振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

T/CECSXXX-202X

振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

TechnicalstandardforShakingTableTest

（征求意見稿）

中國(guó)XXX出版社

202X年北京

1總則

1.0.1為規(guī)范地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法，保證試驗(yàn)質(zhì)量、安全經(jīng)濟(jì)，制定本標(biāo)準(zhǔn)。

1.0.2適用于建筑物、構(gòu)筑物的地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，包括地震模擬振動(dòng)臺(tái)單臺(tái)

試驗(yàn)、地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣試驗(yàn)、子結(jié)構(gòu)地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、水下地震模擬

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。

1.0.3所采用的儀器設(shè)備，應(yīng)經(jīng)檢定機(jī)構(gòu)檢定或校準(zhǔn)，且在有效期內(nèi)。

1.0.4地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)

定。

3

2術(shù)語和符號(hào)

2.1術(shù)語

2.1.1試體testspecimen

地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的對(duì)象，是試驗(yàn)構(gòu)件、模型結(jié)構(gòu)的總稱。

2.1.2地震模擬振動(dòng)臺(tái)單臺(tái)試驗(yàn)shakingtabletest

通過單個(gè)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面對(duì)試體輸入地面運(yùn)動(dòng)，模擬地震對(duì)試體作用的抗震試

驗(yàn)，簡(jiǎn)稱為單臺(tái)試驗(yàn)。

2.1.3地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣試驗(yàn)multipleshakingtablestest

通過不少于2個(gè)地震模擬振動(dòng)臺(tái)模擬地震對(duì)試體的作用進(jìn)行的抗震試驗(yàn)，

簡(jiǎn)稱為臺(tái)陣試驗(yàn)。

2.1.4子結(jié)構(gòu)地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)substructureshakingtabletest

也稱地震模擬振動(dòng)臺(tái)混合試驗(yàn)，采用振動(dòng)臺(tái)對(duì)結(jié)構(gòu)擬研究部位進(jìn)行加載試

驗(yàn)，其余部分進(jìn)行數(shù)值模擬，兩部分通過變形協(xié)調(diào)和力平衡耦合的一種試驗(yàn)方

法，簡(jiǎn)稱為子結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。

2.1.5水下地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)underwatershakingtabletest

通過水下振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面對(duì)試體輸入地面運(yùn)動(dòng)，模擬涉水試體地震時(shí)受水體和

地震共同作用的抗震試驗(yàn)，簡(jiǎn)稱為水下振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。

2.1.6原型結(jié)構(gòu)prototypestructure

按施工圖擬建或已建成的結(jié)構(gòu)。

2.1.7模型結(jié)構(gòu)modelstructure

在原型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上選取原型結(jié)構(gòu)的全部或其中一部分按一定的相似關(guān)系設(shè)

計(jì)建成的結(jié)構(gòu)，包括足尺模型、縮尺模型、子結(jié)構(gòu)模型等。

2.1.8足尺模型fullscalemodel

尺寸、材料、邊界條件與原型結(jié)構(gòu)一致的模型結(jié)構(gòu)。

2.1.9縮尺模型scaledmodel

在幾何尺寸上將原型結(jié)構(gòu)按相似關(guān)系縮小制作的模型結(jié)構(gòu)。

2.1.10相似系數(shù)similaritycoefficient

模型結(jié)構(gòu)與原型結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)物理量比值。

4

2.1.11縮尺比scaleratio

模型結(jié)構(gòu)與原型結(jié)構(gòu)的幾何尺寸之比。

2.1.12彈性相似模型elasticsimilaritymodel

為研究在外界荷載或振動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的彈性性能，采用試驗(yàn)過程中

基本呈現(xiàn)勻質(zhì)彈性性能材料制作的與原型結(jié)構(gòu)相似的模型結(jié)構(gòu)。

2.1.13彈塑性相似模型elastic-plasticsimilaritymodel

為研究在外界荷載或振動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的彈塑性性能，用與原型結(jié)構(gòu)

相似材料制成的模型結(jié)構(gòu)。

2.1.14非完全相似誤差incompletesimilarityerror

部分相似系數(shù)未能滿足所產(chǎn)生的誤差。

5

2.2符號(hào)

2.2.1作用與作用效應(yīng)

——應(yīng)變；

——微應(yīng)變；

——應(yīng)力；

pw——水壓力；

P——?jiǎng)铀畨毫Γ?/p>

Cm——慣性力系數(shù)；

x——結(jié)構(gòu)加速度；

d——結(jié)構(gòu)位移。

2.2.2材料性能

E——彈性模量；

——質(zhì)量密度；

'——模型結(jié)構(gòu)質(zhì)量；

mm

ma——附加于模型結(jié)構(gòu)上的人工質(zhì)量；

mp——原型結(jié)構(gòu)質(zhì)量；

f——水體密度。

2.2.3幾何特性

L——幾何尺寸；

R——結(jié)構(gòu)迎水面寬度。

2.2.4地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)用符號(hào)

s——采樣頻率；

m——試體的最高頻率；

p——原型結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)值；

Ms

m——試體中傳感器的測(cè)量值；

Ms

p——原型結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)值誤差；

Es

m——試體中傳感器的測(cè)量誤差。

Es

6

2.2.5模型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)相似系數(shù)

