振动台模型试验若干问题
超限高层建筑结构振动台试验模型设计的研究
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超限高层建筑结构振动台试验模型设计的研究!
钱德玲5 6张泽涵5 6戴启权5 6杨远威5 6蒋玉敏5 6钱礼平3
!5/合肥工业大学土木与水利工程学院" 合肥6374448# 3/安徽省建筑科学研究设计院" 合肥6374445$
66摘6要! 针对超限高层建筑高度高%层数多%整体结构复杂等特点"依据一致相似率对一超限高层建筑进行 振动台试验模型设计& 通过计算探讨超限高层建筑结构模型分别采用人工质量模型%忽略重力模型%欠人工质 量模型三种方式的合理性& 研究结果表明’欠人工质量模型的设计是合理可行的"可以通过附加人工质量来调 整加速度相似比至合理水平"以利于振动台试验的实施& 通过合理的配重模型设计"可以减小重力失真效应造 成的不利影响"从而使振动台试验更加准确地反映原型结构在地震作用下的动力响应和动力特性& 66关键词! 振动台试验# 超限高层建筑# 模型设计# 欠人工质量模型 66!"#’ $%&$’(%) *+,-.+/(%$0%(%%‘
地震模拟振动台及模型试验研究进展
地震模拟振动台及模型试验研究进展1. 本文概述随着城市化进程的加快和建筑工程技术的不断发展，地震灾害对人类社会的威胁日益凸显。
为了提高建筑结构的抗震能力，减少地震灾害造成的人员伤亡和经济损失，地震模拟振动台及模型试验研究成为了工程抗震领域的重要研究方向。
本文旨在综述地震模拟振动台及模型试验的研究进展，分析现有技术的优缺点，探讨未来发展趋势，为相关领域的研究和实践提供参考。
地震模拟振动台作为一种重要的试验设备，可以模拟地震波对建筑物的影响，为研究者提供一种可控、可重复的实验手段。
模型试验则是将实际建筑结构按比例缩小，通过模拟地震作用下的响应，来研究结构的抗震性能。
这两者的结合为抗震研究提供了强有力的技术支持。
本文首先介绍了地震模拟振动台的工作原理和技术特点，然后对近年来国内外在模型试验方面的研究进行了梳理，包括试验方法、试验对象和试验结果等方面的内容。
接着，本文分析了当前研究中存在的问题和挑战，如模型与原型之间的相似性、试验数据的准确性等。
本文探讨了地震模拟振动台及模型试验的未来发展趋势，包括技术革新、数据分析方法的改进以及与其他抗震技术的结合等方面。
2. 地震模拟振动台技术概述定义：地震模拟振动台是一种用于模拟地震作用的实验设备，通过在实验模型上施加特定的振动，来模拟地震时的地面运动。
原理：振动台通过驱动系统产生可控的振动波形，这些波形可以模拟实际的地震波形或特定的地震动参数。
综合模拟环境：结合温度、湿度等环境因素，进行更全面的地震模拟。
3. 地震模拟振动台的发展历程地震模拟振动台的发展可以追溯到20世纪初。
最初，地震模拟振动台主要用于建筑结构的抗震性能研究。
早期的振动台设备简单，只能模拟一维地震波，且模拟的地震波频率范围有限。
这些早期的尝试为后来的研究奠定了基础。
20世纪50年代，随着电子技术和材料科学的发展，地震模拟振动台进入了快速发展阶段。
这一时期的振动台设备开始能够模拟多维地震波，频率范围也得到扩大。
阻尼效应的振动台模型试验研究
ａｔｎ ａｉｎ．ｈ ｌ—ｏ ｒｓｅ ｔｕ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ＨＨＴ （ ｌｅ ｔ ｔｅ ｕ ｔ ｏ ａｆｐ ｗｅ ｐ ｃｒ ｍ ｔ ｏ ｎ Ｈｉ ｒ— ｂ
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成 品镀 锌 钢 丝 网 制 作． 中 ， 粒 混 凝 土 弹性 模 量 其 微
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应 的传感 器 布置 ， ３ 模型 试验 照片． 图 为 阻尼 比的计算 ， 分别 采用 自由衰 减 振 动方 法 、 白 噪声作 用 下 传 递 函数 的 修 正 半 功 率 谱 法 以及 基 于 ＨＨＴ（ ｌｅ－ ａ ｇＴ ａ ｓｏｍ） Ｈｉ ｒＨｕ ｎ ｒｎ ｆｒ 的参 数识别 方法 ． ｂ
振动台结构模型试验概述
【摘 要】 简述 了振动 台模 型试验 的意义及试验类型 、振动台的分类及相关技术 、试验模 型的模 型相似理论
对试验的影响 、相关试验 的步骤 以及设计 ，并结合 目前 的发展趋势对未来 的振动台技术作出简要展望。
【关键词】 振动台试验；模型相似理论；试验设计；振动台发展趋势
【中图分类号 】 ＴＵ３１１．３
z z z PsgiolePfrp
范耀 源等 ：振动 台结构模 型试验概述
８７
ＤＯＩ：１０．１３９０５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｄｗｊｚ．２０１６．０５．０３１
振 动 台 结 构 模 型 试 验 概 述
范耀 源 ， 罗宇 杰 ， 芦伟 鹏
（广 州 大 学 土木 工 程 学 院 ， 广 州 ５１０００６）
［７］ 尹 华 伟 ，汪 梦 甫 ，周 锡 元 ．结 构 静 力 弹 塑 性 分 析 方 法 的 研 究 和 改进 ［Ｊ］．工程力学 ，２００３，２Ｏ（４）：４５—４９．
【８］ 杨溥 ，李英 民，赖明 ．结构时程 分析法输入地 震波的选择控制 指标 ［Ｊ］．土木工程学报 ，２０００，３３（６）：３４—３７．
［２］ Ｃｈｏｐｒａ ＡＫ，Ｇｏｅｌ ＲＫ．Ａ ｍｏｄａｌ Ｐｕｓｈｏｖｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｔｏ ｅｓ·
ｔｉｍａｔｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｄｅｍａｎｄｓ ｆｏｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ：ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｅｖａｌ－
ｕａｔｉｏｎ［Ｒ］．Ｂｅｒｋｅｌｅｙ，ＣＡ：Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ． ＰＥＥＲ ２００１／０３，Ｐａｃｉｆ ｉｃ
［１］ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｓａｆｅｔｙ Ｃｏｕｎｃｉｌ．ＮＥＨＲＰ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｅｉｓ— ｍｉｅ Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ＦＥＭＡ 一２７３［Ｍ］．Ｆｅｄｅｒａｌ Ｅｍｅｒ－
振动台模拟试验方法标准
振动台模拟试验方法标准振动台模拟试验方法标准是指用振动台进行模拟试验时所遵循的一系列科学、合理、规范的操作步骤和指导原则。
该标准的制定旨在确保振动台模拟试验的可靠性、可重复性和准确性，为工程设计、产品改进和质量控制提供可靠的数据和评估依据。
一、振动台模拟试验方法概述振动台模拟试验是通过模拟真实环境中的振动条件，对产品或系统在振动环境中的性能、耐久性和可靠性进行评估。
它广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、机械制造等行业。
二、振动台模拟试验方法标准的制定依据1. 法规和标准要求：根据国家相关法规和标准要求，制定振动台模拟试验方法标准。
2. 行业经验和专家意见：借鉴行业经验和专家意见，结合实际情况，综合考虑制定振动台模拟试验方法标准。
3. 技术发展趋势：了解最新的技术发展趋势，对振动台模拟试验方法进行更新和改进。
1. 试验目的和范围：明确试验的目的，确定试验的适用范围。
2. 试验设备和工具：介绍振动台的基本结构和主要参数，确保振动台的准确性和可靠性。
3. 试验样本和标准要求：确定试验样本的选择标准和试验要求，确保试验结果的可比性和准确性。
4. 试验操作步骤：详细描述试验操作的步骤和要点，包括试验前的准备工作、样本的安装和调整、振动参数的设置、试验过程的监测与控制等。
5. 数据分析和结果评估：阐述试验数据的处理和分析方法，进行结果的评估和判定，提供科学的依据和建议。
6. 试验注意事项和安全要求：指出试验过程中需注意的问题和安全要求，确保试验人员的安全和试验设备的正常运行。
四、振动台模拟试验方法标准的应用举例1. 振动台模拟试验在航空航天领域的应用：例如，对飞机发动机零部件进行振动台模拟试验，以评估其性能和耐久性。
2. 振动台模拟试验在汽车工业的应用：例如，对汽车底盘系统进行振动台模拟试验，以评估其在不同地面路况下的可靠性和稳定性。
3. 振动台模拟试验在电子电气行业的应用：例如，对手机、电脑等电子产品进行振动台模拟试验，以评估其抗震性和抗摔性能。
振动台模型试验若干问题的研究共3篇
振动台模型试验若干问题的研究共3篇振动台模型试验若干问题的研究1振动台模型试验是一种用于研究振动和震动特性的实验方法。
这种方法在很多领域中得到广泛应用，包括机械工程、土木工程、航空航天工程、地震工程等。
振动台模型试验的目的是模拟真实的振动场景，通过实验数据分析和模拟计算，研究结构的振动和动态特性，为结构的设计和改进提供支持。
本文将就振动台模型试验的若干问题进行讨论。
1.振动台模型试验的原理振动台模型试验是一种模拟结构振动环境的实验方法。
实验过程中，试件被置于振动台上，并受到多频振动加载。
通过对振动台和试件所受振动力的测量，可以得到试件的动态响应和振动特性。
振动台模型试验的原理基于结构动力学的基本原理，利用振动力学和频域分析方法，对试件的振动特性进行测量和分析。
2.振动台模型试验的应用振动台模型试验被广泛应用于结构动力学研究领域。
它在机械工程、土木工程、航空航天工程、地震工程等领域中均得到广泛应用。
例如，振动台模型试验可以用于测量和评估建筑物的抗震性能，也可以用于研究飞机结构的振动和疲劳特性。
此外，振动台模型试验还可以用于研究地震波在土壤中的传播和反射规律，为地震安全性评估提供支持。
3.振动台模型试验的优缺点振动台模型试验作为一种实验方法，具有一定的优缺点。
其优点包括：可以模拟真实的振动场景，对结构的振动和动态特性进行测量和分析；可以通过实验数据验证和校准数值模拟结果；相对于全尺寸试件，试验成本和时间较低。
缺点包括：实验结果受到试件减模误差和边界效应的影响；振动台模型试验不能覆盖所有振动场景，例如不能模拟强地震等极端情况；振动台模型试验需要高精度的实验设备和复杂的数据处理方法。
4.振动台模型试验中的试件减模误差试件减模误差指试件在缩小比例后的几何形态和材料力学特性发生了一定程度的变化。
这种误差在振动台模型试验中非常关键，因为试件的尺寸和材料力学特性的准确度是测量结果的关键因素。
为了减小试件减模误差，研究者需要通过多种方法进行处理，例如增加试件的刚度和强度，利用实验数据进行校准等。
振动台模型试验
01建筑结构的整体模型模拟地震振动台试验研究，从模型的设计制作、确定试验方案、进行试验前的准备工作、到最后实施试验和对试验报告数据进行处理，整个过程历时较长、环节较多。
显然，预先了解和把握振动台试验的总体过程，做到有目的、有计划、有方法，才能较顺利地完成该项工作。
