结构动力特性分析

图8-2 控制位移的等幅加载制度图
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图8-3 控制位移的变幅等幅混合加载制度
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二、周期性反复静力加载试验
2）控制作用力加载法 控制作用力的加载制度如图8-1(b)所示。
3）控制作用力和控制位移的混合加载法 混合加载法是先控制作用力，一直加到屈服荷载，再用位
移控制。从转变为控制位移加载起，即按屈服位移值的倍数μ 值控制，直到结构破坏。
▪ 拟静力试验加载试验装置的基本组成部分为：反 力装置,加载器,试验台座。
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大型结构试验反力墙设备
二、周期性反复静力加载试验
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二、周期性反复静力加载试验
1．静力试验加载制度的分类 （1）单向反复加载 1）控制位移加载法 又可分为变幅加载、等幅加载和变幅等幅混合加载等方法。
a．变幅加载 控制位移的变幅加载如图8-1(a)所示。
（a）控制位移
（b）控制作用力
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图8-1 伪静力试验低周反复加载制度
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二、周期性反复静力加载试验
b．等幅加载 控制位移的等幅加载如图8-2所示：
c．变幅等幅混合加载 混合加载制度是将变幅、等幅两种加载制度结合起来，如
图8-3所示。
▪ 自振衰减曲线上两个相邻波峰之间即等于结 构自振周期。
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动力特性测定
1、自由振动法
拾振器
放大器
撞击
位移传感器
结
桥
构
盒
物
动态电阻 应变仪
光线 示波器
自由振动衰减量测系统
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2、共振法
▪ 共振法采用能产生稳态简谐振动的起振机或激振 器作为振源。
▪ 实验时，把激振器安装在结构适当位置，当逐渐 加大激振器的输出力量时，可以迫使结构产生周 期性的强迫振动。
脉动法：是通过测量建筑物的脉动反应波形来确 定建筑物的动力特性。
脉动信号的功率谱峰值对应着结构的固有频率。
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二、周期性反复静力加载试验
▪ 拟静力试验：周期性加载是指按一定的力或位移 周期性地反复或重复加载。
▪ 拟静力试验始于50年代后期、为确定构件和结 构的恢复力模型进行的。根据试验所得的荷载位 移关系曲线反映结构耗能能力的强弱，观察并研 究结构破坏机理。
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三、振动台试验
▪ 60年代末，先后在日本、美国开展振动台的 研制和试验。我国在60～70年代，建造部分 侧重于进行正弦波振动试验的振动台，80年 代建造了一批大、中型地震模拟振动台
▪ 试验目的：了解结构抗震性能、破坏机制、 验证计算模型的正确性
▪ 振动台组成：台体、激振器、控制系统、测 量记录系统、数据处理系统等部分。
第七章 结构动力特性分析
第一节 结构抗震试验方法简介 第二节 动力性能的一般特性 第三节 基本构件的动力特性 第四节 整体结构的动力性能 第五节 恢复力曲线模型 第六节 系统识别理论
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第一节 结构抗震试验方法简介
▪ 结构抗震试验的主要任务是构件或结构的动 力破坏机理与破坏特征，确定结构的动力特 性，为结构的动力理论模型提供基础。
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四、拟动力试验
▪ 地震模拟振动台试验由于台面尺寸和承载能力的限制，只能 进行小比例模型的试验，且彼此配重不足，不能很好满足相 似条件，特别是进入弹塑性阶段工作时，更不可能满足相似 条件，导致地震作用破坏形态失真；拟静力试验只能得到构 件或结构在反复荷载作用下的恢复力滞回特性，不能得到结 构地震反应全过程；而拟动力试验则是加载试验技术与计算 机技术相结合的当代先进的抗震试验方法，可以进行大比例 模型或足尺结构抗震试验，可慢速再现结构在地震作用下的 弹性一弹塑性一倒塌全过程反应，这是具有广泛发展前途的 抗震试验方法。
实用的方法通常有三种： 1、自由振动法 2、共振法 3、脉动法。
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动力特性测定
1、自由振动法
▪ 自由振动法利用阻尼振动衰减原理求取自振 特性。
▪ 该法借助一定的张拉释放装置或反冲激振器 使结构在一定的初位移（或初速度）状态下 开始自由衰减振动，通过记录振动衰减曲线， 便可利用动力学理论求出自振周期。
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四、拟动力试验
▪ 拟动力试验（又称为伪动力试验或计算机加载器联机试验），即是指计算机与试验机 联机对试件进行加载试验。
▪ 拟动力试验：把电液伺服试验装置与计算机 控制系统结合起来，利用加载试验给出结构 恢复力的实际数据，利用计算机数值分析技 术给出加载试验的逐步控制数据，为原型结 构模拟地震试验。
放大器
记录仪 相位计
共振法测量原理框图
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参数测定
共振时的 振动图形和共振曲线
衰减系数：
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1 2
2
由共振曲线 求阻尼系数和阻尼比
阻尼比：
0
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用共振法测建筑物振型
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Hale Waihona Puke Baidu
3、脉动法
脉动：由于人为活动和自然环境的影响，建筑物 在一般情况下都经常产生微幅振动（振动以微米 计）。这种微幅振动称之为建筑物的脉动。
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四、拟动力试验
输入地面运动加速度，计算下 一步的位移值，位移值的转换， 量测恢复力及位移值，由数据 采集系统进行数据处理和反应 分析。整个试验工作的流程是 连续循环进行的，全部由计算 机自动控制操作。拟动力试验 具有以下特点：拟动力试验在 整个数值分析过程中不需要对 结构的恢复力特性作任何假设， 这对于分析非线性的系统性能 特别有利。
▪ 在一定输出力量下，逐渐改变激振器的激振频率， 则可促成结构的共振反应。
▪ 通过测量结构振动反应的幅值，可以得到共振曲 线和振型曲线。
▪ 通过对共振曲线的分析，可以获得结构的自振频
2021率/3/8 和振型阻尼比
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2、共振法（振动荷载法）
功率 放大器
信号 发生器
激振器 频率仪
拾振器
放大器 试 放大器 件 放大器
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三、振动台试验
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交通银行大厦 振动台试验
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三、振动台试验
▪ 试验四个过程：结构自振特性的标定、线性 阶段的试验、非线性阶段的试验和极限破坏 试验。
▪ 技术难点在于如何处理试验模型与原型的相 似关系问题。
▪ 一般采取增加附加质量的方法来满足密度相 似要求。
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▪ 结构试验主要类型有：自振特性试验、周期 性反复静力加载试验、振动台试验和拟动力 试验。
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第一节 结构抗震试验方法简介（续一）
一、自振特性试验 二、周期性反复静力加载试验 三、振动台试验 四、拟动力试验
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一、自振特性试验
自振特性试验以获取或确定结构的 自振周期、振型和阻尼为目的。