算　一施加该位移一实测结构的恢复力一反过来再计算位移”循环　过程，直到工作结束，完整的实现地震反应全过程，如图１　所示　图１　结构拟动力试验工作流程　拟动力与拟静力试验这两种试验方法在本质上是有很大　区别的，拟静力试验过程中的加载每一步目标（力或者位移）是　已知的，而拟动力试验的每一次加载目标是个未知量，它的确　定是通过上～步的测试和计算结果借助递推公式来完成的，这　一一于拟静力试验的所在之处。另外，这两种试验方法即使采用同　种电液伺服的加载系统来进行试验，选用试件形式、试验费　用和过程方面相差很小，但是输入的荷载形式和所得的试验结　果在本质上有很大的区别。　拟动力试验法集成了拟静力试验法和地震模拟振动台试　公式是在被测试试件离散动力方程的基础上得出的，也是优　技术与市场　２０１５年第２２卷第３期　技术研发　能，即使台面再现的波形不再是地震波而是其他种类的振动情　况，都可以采用这一试验法。因此，除了在房屋结构上应用外，　验两者的优点，结合了结构理论分析、计算方面的优点，因此，　自该方法提出以来，被广泛地应用于结构工程上。同时，这一　方法在自身的研究（如概念、方法、技术和设备等方面）也取得　了很大进展，应用领域方面也从起初的对结构本身的研究上进　一工业产品和设备以及桥梁、港口、水工等结构方面也可以借助　振动台进行试验。　４几种试验方法的对比（表１）　步延伸到了对结构相互作用、桥梁结构、土层地震反应分析、　多维多点地震输入以及设备抗震等方面的研究。这一方法之　所以能够推广及应用重点在于结构的恢复力可以直接从试件　试验方法　表１　几种试验方法的对比　试验对象　载荷　性质　荷载　形式　试验目的　上测得，而不需要再对其进行任何理论上的假设。　３地震模拟振动台试验方法　地震模拟振动台试验方法是一种把建筑物的试件模型放　在振动台上，利用驱动振动台来模拟地震时的作用大小，进而　来研究建筑物在地震作用下的适应能力的方法。在该试验过　传伪静力试验　构件或结构　静力　振动台试验　结构　简单　抗震性能　动力　地震渡　地震响应　程中，对于地震波采用加速度的序列方式存储在主控的计算机　中，借助某特定的数值积分法，求得位移值，并由计算机借助控　制器来控制液压伺服系统驱动台面，通过对台面进行多自由度　统拟动力试验　结构　失真的　静力　地震波　地震响应　动力　地震波　地震响应　理想拟动力试验　５结语　结构　控制及加载来进行模拟地震作用，见下图２所示。从进行的试　验中，对于大震作用下的抗震性能以及构件的破坏机理能够清　晰的了解，是当前试验中最为直接的一种试验方法。　总之，每一种试验方法都有各自的特点和一定的适用范　围，在结构的试验目的、试验对象以及荷载性质确定的基础上，　才能更加合理地选择试验方法以及试验设备，以便更好地研究　结构在地震作用下的破坏机理，从而进一步改善其抗震性能，　减小地震灾害。　参考文献：　［１］　王立波．考虑填充墙对钢筋混凝土框架结构影响的抗震　图２地震模拟振动台试验工作流程图　分析［Ｄ］．太原：太原理工大学，２０１２．　［２］　曹万林，庞国新．轻质填充墙异型枉边框架抗震性能研　究阴［Ｊ］．地震工程与工程震动，１９９７，１５（２）：１０６—１１．　作者简介：　王立波（１９８６一），男，河南安阳人，安阳工学院，硕士研究　生，助教。研究方向：结构工程。　该试验方法主要目的是：进一步确定结构体系在抗震方面　所采用的设计理论、方法和简化的计算模型是否准确，借助缩　尺模型进行的模拟振动试验来检验高层、超高层建筑结构的设　计和计算结果是否合理。另外，这一试验法在研究新型结构、　超限结构和具有隔震、减震装置结构的抗震性能方面得到了广　泛应用。换句话说，振动试验时只要是不超过振动台的最大功　（上接第６７页）　４结语　为防止第１次下钻出现管道堵塞现象，可带浆下钻，与总喷浆　量相比，应低于５０％，在下钻施工中应避免带水下钻施工。施　软土地基作为市政道路施工中的重要病害问题之一，其加　固技术水平的高低将直接影响到工程的整体质量，为防止任何　安全事故出现在软基施工中，相关部门及施工企业必须重视软　工中应选用低档操作进行第１次下钻与提钻作业，随后进行　提升。　基处理施工，根据施工现场的具体情况及当地自然、地质等条　件，再选择与之相适应的加固技术。水泥深层搅拌桩技术作为　软基处理的重要技术，在市政道路施工中得到了广泛地推广与　应用。　参考文献：　３）为达到施工要求，在桩底第１次提钻喷浆时应进行３０　Ｓ　的停留，随后进行桩端作业。水泥深层搅拌桩施工过程中，应　对喷浆与停浆时间进行严格控制。开钻施工后不能出现喷浆　中断现象，应连续作业。当存在喷浆量不够的情况，应严格遵　循相关施工规定，进行复喷作业。　［１］　魏海波，李江凤．探讨路基处理技术在软土地区城市道　路设计中的应用［Ｊ］．城市建筑，２０１４（４）．