介绍将会按照以下顺序依此进行：1 模型制作2 试验方案3 试验前的准备4 实施试验5 试验报告6 试验备份021 模型制作振动台试验模型的制作，在获得足够的原型结构资料后，至少需要把握这样几个关键环节：（1）依据试验目的，选用试验材料；（2）熟读图纸，确定相似关系；（3）进行模型刚性底座的设计；（4）根据模型选用材料性能，计算模型相应的构件配筋；（5）绘制模型施工图；（6）进行模型的施工。
对上述各条的设计原则以及注意事项等，分述如下。
1.1 选用模型材料模型试验首先应明确试验目的，然后根据原型结构特点选择模型的类型以及使用材料。
比如，试验是为了验证新型结构设计方法和参数的正确性时，研究范围只局限在结构的弹性阶段，则可采用弹性模型。
弹性模型的制作材料不必与原型结构材料完全相似，只需在满足结构刚度分布和质量分布相似的基础上，保证模型材料在试验过程中具有完全的弹性性质，有时用有机玻璃制作的高层或超高层模型就属于这一类。
另一方面，如果试验的目的是探讨原型结构在不同水准地震作用下结构的抗震性能时，通常要采用强度模型。
强度模型的准确与否取决于模型与原型材料在整个弹塑性性能方面的相似程度，微粒混凝土整体结构模型通常属于这一类。
以上分析也显现了模型相似设计的重要性。
在强度模型中，对钢筋混凝土部分的模拟多由微粒混凝土、镀锌铁丝和镀锌丝网制成，其物理特性主要由微粒混凝土来决定，有时也采用细石混凝土直接模拟原型混凝土材料，水泥砂浆模型主要是用来模拟钢筋混凝土板壳等薄壁结构，石膏砂浆制作的模型，它的主要优点是固化快，但力学性能受湿度影响较大；模拟钢结构的材料可采用铜材、白铁皮，有时也直接利用钢材。
地铁车站结构振动台模型试验的研究
地铁车站结构振动台模型试验的研究【提要】：对地下铁道开展建立抗震设计方法的研究正逐渐得到人们的关注。
本文通过分析地下结构振动台试验的现状和难点，在此基础上进行地铁车站结构振动台模型试验。
利用振动台对地铁车站结构进行模型试验在国内尚属首次，试验工作的开展遇到许多困难，如模型箱的形式、模型土的配制方法及其动力特性、相似关系比的确定、传感器类型的选择与布置等。
针对这些困难逐一开展了研究，并提出了解决方法，试验结果表明本文提出的试验方法行之有效。
【关键词】：地下结构振动台试验模型试验地铁车站Abstract: To set up an. aseismic design method and its research for Metro project has won many concerns day by day .The paper by way of analysing the existing conditions， and problems of vibration stand test for underground structure， is to establish model test of vibration stand for Metro station structure.It is the first time in this country to make model test on Metro station structure on vibration stand，encountering much difficulty， such as the oattern of model box， model soil prescription， and its dynamic characteristics， to set up a similarity ratio， a selection of transponders and its arrangement. A Study is going on to tackle them one by one， resulting in offering respective solutions. The findings suggest the method proposed in the article is effective.Keywords: underground structure， vibration stand test， modeltest， metro station.1 引言目前世界各国对地下结构的抗震设计开展的研究还较少，如在我国的《地下铁道设计规范》（GB50157-92）中，对地下铁道的抗震设计还无具体规定。
大缩尺模型振动台试验误差分析
大缩尺模型振动台试验误差分析葛康;陈世鸣【摘要】Shaking table test is an important method to simulate building behavior under real earthquake.However,test errors inevitably occur during stage of test design,material selection and model manufacture,which can influence test results,especially in large-scale shaking table tests.This paper analysessome test errors of a 1/30 scale down shaking table test model through finite element method.Also the causes of test errors and the influences on the natural vibration characteristic and displacement response of model structure caused by the errors were studied respectively.