Sa——加速度相似系數(shù)；

Sd——位移相似系數(shù)；

SL——幾何尺寸相似系數(shù)；

SE——彈性模量相似系數(shù)；

SEN——能量相似系數(shù)；

Sf——頻率相似系數(shù)；

SF——力相似系數(shù)；

Sg——重力加速度相似系數(shù)；

St——時(shí)間相似系數(shù)；

Sv——速度相似系數(shù)；

Sε——應(yīng)變相似系數(shù)；

Sσ——應(yīng)力相似系數(shù)；

Sρ——質(zhì)量密度相似系數(shù)；

'——等效質(zhì)量密度相似系數(shù)；

Sρ

Sυ——泊松比相似系數(shù)；

SA——面積相似系數(shù)；

SM——質(zhì)量相似系數(shù)；

SK——?jiǎng)偠认嗨葡禂?shù)；

SC——阻尼相似系數(shù)；

SR——測(cè)量物理量相似比；

SF-Vel——流體速度相似系數(shù)；

SF-Qua——流體流量相似系數(shù)；

SF-P——流體壓力相似系數(shù)；

SF-F——流體力相似系數(shù)；

SR——測(cè)量物理量相似系數(shù)；

SG——剪切模量相似系數(shù)；

Sμ——泊松系數(shù)相似系數(shù)；

Sτ——剪切應(yīng)力相似系數(shù)；

Sγ——剪應(yīng)變相似系數(shù)。

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3試體的設(shè)計(jì)與制作

3.1一般規(guī)定

3.1.1振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的作用一般包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試、結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試、結(jié)構(gòu)

抗震性能評(píng)價(jià)及結(jié)構(gòu)破壞模式探索等，如有特殊試驗(yàn)?zāi)康?，?yīng)在試驗(yàn)方案中予

以說明。

3.1.2振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)應(yīng)校核試驗(yàn)工況的最大加速度、最大速度、最大位移、頻率范

圍、最大傾覆力矩和最大偏心力矩等，不超過振動(dòng)臺(tái)的額定性能參數(shù)。

3.1.3在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)給出試體所在場(chǎng)地條件、結(jié)構(gòu)形式、幾何尺

寸等基本信息。

3.1.4采用模型或截取部分結(jié)構(gòu)作試體時(shí)，試體與原型結(jié)構(gòu)應(yīng)在主要特性方面滿

足相似條件。

3.1.5試體設(shè)計(jì)及制作應(yīng)滿足試驗(yàn)條件、吊裝設(shè)施、量測(cè)手段等要求。

3.1.6試體制作所采用主要材料應(yīng)進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，并應(yīng)符合現(xiàn)行相關(guān)國(guó)家標(biāo)

準(zhǔn)。

3.1.7模型試體材料重力密度不足時(shí)可采用均勻布置的附加質(zhì)量塊彌補(bǔ)。附加質(zhì)

量塊與試體豎向構(gòu)件之間應(yīng)留足夠間隙，避免二者碰撞。

3.1.8縮尺比過小導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果難以反映原結(jié)構(gòu)的破壞特征時(shí)，可采用子結(jié)構(gòu)振

動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法。

3.1.9縮尺模型加速度時(shí)程輸入?yún)?shù)，宜滿足幅值、頻譜成分和持續(xù)時(shí)間的相似

條件。如不能完全滿足相似條件，應(yīng)進(jìn)行非完全相似誤差分析。

3.2相似關(guān)系設(shè)計(jì)

3.2.1模型相似關(guān)系應(yīng)綜合試驗(yàn)?zāi)康?、尺寸效?yīng)、振動(dòng)臺(tái)性能、制作條件、實(shí)驗(yàn)

室條件和吊裝設(shè)施等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2.2試體的縮尺比應(yīng)綜合考慮試驗(yàn)條件，并符合下列規(guī)定：

1砌體試體縮尺比不宜小于1/4；

2振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)彈塑性相似模型的縮尺比不宜小于1/25；

3振動(dòng)臺(tái)彈性相似模型試驗(yàn)的縮尺比不宜小于1/100；

4子結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)試體縮尺比不宜小于1/4。

8

3.2.3模型試驗(yàn)應(yīng)按方程式分析法或量綱分析法建立相似關(guān)系，并應(yīng)符合下列規(guī)

定：

1當(dāng)模型與原型結(jié)構(gòu)在具同樣重力加速度效應(yīng)情況下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，宜按彈

塑性相似模型相似系數(shù)確定相似關(guān)系；實(shí)際試驗(yàn)時(shí)可采用人工質(zhì)量模擬的彈塑

性相似模型確定相似關(guān)系；當(dāng)受振動(dòng)臺(tái)承載能力限制時(shí)，可采用實(shí)用彈塑性相

似模型確定相似關(guān)系；

2對(duì)于可忽略重力加速度影響的模型，以及彈性相似模型，可按忽略重力

效應(yīng)的彈性相似模型的相似系數(shù)確定相似關(guān)系；

'

