抗震方法概述

题目：工程结构抗震实验方法

1. 概述

地震指地壳在内、外应力作用下，集聚的构造应力突然释放，产生震动弹性波，从震源向四周传播引起的地面颤动。从时间上看，地震有活跃期和平静期交替出现的周期性现象。从空间上看，地震的分布呈一定的带状，称地震带。地震常常造成严重的人员伤亡，还可能诱发海啸、滑坡等灾害。因此，在长期抵御地震灾害的过程中,人们认识到工程结构抗震试验是研究结构抗震性能的一个重要途径和方法。

由于地震发生前的不确定性和发生传播的不确定性,这个也使结构在地震反应也是不确定性的。所以结构抗震试验很大程度上是简化或者是将不确定性确定化,从而让试验可以实施。结构抗震试验大致分四个阶段:筹划、准备、加载、分析整理，筹划阶段是根据试验目标来确定方法，准备阶段是确定加载方式和加载制度，加载阶段即测点布置和采集数据，分析整理阶段即数据的常规和特殊分析。目前常用的结构抗震试验方法有:伪静力试验、拟动力试验、地震模拟振动台试验。

2. 常用结构试验方法

结构试验的任务是在试验对象上使用各种仪器设备，在荷载作用下，通过测量与结构工作性能有关的各种参数(变形、挠度、频率、振幅等)，从强度、刚度、抗裂性以及实际破坏形态来判断结构的实际承载能力。

2.1伪静力试验方法

伪静力试验是通过提前设计的荷载或位移模式对试验对象进行往复的加载，以此来得到试验对象的荷载—变形曲线的试验，它也称作低周往复加载试验，是结构抗震性能研究中应用最广泛的一种实验方法。优点是对设备的要求低、成本低，但是它根本缺点是不能反映地震时材料应变速率的影响。

伪静力试验量测项目和内容，一般宜包括下列各项：试验荷载值(开裂荷载、屈服荷载和极限荷载)和结构支承反力值；结构构件在每级荷载作用下的变形，包括挠度、位移、支座转角、曲率和剪切变形等；结构主体材料混凝土和砌体的应变；结构构件主筋和箍筋的应变；结构构件钢筋在锚固区的粘结滑移；裂缝宽度及分布形态。

2.1.1试件和传力设备

伪静力试验的对象有基本构件，如梁的受弯、偏压柱的抗剪；扩大构件，如框架、梁柱节点、砖石或砌块墙体；剪力墙和框架-剪力墙组合构件等。整体结构，砌体或混凝土整体房屋的真型或模型结构的低周反复加载试验。

试件的尺寸要根据试验要求、试验设备规模和试验成本来确定;试件的设置条件要与该构件在实际情况下的边界条件、受力状态和布置形式尽可能吻合。传力设备一般包括反力墙、反力地板、加载架等，根据试验的具体情况还需附加一些传力杆件等。传力设备应具备足够的强度、刚度和整体稳定性，同时还要具备满足试验要求的输出能力。

2.1.2加载制度和加载方式

试验加载制度指的就是试验运行时，荷载和加载时间的相互控制关系。对这种相互关系有影响的参数包括:加载速度、加载时间步长、分级荷载和加、卸载

循环次数等。单向往复加载试验的加载制度:变位移控制加载、变荷载控制加载和变荷载—变位移混合控制加载等方式。一般，通常采用变位移控制的加载制度，双向往复的加载制度比单项往复复杂，但有时为了精确模拟实际受力状态往往会采用双向同时加载。

2.2拟动力试验

拟动力试验是一种混合了加载、量测、数值计算等手段的试验方法。拟动力试验的基本思想是基于结构动力方程的数值计算过程。首先建立结构的离散模型，其次在试验进程当中采用逐步积分法求解其运动微分方程，并应当预先确定结构质量和粘滞阻尼;刚度在试验中是根据时间步长来实时测定的。对应时间间隔Δt，采用逐步积分法求得各个自由度的位移，然后通过作动器将对应自由度的位移施加于试件，试件因变形产生的恢复力由力传感器测得，根据这些参数确定刚度K，并循环往复直至地震动结束。

2.3地震模拟振动台

试验振动台试验是利用振动台装置进行的结构强迫振动试验的一种。2005年日本建成的15m×20m、承载能力1200t的振动台是当今世界最大规模的地震模拟振动台。通过地震模拟试验，可以测得不同结构的动力特性、地震响应、震害特征、破坏机理，可以验证结构本构关系、健康诊断技术、抗震加固技术等，为结构控制、地震工程、赈灾应急等的理论研究、工程应用和实际应用提供了丰富的试验数据。基本上由七大系统组成，即台面及支承导向系统、激振系统、控制系统、液压源系统、供电系统、量测系统和基础。各部分视地震模拟振动台建造成几个自由度而决定其所包含的组成内容。

3. 意义

随着社会经济的快速发展，我国城市现代化进程日益加快，建筑工程规模和数量得到了进一步的发展，人们十分重视建筑工程质量和安全问题，其中建筑结构的抗震设计作为建筑工程安全的基础保证之一，必须要做好抗震设计，才能够保证人身安全和财产安全。结构抗震试验是研究结构破坏的重要组成部分，它的特点是可以清晰直观的看到结构破坏的过程，并为理论模拟分析提供试验数据支

撑，是当今土木工程领域重要的研究方法。建筑工程作为社会的重要组成部分，其本身的质量和安全会直接影响到人们的人身安全和财产安全，必须要积极的结合先进的科学技术不断的优化和创新建筑工程结构的抗震设计，才能够提高抗震能力，将地震所引发的不良效果控制在最低的范围内，有助于我国和谐社会的构建。