%模拟地震振动台试验是模拟建筑结构在地震作用下真实响应的一种重要手段.但在振动台试验的设计、材料选用及模型制作阶段均存在着不可避免的误差,进而影响到试验的结果,尤其是在缩尺比例较大的试验中这种影响更为明显.针对一个1:30的缩尺模型结构进行了振动台试验,并在基于实测数据的基础上对试验中产生的误差进行分析,得到了误差对模型自振特性及位移响应的影响.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2017(033)005【总页数】8页(P154-161)【关键词】振动台试验模型;大缩尺;设计及制作;试验误差【作者】葛康;陈世鸣【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092【正文语种】中文随着现代复杂高层结构日益增多,尤其是不规则超限结构的增多,使得其抗震性能受到广泛的关注。
随机振动试验中常见问题及分析
随机振动试验中常见问题及分析作者：王东桥来源：《中国科技博览》2016年第10期[摘要]本文对随机振动试验中常见问题进行分析说明，并结合作者实际工作对随机振动试验中常见问题提出了解决方法。
[关键词]随机振动试验常见问题分析说明解决方法中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0020-011.引言产品在运输和实际使用中所遇到的振动一般都是随机振动，利用随机振动试验来考核产品才能更真实地反映产品对振动环境的适应性和考核其结构的完好性。
据统计，在作者所在实验室现场振动试验中，随机振动试验大约占有60%的比例。
且作者在实验室完成随机振动试验时，经常会遇到一些问题，例如：怎样才能选择合适的振动设备；怎样才能解决试验过程中超差中断问题等。
因此，如何克服随机振动试验中常见问题，保证试验顺利进行，是作者所关心的问题，也是当前必须解决的问题。
2.随机振动试验的参数计算及分析随机振动的试验条件由频率范围、加速度谱密度、加速度谱密度的频谱、总均方根加速度和试验持续时间等参数共同确定。
频率范围是指随机信号的有效频率成分的带宽。
加速度谱密度（或称功率谱密度）是指每单位频率上的能量，其单位为g2/Hz。
加速度谱密度的频谱是指随机振动能量在整个频率范围上的分布。
总均方根加速度是施加给产品的总能量的标志。
试验持续时间通常由试验目的和试验的能级等因素来确定，对于特别重要的产品也可根据其寿命来确定。
2.1 随机振动所需推力的计算随机振动所需推力通常指随机均方根推力，是表征随机振动总能量的统计参数。
计算公式如下：F=marms其中：m为运动系统的质量总和（动圈质量+试件质量+夹具质量+滑台滑板和连接件质量）；arms为随机振动的加速度总均方根，单位为m/s2。
由于试件是弹性体，所需推力用适合于刚体的公式计算，其结果只是一个估算。
按经验F应乘一个1.2系数。
即：FX=1.2F（FX应小于或等于所用振动台的额定推力）。
地震模拟振动台及模型试验研究进展
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２ 研究 的最新进展
２ １ 振动台本身的发展 ． 作为美国 Ｎ Ｅ Ｅ Ｓ计划的一部分 ， 加州大学圣 地亚哥分校 （ Ｃ Ｄ 于 ２０ Ｕ Ｓ ） ０４年安装 Ｍ Ｓ 司制 Ｔ公
维普资讯
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振动台模型试验
01建筑结构的整体模型模拟地震振动台试验研究，从模型的设计制作、确定试验方案、进行试验前的准备工作、到最后实施试验和对试验报告数据进行处理，整个过程历时较长、环节较多。
显然，预先了解和把握振动台试验的总体过程，做到有目的、有计划、有方法，才能较顺利地完成该项工作。
介绍将会按照以下顺序依此进行：1 模型制作2 试验方案3 试验前的准备4 实施试验5 试验报告6 试验备份021 模型制作振动台试验模型的制作，在获得足够的原型结构资料后，至少需要把握这样几个关键环节：（1）依据试验目的，选用试验材料；（2）熟读图纸，确定相似关系；（3）进行模型刚性底座的设计；（4）根据模型选用材料性能，计算模型相应的构件配筋；（5）绘制模型施工图；（6）进行模型的施工。
对上述各条的设计原则以及注意事项等，分述如下。
1.1 选用模型材料模型试验首先应明确试验目的，然后根据原型结构特点选择模型的类型以及使用材料。
比如，试验是为了验证新型结构设计方法和参数的正确性时，研究范围只局限在结构的弹性阶段，则可采用弹性模型。
弹性模型的制作材料不必与原型结构材料完全相似，只需在满足结构刚度分布和质量分布相似的基础上，保证模型材料在试验过程中具有完全的弹性性质，有时用有机玻璃制作的高层或超高层模型就属于这一类。
另一方面，如果试验的目的是探讨原型结构在不同水准地震作用下结构的抗震性能时，通常要采用强度模型。
强度模型的准确与否取决于模型与原型材料在整个弹塑性性能方面的相似程度，微粒混凝土整体结构模型通常属于这一类。
以上分析也显现了模型相似设计的重要性。
在强度模型中，对钢筋混凝土部分的模拟多由微粒混凝土、镀锌铁丝和镀锌丝网制成，其物理特性主要由微粒混凝土来决定，有时也采用细石混凝土直接模拟原型混凝土材料，水泥砂浆模型主要是用来模拟钢筋混凝土板壳等薄壁结构，石膏砂浆制作的模型，它的主要优点是固化快，但力学性能受湿度影响较大；模拟钢结构的材料可采用铜材、白铁皮，有时也直接利用钢材。