3人工模擬質(zhì)量的等效質(zhì)量密度的相似系數(shù)Sρ，應(yīng)按下列公式計(jì)算確定。

'

'mmma+

Sρ=3（3.2.3-1）

SmLp

'

式中：mm——模型結(jié)構(gòu)質(zhì)量；

ma——附加于模型結(jié)構(gòu)上的人工質(zhì)量；

mp——原型結(jié)構(gòu)質(zhì)量；

SL——幾何尺寸相似系數(shù)。

3.2.4水下振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)可增大模型結(jié)構(gòu)迎水面寬度和波高，以增大模型的動(dòng)水力

和波浪力，使其水動(dòng)力相似比與重力、彈性力等其他力的相似比保持一致。

3.2.5水下振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)時(shí)，宜滿足以下要求：

1在模型材料和幾何相似比確定的基礎(chǔ)上，確定等效密度相似比和加速度

相似比。對(duì)于需要滿足彈性力-重力相似準(zhǔn)則的試驗(yàn)，其加速度相似比為1；等

效密度相似比則應(yīng)根據(jù)彈性相似準(zhǔn)則計(jì)算；

2確定迎水面寬度。根據(jù)確定的幾何、等效密度以及加速度相似比，根據(jù)

式3.2.5-1確定模型的迎水面寬度R，使得水動(dòng)力相似比等于重力、彈性力等其

他力的相似比。

P=-CR2x(3.2.5-1)

4fm

式中：P——?jiǎng)铀畨毫Γ?/p>

Cm——慣性力系數(shù)；

9

R——結(jié)構(gòu)迎水面寬度，構(gòu)件在水中單向運(yùn)動(dòng)時(shí)，垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的

構(gòu)件寬度；

f——水體密度；

x——結(jié)構(gòu)加速度。

3.2.6土-結(jié)構(gòu)相互作用振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，應(yīng)綜合考慮多介質(zhì)模型材料性質(zhì)、模型制

作技術(shù)、模型箱邊界效應(yīng)、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)與測(cè)試能力等因素設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷南嗨?/p>

比。

3.3試體加工制作

3.3.1砌體模型制作需滿足下列要求：

1砌體結(jié)構(gòu)縮尺模型所用塊材，可采用特制縮尺塊材，也可用原型結(jié)構(gòu)所

用塊材切割成縮尺塊材；

2砌體結(jié)構(gòu)試體第一皮磚或砌塊與底梁之間、最上層磚或砌塊與頂梁之間

的水平灰縫砂漿強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)高于試體設(shè)計(jì)砂漿強(qiáng)度等級(jí)，且不應(yīng)低于M10。

3.3.2混凝土試體宜采用力學(xué)性能和骨料級(jí)配與原型結(jié)構(gòu)有相似性的混凝土。

3.3.3模型的鋼筋或鋼材應(yīng)符合相似性的要求，尚需滿足下列要求：

1采用光面鋼筋模擬帶肋鋼筋時(shí)宜作表面刻痕處理；

2當(dāng)采用調(diào)直處理的盤圓筋時(shí)，應(yīng)計(jì)入力學(xué)性能的影響；

3小比例縮尺模型的動(dòng)力試驗(yàn)可采用鋼絲、銅材等模擬原型結(jié)構(gòu)中的鋼筋、

鋼材。

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4試驗(yàn)加載

4.1一般規(guī)定

4.1.1振動(dòng)臺(tái)設(shè)備應(yīng)根據(jù)試體平面尺寸、高度、重心位置、加載加速度幅值、自

振頻率范圍等試驗(yàn)條件選用。

4.1.2當(dāng)選擇特定的振動(dòng)臺(tái)設(shè)備開展試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)確保試體設(shè)計(jì)與加載工況特性符

合振動(dòng)臺(tái)的性能指標(biāo)限制。

4.1.3振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣系統(tǒng)尚應(yīng)滿足以下要求：

1對(duì)于可移動(dòng)的振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣，應(yīng)在試驗(yàn)方案中明確各個(gè)子臺(tái)的布置位置；

2對(duì)于作動(dòng)器可拆裝的振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣系統(tǒng)，應(yīng)提供作動(dòng)器的布置方式。

4.1.4對(duì)于采取防水設(shè)施的水下振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)考慮防水設(shè)施對(duì)水體的擾

動(dòng)和對(duì)水中試體的動(dòng)力影響。

4.2設(shè)備要求

4.2.1振動(dòng)臺(tái)設(shè)備應(yīng)具有明確的功能參數(shù)指標(biāo)，包括臺(tái)面尺寸、振動(dòng)方向、自由

度數(shù)、最大負(fù)載、頻率范圍、最大功能曲線、額定偏心力矩、額定傾覆力矩和

控制方式等。

4.2.2振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)在工作頻率范圍內(nèi)應(yīng)具備足夠的波形再現(xiàn)精度，振動(dòng)臺(tái)的空臺(tái)