振动台试验(终极版)
一、前言模拟地震振动台可以很好地再现地震过程和进行人工地震波的试验，它是在试验室中研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法，这种设备还可用于研究结构动力特性、设备抗震性能以及检验结构抗震措施等内容。
另外它在原子能反应堆、海洋结构工程、水工结构、桥梁工程等方面也都发挥了重要的作用，而且其应用的领域仍在不断地扩大。
模拟地震振动台试验方法是目前抗震研究中的重要手段之一。
20世纪70年代以来，为进行结构的地震模拟试验，国内外先后建立起了一些大型的模拟地震振动台。
模拟地震振动台与先进的测试仪器及数据采集分析系统配合，使结构动力试验的水平得到了很大的发展与提高，并极大地促进了结构抗震研究的发展。
二、常用振动台及特点振动台可产生交变的位移，其频率与振幅均可在一定范围内调节。
振动台是传递运动的激振设备。
振动台一般包括振动台台体、监控系统和辅助设备等。
常见的振动台分为三类，每类特点如下：1、机械式振动台。
所使用的频率范围为1~100Hz，最大振幅±20mm，最大推力100kN，价格比较便宜，振动波形为正弦，操作程序简单。
2、电磁式振动台。
使用的频率范围较宽，从直流到近10000Hz，最大振幅±50mm，最大推力200kN，几乎能对全部功能进行高精度控制，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，只有极低的失真和噪声，尺寸相对较大。
3、电液式振动台。
使用的频率范围为直流到近2000Hz，最大振幅±500mm，最大推力6000kN，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，可做大冲程试验，与输出力（功率）相比，尺寸相对较小。
4、电动式振动台。
是目前使用最广泛的一种振动设备。
它的频率范围宽，小型振动台频率范围为0~10kHz，大型振动台频率范围为0~2kHz，动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度波形良好，适合产生随机波；可得到很大的加速度。
原理：是根据电磁感应原理设置的，当通电导体处的恒定磁场中将受到力的作用，半导体中通以交变电流时将产生振动。
高层隔震结构振动台试验模型设计的几个特殊问题
高层隔震结构振动台试验模型设计的几个特殊问题刘璐;周颖【摘要】随着隔震技术的发展，其在高层建筑结构中的应用得到了广泛的关注。
高层隔震结构在振动台试验模型设计时有诸多问题值得重视，这些问题将直接影响到振动台试验结果的准确性。
以西昌（9度区）某基础隔震高层框架－核心筒结构为原型结构，阐述了隔震结构振动台试验模型设计的基本流程和思路。
提出了高层隔震结构模型设计不同于普通结构模型设计的几个特殊问题，包括大质量底座在相似设计中的处理、隔震支座等效的数量问题以及试验模型周期的估算等，以期为今后隔震结构振动台试验模型设计提供一定的参考。
%With the development of base isolation,the high-rise isolated structure has been widely concerned. There are some significant problems in the model design of isolated high-rise structures,which have a great effect on the accuracy of shaking table test results.Based on a high-rise isolated structure in Xichang (seismic intensity 9),the basic process of the isolated model structure design for shaking table test is introduced.Some significant problems in the model design are presented,including the consideration of the massive base in the similitude design,simplification of the isolators and estimation of the model period.The solutions to the problems are useful for the future shaking table test model design of isolated structures.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P108-113)【关键词】高层结构;基础隔震;振动台试验;模型设计;相似理论【作者】刘璐;周颖【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092【正文语种】中文1 引言一些新型、复杂的结构形式，在理论分析还不完善或者超出了设计规范要求的情况下，往往需要通过试验对其抗震性能做合理的评估。
振动台虚拟仿真实验心得
振动台虚拟仿真实验心得
1. 实验前的准备：在进行振动台虚拟仿真实验之前，要确保自己对实验内容和目标有清晰的了解。
阅读实验指导书或相关文献，了解实验的目的、步骤和预期结果。
2. 仔细设置实验参数：在进行虚拟仿真实验时，需要根据实验要求设置合适的参数，例如物体的质量、初始位置、振动频率等。
正确设置参数能够更好地模拟实际物理现象，提高实验的准确性。
3. 观察和记录数据：在进行振动台虚拟仿真实验时，要仔细观察模拟物体的振动情况，并及时记录数据。
可以记录物体的位置、加速度、速度等关键参数，以便后续分析和比较。
4. 做好数据分析：完成实验后，要对数据进行仔细分析和比较。
可以通过绘制图表或使用其他合适的工具，来展示振动的特征和规律。
数据分析能够帮助我们深入理解实验结果，并从中得出结论。
5. 总结实验心得：在完成振动台虚拟仿真实验后，可以总结自己的实验心得。
可以思考实验过程中遇到的问题、解决方法以及改进的建议。
这有助于加深对振动台虚拟仿真实验的理解，提高实验技巧。
地震模拟振动台及模型试验研究进展_沈德建
第22卷第6期2006年12月结 构 工 程 师S t r u c t u r a l E n g i n e e r sV o l .22,N o .6D e c .2006地震模拟振动台及模型试验研究进展沈德建1,2 吕西林1(1.同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;2.河海大学土木工程学院,南京210098)提 要 在介绍振动台本身发展的基础上,分析了振动台试验研究内容的扩展、振动台模型试验动态相似关系研究进展、振动台试验方法的发展和振动台试验新的测量方法,提出了振动台模型试验中值得关注的一些问题。
关键词 振动台,模型试验,动态相似关系,试验方法R e s e a r c hA d v a n c e s o nS i m u l a t i n g E a r t h q u a k e S h a k i n gT a b l e s a n dMo d e l T e s tS H E ND e j i a n 1,2 L UX i l i n1(1.R e s e a r c hI n s t i t u t e o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g a n d D i s a s t e r R e d u c t i o n ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a ;2.I n s t i t u t e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ,H o h a i U n i v e r s i t y ,N a n j i n g 210098,C h i n a )A b s t r a c t T h e d e v e l o p m e n t o f s h a k i n gt a b l e i s i n d u c e df i r s t i nt h i s p a p e r .T h e e x p a n s i o n o f t h e r e s e a r c hs c o p e o f s h a k i n g t a b l e s i s a n a l y z e d .T h e d y n a m i c s i m i l i t u d e r e l a t i o n s h i p f r o md i f f e r e n t a u t h o r s i s c o m p a r e d a n d r e m a r k e d .T h e d e v e l o p m e n t o f t e s t i n g m e t h o d o n s h a k i n g t a b l e s a n d n e w m e t h o d o n a n a l y z i n g t h e r e s u l t i s a l s o p r e s e n t e d .S o m e v a l u a b l e q u e s t i o n s o n s h a k i n g t a b l e t e s t a r e i n d u c e d a n d m a y b e p a i d g r e a t a t t e n t i o nb y r e -s e a r c h e r s .K e y w o r d s s h a k i n g t a b l e ,m o d e l t e s t ,d y n a m i c s i m i l i t u d e r e l a t i o n s h i p ,t e s t i n g m e t h o d基金项目:国家自然科学基金重点项目(50338040)1 概 述结构振动台模型试验是研究结构地震破坏机理和破坏模式、评价结构整体抗震能力和衡量减震、隔震效果的重要手段和方法。
振动试验台的检查步骤 振动试验台常见问题解决方法
振动试验台的检查步骤振动试验台常见问题解决方法伴随着科学技术的进步和对于环境保护的日益重视，振动台已成为各大领域必不可少的环试设备之一、振动试验台的进展对环试行业起到了关键性的支撑作用，是我国工业领域创新和转型进展过程中的紧要科技环节和技术手段。
虽然近些年振动试验台行业进展呈现“井喷”态势，然而不少企业却面临创新困局。
业内人士分析，其zui紧要的原因在于企业缺乏创新导致山寨产品频发，在仪器仪表行业内侵权事件屡见不鲜，新产品上市不久山寨产品很快出来，这在很大程度上阻拦了企业对于仪器仪表的研发热诚。
另一方面，由于我国的核心技术与国外厂家相比还存在确定的差距，所以，用户更乐意花大价钱从国外采购设备，这无疑令我国本土仪器仪表陷入窘境。