背景噪聲宜小于0.01g。正弦激勵(lì)下，振動(dòng)臺(tái)空載加速度波形失真度應(yīng)小于25%，

位移波形失真度應(yīng)小于5%；隨機(jī)振動(dòng)下，振動(dòng)臺(tái)空載加速度波形相關(guān)系數(shù)應(yīng)大

于95%，加速度峰值誤差應(yīng)小于10%。

4.2.3振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)具備完善的波形管理功能。應(yīng)具備白噪聲、人工波、正弦波

的生成，人工波、天然波、功率譜、反應(yīng)譜等目標(biāo)控制信號(hào)的導(dǎo)入、導(dǎo)出、顯

示與修改功能。

4.2.4振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)不宜對(duì)試體產(chǎn)生明顯沖擊，最大沖擊加速度不應(yīng)

超過0.1g，對(duì)于具有豎向運(yùn)動(dòng)分量的振動(dòng)臺(tái)，其升降過程中臺(tái)面偏轉(zhuǎn)角度不應(yīng)

超過0.5度。

4.2.5振動(dòng)臺(tái)控制系統(tǒng)宜具有與子結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)平臺(tái)良好的通信能力。

4.3試體安裝

4.3.1可采用吊裝、搬運(yùn)車平移等方式將試體移動(dòng)至振動(dòng)臺(tái)區(qū)域，試體移動(dòng)過程

11

中應(yīng)避免脫落、翻轉(zhuǎn)、磕碰、傾覆等。

4.3.2試體安裝時(shí)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面應(yīng)處于水平的停機(jī)位置，試體在振動(dòng)臺(tái)上應(yīng)當(dāng)居中

或?qū)ΨQ布置安裝。

4.3.3試體與振動(dòng)臺(tái)的連接應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，試體安裝孔應(yīng)具有足夠的

直徑，應(yīng)預(yù)留足夠的連接螺栓數(shù)量，連接螺栓宜采用扭矩扳手緊固，宜采取必

要的防松措施。

4.3.4對(duì)于浮放于振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面的小型試體，應(yīng)保證試體基底與臺(tái)面有可靠的接觸，

必要時(shí)可設(shè)置找平層或墊層。

4.3.5安裝于試體上的配重塊要與試體可靠連接，配重塊應(yīng)有間隔的安裝于試體

上，應(yīng)避免配重塊產(chǎn)生局部振動(dòng)。

4.3.6對(duì)于試驗(yàn)中可能產(chǎn)生倒塌或傾覆的試體，應(yīng)采取可靠的安全防護(hù)措施。

4.3.7不應(yīng)在振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行焊接作業(yè)。

4.4加載工況

4.4.1振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)用加速度時(shí)程按下列規(guī)定選?。?/p>

1當(dāng)試體所對(duì)應(yīng)的原型結(jié)構(gòu)具有明確的建設(shè)場(chǎng)地類別、抗震設(shè)防烈度和設(shè)

計(jì)地震分組時(shí)，宜根據(jù)原型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜選擇2-3條加速度時(shí)程；

2當(dāng)缺少必要的場(chǎng)地類別資料或?yàn)榱搜芯坎煌瑘?chǎng)地條件下的地震響應(yīng)規(guī)律

時(shí)，可每種場(chǎng)地類別選擇2-3條加速度時(shí)程；

3當(dāng)選擇人工擬合的加速度時(shí)程時(shí)，加速度時(shí)程的有效持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于

試體基本周期的10倍；

4加速度時(shí)程可選擇沿試體弱軸方向的單向振動(dòng)分量；對(duì)于質(zhì)量和剛度分

布明顯不對(duì)稱試體宜選擇雙向加速度時(shí)程；對(duì)于大跨度、長(zhǎng)懸臂及高層試體可

增加豎向加速度時(shí)程；

5地震加速度時(shí)程的最大幅值、時(shí)間步長(zhǎng)和持續(xù)時(shí)間應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3章模

型試驗(yàn)的相似比例進(jìn)行修正；

6對(duì)于振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣試驗(yàn)，進(jìn)行加速度時(shí)程選取和頻譜壓縮時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮不

同子臺(tái)位移、速度相似關(guān)系影響。

4.4.2試體的動(dòng)力特性宜采用白噪聲激勵(lì)法或正弦掃頻法測(cè)定。白噪聲和正弦掃

頻的頻段應(yīng)能覆蓋所關(guān)心的試體自振頻率范圍，加速度幅值宜小于0.1g，有效

12

持續(xù)時(shí)間不宜少于120s。

4.4.3當(dāng)采用錘擊法、初位移法等方法測(cè)試試體自振特性時(shí)，宜在試體安裝在振

動(dòng)臺(tái)前進(jìn)行，確需在振動(dòng)臺(tái)上測(cè)試的，應(yīng)考慮振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)特性對(duì)測(cè)試結(jié)果的影

響。

4.4.4振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的多次分級(jí)加載按照下列步驟進(jìn)行：

1輸入地震加速度幅值應(yīng)逐次遞增，加速度幅值的分級(jí)宜覆蓋多遇地震、

設(shè)防烈度地震和罕遇地震所對(duì)應(yīng)的加速度值；

2當(dāng)試體進(jìn)入非線性階段時(shí)，應(yīng)逐級(jí)增加輸入加速度幅值并宜采用典型工

況進(jìn)行試驗(yàn)，使試體由輕微損壞逐步發(fā)展到破壞階段；

3對(duì)試體進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)多次分級(jí)加載時(shí)，應(yīng)考慮多次加載對(duì)試體承載能力的

影響；

4當(dāng)試體可能發(fā)生性能退化和頻率改變時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)試體的自振特性進(jìn)行

復(fù)測(cè)。

4.4.5對(duì)于子結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，界面力的施加應(yīng)與振動(dòng)臺(tái)加載同步。

4.5加載控制

4.5.1振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)振動(dòng)臺(tái)控制參數(shù)和設(shè)置進(jìn)行檢查和確認(rèn)，確保控制系統(tǒng)

處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

4.5.2進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)前宜對(duì)加載加速度時(shí)程的加速度、速度和位移幅值和相位

進(jìn)行校核和檢查。

4.5.3對(duì)于多振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣系統(tǒng)，在試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面位移同步性能進(jìn)行確

認(rèn)。

4.5.4試驗(yàn)時(shí)應(yīng)及時(shí)測(cè)試試體的自振頻率，以掌握試體的損傷狀態(tài)，為進(jìn)一步的

試驗(yàn)加載提供依據(jù)。

4.5.5振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)過程中應(yīng)對(duì)試體連接和傳感器安裝狀態(tài)進(jìn)行隨時(shí)檢查，避免試

體松動(dòng)和傳感器掉落。

4.5.6當(dāng)采用帶負(fù)載迭代提升振動(dòng)臺(tái)波形再現(xiàn)精度時(shí)，應(yīng)考慮迭代對(duì)試體性能可

能產(chǎn)生的影響。

4.5.7子結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的開發(fā)和測(cè)試時(shí)應(yīng)避免對(duì)振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)造成不可恢復(fù)的更

改。

13

5試驗(yàn)量測(cè)

5.1一般規(guī)定

5.1.1振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)需量測(cè)試體的位移、速度、加速度、應(yīng)變反應(yīng)，按輸入地面運(yùn)

動(dòng)加速度過程在試體上描繪與記錄裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展，確定破壞部位和破壞形

式。量測(cè)傳感器的所有信號(hào)應(yīng)連續(xù)可靠輸入計(jì)算機(jī)或通過專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)

行數(shù)據(jù)采集和處理，量測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果由計(jì)算機(jī)終端顯示或其他輸出設(shè)備輸出。

5.1.2量測(cè)傳感器可采用接觸和非接觸方式，根據(jù)需量測(cè)物理量的精度、重要性

等要求，選取數(shù)字或模擬傳感器。

5.1.3量測(cè)儀器應(yīng)根據(jù)試體的動(dòng)力特性、動(dòng)力反應(yīng)、地震模擬振動(dòng)臺(tái)的性能以及

所需量測(cè)的參數(shù)選定。

5.1.4量測(cè)選用的各種儀器在試驗(yàn)前后均應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，以確保量測(cè)的精度和效果。

5.2量測(cè)儀器基本要求

5.2.1應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪x擇量測(cè)儀表，儀表量程宜為試體極限破壞計(jì)算值1.5倍，

分辨率應(yīng)滿足最小荷載作用下的分辨能力。

5.2.2位移量測(cè)儀表的標(biāo)識(shí)精度不宜大于所測(cè)總位移的0.2%，示值允許誤差應(yīng)

不大于滿量程的0.5%。

5.2.3應(yīng)變式量測(cè)儀表的精度、誤差和量程，宜滿足下列規(guī)定：

1各種應(yīng)變式傳感器標(biāo)識(shí)精度不宜大于2με，示值允許誤差不大于滿量程

的1.0%，量程不宜小于3000με；

2動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變量測(cè)裝置的標(biāo)識(shí)精度不宜大于1με。

5.2.4試體各量測(cè)值尚需滿足如下要求：

1應(yīng)采用自動(dòng)化動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行量測(cè)，采樣頻率不宜低于1kHz；

2應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)A/D接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，字長(zhǎng)不宜低于16位。

5.2.5量測(cè)儀器的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)大于60dB，量測(cè)信號(hào)分辨率應(yīng)小于需采集最小振

動(dòng)幅值的1/10。

5.2.6量測(cè)儀器的使用頻率范圍，其下限宜低于試驗(yàn)用地震記錄最低主要頻率分

量的1/10，上限應(yīng)高于最高有用頻率2倍分量值。

5.2.7開展倒塌破壞振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，宜采用非接觸式立體視覺測(cè)量，且應(yīng)變測(cè)量