想要更改目前的现在现状，专家给出了五点建议措施：一是加大市场销售力度，扩大市场占有率；二是加强高新技术引进，提高进展质量；三是加大技术创新力度，促进企业转型升级；四是建立信息共享平台，加强供需信息交流；五是强化企业内部管理，提升自身竞争力。
振动试验台模拟产品在于制造，组装运输及使用执行阶段中所遭逢的各种环境，用以鉴定产品是否忍受环境振动的本领，适用于电子、机电、光电、汽机车、玩具等各行各业的讨论、开发、品管、制造。
是您提高产品质量牢靠性的试验机，通常，对于刚刚到厂的设备我们都需要对它进行检查，那么，振动试验台的检查步骤又是怎样的呢？我们来认真了解一下。
（一）设备检查1、检查隔振机构位置，让振动台的磁钢处于合理位置；2、检查掌控仪信号激励输出线是否牢靠连接；3、假如作水平试验，依照设备的使用说明书相关内容将台体翻转至水平状态并作相应的检查；（二）振动试验台试件的安装1、打开气泵，手动调整中心气囊气压到中心位置；2、夹具，试件的安装严格依照试验任务书要求进行安装；3、传达室感器的安装严格依照试验任务书要求进行粘贴，并作为指定的用途；4、用相应的信号线将传感器连接到试验任务书指定的掌控仪通道；（三）振动试验台开机次序1、接通系统电源，确定增益开关处于复位位置，合上功放漏电断路开关；2、按试验任务收要求正确设定试验参数，并保存，假如调用试验数据必需检查试验设置是否与试验任务书一致；3、按下电源通按钮，风机启动后。
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国内外桩-土-结构相互作用模型试验概况
1.1 SPSI Tests in University of California,
Berkeley, USA
微粒混凝土强度与弹性模量关系
微粒混凝土强度与弹性模量关系
25000
弹性模量（MPa)
20000 15000 10000 5000 0 0.0 10.0 y = 471.46x R 2 = 0.9429 20.0 30.0 立方体强度（MPa) 40.0 50.0
微粒混凝土强度与弹性模量关系
微粒混凝土强度与弹性模量统计分析
据不完全统计，全世界共有模拟地震振 动台系统约近百套。 目前世界上最大的振动台为日本 NIED 的 15m×20m 六自由度振动台，承载能力 为1200t，将于2005年建成。 我国建成的模拟地震振动台约20套。 国内在建的最大的振动台为 6m×6m 三 向六自由度振动台。
全世界大型的模拟地震振动台统计 （台面负载>50t）(1)
模型材料研究
对于高层钢筋混凝土结构，动力模型材料 一般可由微粒混凝土、镀锌铁丝和铁丝网 制作而成，模型的物理特性主要由微粒混 凝土来决定。 经常采用铜、铝合金以及钢材来模拟钢结 构。
有时也采用有机玻璃制作整体结构模型。 桩土结构作用时，可采用砂、黏土甚至人 造复合土（或重塑土）模拟土体结构。
Flexible Wall Box
Shaking Table Model Tests of Soil-PileSuperstructure Interaction in Soft Clay
1.2 SSI Tests in Japan (1995-2000)
Large-scale Shear Box of the Simple Shear Type
2.50E+04
弹性模量(MPa)
2.00E+04 1.50E+04 1.00E+04 5.00E+03 0.00E+00 0
y = 1400.3x R 2 = 0.3033
5 10 立方体强度(MPa)
15
应力应变曲线
微粒混凝土应力应变曲线 1.200 1.000 0.800 0.600 0.400 0.200 0.000 0.00 1.00 2.00 应变比 Cm30 3.00 4.00
上海仙乐斯广场 重庆建设大厦 上海凯旋门大厦 浦东世茂滨江花园 广州天王中心 广州南航大厦 北京LG大厦 广州越秀大厦 高桥国际金融中心 上海星海大厦 广州国际金融大厦
上海东方明珠广播电视塔
浦东国际机场 候机楼
上海大剧院
浦东青少年活动中心 （平面U型，斜柱，双 塔楼）
&
The experiments are conducted using a 5 meter long by 1.2 meter wide soil-box that is 2 meters tall. It is constructed of steel with acrylic window panels in one side for viewing the soil movement. (2000-2001)
模板的使用 内模采用泡沫塑料，这种材料易成型、易
拆模，即使局部不能拆除，对模型刚度的 影响也很小；将内模切割成一定形状，形 成构件所需的空间布置，绑扎好钢筋后进 行浇筑，边浇边振捣密实，每一次浇筑一 层，次日安置上面一层的模板及配筋，重 复以上步骤，直到模型全部浇筑完成。
桩-土-结构相互作用模型箱的制备
（4）验证新型结构体系的抗震分析模型，为 发展新的结构抗震设计理论提供依据； （5）研究各种介质之间的相互作用问题，例 如结构与地基的相互作用、结构与流体的 相互作用、结构与散体的相互作用等等， 为认识这类问题的破坏机理、建立分析模 型和发展设计方法提供依据。
二、振动台模型试验技术的发展
随着经济的发展和世界各国对科技的不断 重视，以及世界上接连发生的几次破坏性 地震的惨痛教训，世界各国的地震工程研 究人员越来越认识到振动台试验的作用。 20世纪90年代以来振动台试验设备的建设和 在振动台上进行模型或原型结构或部件试 验研究进入了一个新的发展时期。