14

最小分度值不宜大于50με。

5.2.8量測(cè)用傳感器尚需滿足以下條件：

1應(yīng)具有良好的抗沖擊性能，且便于安裝和拆卸；

2附著于試體上的傳感器，其重量和體積不應(yīng)影響試體的動(dòng)力特性；

3連接導(dǎo)線應(yīng)采用屏蔽電纜；

4輸出阻抗、輸出信號(hào)應(yīng)與記錄儀器或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)匹配；

5宜具有防塵、防潮、防電磁干擾性能。

5.2.9加速度、速度或位移傳感器及相應(yīng)的動(dòng)態(tài)量測(cè)配套儀表，應(yīng)根據(jù)需量測(cè)的

動(dòng)態(tài)參量確定。

5.2.10傳感器的橫向靈敏度應(yīng)小于0.05。

5.2.11數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)宜具備觸發(fā)采集功能，宜采用振動(dòng)臺(tái)時(shí)鐘觸發(fā)采集，以實(shí)

現(xiàn)與振動(dòng)臺(tái)采集信號(hào)同步。

5.2.12子結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，宜采用實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)完成數(shù)值模型實(shí)時(shí)求解、時(shí)滯

補(bǔ)償?shù)鹊挠?jì)算?？刹捎锚?dú)立的實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)完成，并應(yīng)與振動(dòng)臺(tái)控制系統(tǒng)之間

保持低延遲的數(shù)據(jù)傳輸。

5.2.13子結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)宜選用高精度反力測(cè)量裝置量測(cè)試體的反力。當(dāng)采用

實(shí)時(shí)子結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，實(shí)測(cè)反力應(yīng)能夠低延遲傳輸給實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)，并能與振動(dòng)

臺(tái)控制系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)同步。

5.2.14水下振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力試驗(yàn)中，布置于水下的傳感器應(yīng)為專用水下傳感器，或

進(jìn)行可靠的防水處理。

5.3量測(cè)設(shè)計(jì)

5.3.1量測(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)給出以下數(shù)據(jù)信息：

1以示意圖形式展示傳感器布設(shè)位置，對(duì)于特定位置的傳感器，配以文字

說明；

2傳感器的型號(hào)、規(guī)格（量程、靈敏度等）、數(shù)量等；

3需要用的數(shù)據(jù)線規(guī)格（線徑、芯數(shù)）、長(zhǎng)度和數(shù)量；

4使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通道類型、數(shù)量和模塊數(shù)。

5.3.2加速度傳感器布置數(shù)量和位置，應(yīng)根據(jù)量測(cè)實(shí)際需求、由傳感器數(shù)量和數(shù)

據(jù)采集通道數(shù)量等的情況綜合確定，其布置位置符合下列規(guī)定：

15

1宜優(yōu)先布置在加速度反應(yīng)較大且分布均勻的部位；

2宜在試體的底梁或底板上布置測(cè)點(diǎn)，以校驗(yàn)試體底部相對(duì)于臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)；

3整體結(jié)構(gòu)模型在試體頂部、模型體型或剛度發(fā)生變化的樓層宜加密布置，

其它樓層可根據(jù)需要，沿試體高度均勻布置；

4測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在樓層兩主軸方向的質(zhì)心處，當(dāng)需量測(cè)扭轉(zhuǎn)分量時(shí)，尚需在

樓層的端部布置測(cè)點(diǎn)。

5.3.3傳感器的選用與安裝需要注意：

1位移傳感器宜采用非接觸式儀表，應(yīng)布置在變形反應(yīng)較大的部位。當(dāng)采

用接觸式位移量測(cè)測(cè)試體位移時(shí)，固定于臺(tái)面或?qū)嶒?yàn)室地面上的儀表架應(yīng)有足

夠的剛度；

2應(yīng)變片應(yīng)布置在試體中受力復(fù)雜、變形較大的構(gòu)件或部位；

3傳感器與被測(cè)試體間應(yīng)粘結(jié)牢固，其連接導(dǎo)線也應(yīng)捆綁在試體上，在振

動(dòng)臺(tái)臺(tái)體邊緣部分的數(shù)據(jù)線應(yīng)留有足夠的冗余長(zhǎng)度，避免因振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)

線產(chǎn)生拉扯；

4傳感器與試體間尚應(yīng)使用絕緣墊隔離，且應(yīng)防止隔離墊與被測(cè)試體發(fā)生

諧振；

5傳感器量測(cè)儀表應(yīng)可靠接地，有源傳感器的供電設(shè)備，應(yīng)與傳感器連線

可靠屏蔽。

5.3.4試驗(yàn)的全過程宜以錄像作動(dòng)態(tài)記錄。對(duì)于試體主要部位的開裂、失穩(wěn)屈曲

及破壞情況，宜拍攝照片并作出記錄。

5.3.5量測(cè)儀器精度應(yīng)與縮尺后模型進(jìn)行匹配，以避免縮尺后模型響應(yīng)變化超過

了儀器工作范圍。

5.3.6兩點(diǎn)間相對(duì)位移的測(cè)量宜采用直接量測(cè)法。

5.3.7動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集應(yīng)消除混疊影響。可采用抗混濾波器和提高采樣頻率的方法。

1應(yīng)采用具有抗混濾波器的量測(cè)儀表，對(duì)信號(hào)進(jìn)行抗混濾波；

2不具備抗混濾波功能的量測(cè)儀表，應(yīng)根據(jù)試體的振動(dòng)頻率范圍設(shè)定動(dòng)態(tài)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集頻率，除應(yīng)滿足采樣定理，即：

sm2(5.3.7-1)

式中：s——采樣頻率；

16

m——試體的關(guān)注的最高頻率。

之外，應(yīng)盡可能提高A/D采樣率，以便于后期數(shù)字濾波和重采樣，降低混疊影

響。

5.3.8應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)信號(hào)的性質(zhì)選擇合適的窗函數(shù)解決頻率泄漏問題。

17

6試驗(yàn)結(jié)果處理與評(píng)價(jià)

6.1一般規(guī)定

6.1.1對(duì)采用不同的地震加速度記錄和最大地震加速度完成的試驗(yàn)，均應(yīng)對(duì)試驗(yàn)

數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要包括下列內(nèi)容：

1試體各層質(zhì)心主方向上的加速度、速度、位移時(shí)程曲線；

2利用測(cè)量數(shù)據(jù)分析獲得試體的頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力放大系數(shù)等信

息；

3根據(jù)數(shù)據(jù)獲得試驗(yàn)時(shí)程曲線；

4根據(jù)位移數(shù)據(jù)獲得試體的層間位移（角）分布圖；

5根據(jù)加速度數(shù)據(jù)獲得試體的慣性力沿高度的分布圖。

6.1.2結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試應(yīng)保證測(cè)試前后結(jié)構(gòu)狀態(tài)不變，不應(yīng)對(duì)試體造成損傷。

6.2數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)

6.2.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析前，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行下列處理：

1參照《正態(tài)樣本離群值的判斷和處理》GBT4883對(duì)無效數(shù)據(jù)進(jìn)行辨別和

篩除；

2根據(jù)傳感器的標(biāo)定值及應(yīng)變計(jì)的靈敏度系數(shù)等對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；

3根據(jù)試驗(yàn)情況和分析需要，采用濾波處理、零均值化、消除趨勢(shì)項(xiàng)等減

小測(cè)量誤差的措施；

4根據(jù)相似系數(shù)確定原型結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)位置處的反應(yīng)值：

m

pMs

Ms=（6.2.1-1）

SR

m

式中：Ms——試體中傳感器的測(cè)量值；

p

Ms——原型結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)值；

SR——測(cè)量物理量相似比。

6.2.2試體的位移與加速度反應(yīng)宜分別通過位移傳感器與加速度傳感器測(cè)量。當(dāng)

由加速度、速度測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算位移值時(shí)，應(yīng)進(jìn)行消除趨勢(shì)項(xiàng)和濾波處理。

6.2.3在進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果絕對(duì)誤差分析時(shí)，應(yīng)考慮相似系數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)誤差的放大或縮

小作用：

18

m

pEs

Es=（6.2.3-1）

SR

m

式中：Es——試體中傳感器的測(cè)量誤差；

p

Es——原型結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)值誤差；

SR——測(cè)量物理量相似系數(shù)。

6.2.4當(dāng)采用白噪聲激勵(lì)確定試體的動(dòng)力特性，應(yīng)根據(jù)試體實(shí)際情況在時(shí)域或頻

域中求取動(dòng)力特性。

6.2.5結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試的時(shí)域數(shù)據(jù)處理應(yīng)符合下列規(guī)定：

1對(duì)記錄的測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)漂移、記錄波形和記錄長(zhǎng)度的檢驗(yàn)；

2試體的自振頻率可在記錄曲線上比較規(guī)則的波形段內(nèi)取有限個(gè)周期的平

均值；

3試體的阻尼比可按自由衰減曲線求得，穩(wěn)態(tài)正弦激振時(shí)可根據(jù)實(shí)測(cè)后的

共振曲線采用半功率點(diǎn)法計(jì)算確定。

6.2.6結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試的頻域數(shù)據(jù)處理應(yīng)符合下列規(guī)定：

1頻域數(shù)據(jù)處理時(shí)的采樣間隔應(yīng)符合采樣定理的要求；

2頻域中的數(shù)據(jù)應(yīng)采用濾波、零均值化方法進(jìn)行處理；

3試體的自振頻率可采用自功率譜分析或傅里葉譜分析方法求得；

4試體的阻尼比宜采用自相關(guān)函數(shù)分析、曲線擬合法或半功率點(diǎn)法確定；

5試體的振型宜采用自功率譜分析、互功率譜分析或傳遞函數(shù)分析方法確

定；

6對(duì)于復(fù)雜試體的測(cè)試數(shù)據(jù)，宜采用譜分析、相關(guān)分析、傳遞函數(shù)分析和

相干分析等方法進(jìn)行分析。

6.2.7由振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)獲得試體在不同加速度輸入下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)及試驗(yàn)現(xiàn)象，可依