上海长寿商业广场 （大底盘双塔楼， 高位转换）
凯旋门大厦
星海大厦
北京LG大厦
上海交银金融大厦
上海九百城市广场
浦东香格里拉酒店扩建工程 浦东世茂滨江花园
广州天王中心
广州南航大厦
本项目研究获得广东省科技进步二等奖
广州越秀大厦
深圳商隆中心
南方电力调度中心枢 纽工程（广州）
短肢剪力墙住宅结构
广州国际金融大厦
模型动力相似理论
动力相似理论包括动力模型设计理论、 动力模型试验技术，以及用模型推算原型 结构性能等一系列理论与实践问题。
研究表明，对于弹塑性和极限强度模型 试验，若满足所有相似条件，则结构系统 的动力反应，可以相当精确地用缩尺模型 来模拟。
理论上完全相似的模型是难以实现的： （1）受振动台性能的限制 （2）受材料性能的限制 （3）不能实现对重力加速度的相似变换
Shaking Table Test of Reinforced Earth Retaining Wall with Shear Box
Shaking Table Test of Soil-Pile Interaction with Shear Box
1.3 joint test between
1.2 SSI Tests in Japan
1.3 SSI Tests in a joint research between Waseda Univ. and UCSD 1.4 SSI Tests in this Project（Tongji Univ.)
1.1 SPSI Tests in University of California, Berkeley, USA (1998)
微粒混凝土材料 对微粒混凝土进行了充分深入的研究，在模
型施工前，需要做微粒混凝土级配试验，以 确定具体的级配关系。 较高，对施工有特殊要求。
模型缩比较大时，构件尺寸较小，精度要求
微粒混凝土用较大的砂砾作为粗骨料代替普
通混凝土中的碎石，以较小粒径的砂砾作为 细骨料代替普通混凝土中的砂砾，具有数级 连续级配。 凝土相同。
振动台结构模型试验中 的若干问题
上海同济大学
一、振动台模型试验的意义
振动台结构模型试验是地震工程的主要研
究手段之一。
振动台模型试验具有以下的作用：
（1）研究结构的地震破坏机理和破坏模式， 评价结构的抗震能力； （2）研究结构中地震作用的分布，为检验 结构的抗震分析方法提供依据；
（3）寻找结构中可能存在的薄弱环节，为采 取有效的抗震措施提供依据；
中日合作项目—— 25吨 钢结构基础 组合隔震性能研究
基础研究项目——钢筋混凝土框架减隔 震性能研究
钢管拱桥结构抗震试验研究
非结构构件试验
玻化石幕墙抗震试验
四、振动台模型试验关键技术研究
模型动力相似理论 模型材料研究 模型制作技术 试验测试技术 数据分析与整理 模型试验结果在原型结构中的应用
屈服强度 极限强度 弹性模量 (MPa) (MPa) (MPa) 镀锌铁丝 286~330 375~460 2×105
白铁皮 275~305 350~400 2×105
材料
伸长率 (%) ~26
~20
紫铜
铝合5
3.3×104
~30
紫铜、铝合金、白铁皮
紫铜、铝合金、白铁皮用于模拟型钢；型
上海仙乐斯广场
砌体结构抗震性能研究
砌体结构地震倒 塌试验研究
底部两层框架砌体结 构抗震试验研究
桩土结构相互作用研究
国家自然科学基金 重点项目——桩土 结构相互作用研究
核安全壳抗震试验
95重点攻关项目— 快堆主钠池堆芯抗 震安全评价方法研 究（1996—2001）
结构控制试验
结构隔震技术研究
三菱重工 日本原子能工程试验 中心 英国GEC 前苏联HRI 日本PWRI 6×6 15×15 80 1000
4.3×4.3
6×6 8×8
100
50 300
日本科技厅防灾中心
6×6
75
中国模拟地震振动台统计(1)
设置部门 同济大学 哈尔滨工力所 中国水利科学研究院
台面尺寸(m)
最大试件(t) 25 20 20
钢截面采用弯制或焊制；
利用锡焊和螺丝将构件连接在一起； 紫铜、铝合金、白铁皮的材料特性变化较
大，可以根据模型设计时的不同要求来选 择，一般选弹性模量较低的材料。
砌体
对于砌体结构模型，则可采用专门制作的 小砌块来砌筑，模型材料的弹性模量、强 度等应按相似系数确定。 砂浆按相似关系调整，但其灰缝厚度不能 太小； 设计模型时应按砌体结构抗侧承载力建立 相似关系。
设置部门 东大生产技术所 日本电力研究所 日本国有铁道研究所
台面尺寸(m)
日本土木研究所 意大利ENEA 罗马尼亚建科院 日本科技厅防灾中心
10×2 6×6.5 12×8 12×8 6×8 16×16 7×7 15×15
最大试件 t 170 125 100 400 100 150 80 500
全世界大型的模拟地震振动台统计 （台面负载>50t）(2)
考虑主要的参数的相似要求，而对另一些 次要条件适当放松要求，以实现现有试验 条件下对原型结构较好的模拟。