據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定評(píng)價(jià)建筑物、構(gòu)筑物及其子結(jié)構(gòu)的抗震性能。

6.2.8采用縮尺模型進(jìn)行原型結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)將測(cè)量結(jié)果根據(jù)設(shè)計(jì)相似系數(shù)

換算為原型結(jié)構(gòu)相應(yīng)數(shù)值，并結(jié)合非完全相似誤差分析，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

19

7安全措施

7.1一般規(guī)定

7.1.1在試體安裝、試驗(yàn)、拆除過程中，應(yīng)做好安全防護(hù)措施，避免試體破壞造

成人員傷亡和設(shè)備損壞。

7.1.2振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方案中應(yīng)有安全防護(hù)措施，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置必要的安全防

護(hù)警示標(biāo)識(shí)。

7.1.3實(shí)驗(yàn)室應(yīng)制定吊車安全操作規(guī)程，試體的吊裝、加載設(shè)備的安裝及運(yùn)輸過

程應(yīng)遵守吊車安全操作規(guī)程。

7.1.4試驗(yàn)中應(yīng)遵守儀器儀表和設(shè)備的安全操作規(guī)定。

7.1.5對(duì)于試驗(yàn)中可能產(chǎn)生破壞的試體應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施。

7.2具體措施

7.2.1振動(dòng)臺(tái)試體安裝、拆除時(shí)應(yīng)做好工作人員、儀器設(shè)備的安全防護(hù)。

7.2.2試體與臺(tái)面的連接應(yīng)經(jīng)過必要的受力校核，確保連接部位安全可靠。

7.2.3非試驗(yàn)期間，振動(dòng)臺(tái)與基坑間隙應(yīng)注意覆蓋保護(hù)。

7.2.4水下振動(dòng)臺(tái)的激振器區(qū)域應(yīng)具備漏水監(jiān)測(cè)功能及多重防泄漏能力，且應(yīng)有

漏水緊急預(yù)案。

7.2.5電子試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試儀器應(yīng)可靠接地。

7.2.6振動(dòng)臺(tái)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有不間斷電源。

7.2.7振動(dòng)臺(tái)控制系統(tǒng)應(yīng)具備指令信號(hào)與觀測(cè)信號(hào)的超限檢查功能。當(dāng)臺(tái)面反應(yīng)

超過限位幅值時(shí)，應(yīng)有自動(dòng)停機(jī)的功能，還應(yīng)具有可靠的手動(dòng)急停設(shè)置。急停

功能應(yīng)考慮物理聯(lián)動(dòng)的邏輯順序。

7.2.8振動(dòng)臺(tái)控制系統(tǒng)應(yīng)有各種故障的報(bào)警指示裝置，試驗(yàn)系統(tǒng)與振動(dòng)臺(tái)基坑可

能的碰撞點(diǎn)處應(yīng)設(shè)有緩沖消能裝置。

7.2.9試驗(yàn)時(shí)試體外圍應(yīng)設(shè)置防止附加配重塊移位或甩出傷人的防護(hù)網(wǎng)、防護(hù)擋

板等。

7.2.10試驗(yàn)時(shí)宜利用實(shí)驗(yàn)室的吊車通過吊鉤及鋼纜繩與試體相連，或在試體外

圍設(shè)置防護(hù)鋼架，避免試驗(yàn)過程中試體倒塌造成設(shè)備損壞。

7.2.11試驗(yàn)加載過程中，所有人員不應(yīng)進(jìn)入標(biāo)識(shí)的危險(xiǎn)區(qū)。

7.2.12試驗(yàn)結(jié)束后的吊裝方案，應(yīng)考慮試體破壞造成的安全影響。

20

用詞說明

1為了便于在執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)條文時(shí)區(qū)別對(duì)待，對(duì)要求嚴(yán)格程度不同的用詞說

明如下：

1）表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的用詞：

證明詞采用“必須”；反面詞采用“嚴(yán)禁”。

2）表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的用詞：

證明詞采用“應(yīng)”；反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。

3）表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先先這樣做的用詞：

證明詞采用“宜”；反面詞采用“不宜”。

4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。

2條文中指明應(yīng)按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的寫法為：“應(yīng)符合……的規(guī)定”或

“應(yīng)按……執(zhí)行”。

21

引用標(biāo)準(zhǔn)名錄

1《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011

2《建筑抗震試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程》JGJ101

3《液壓振動(dòng)臺(tái)》GB/T21116

4《電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)》GB/T13310

5《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50129

6《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081

7《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》GB/T228.1

8《正態(tài)樣本離群值的判斷和處理》GBT4883

22

中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

T/CECSxxx-20xx

條文說明

23

制定說明

本標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，編制組進(jìn)行了廣泛的調(diào)查研究，參考了地震模擬振動(dòng)

臺(tái)試驗(yàn)相關(guān)的已有研究成果和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并通過試驗(yàn)和工程實(shí)踐總結(jié)了關(guān)于地

震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的操作、評(píng)價(jià)方法。

為便于廣大技術(shù)和管理人員在使用本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)能正確理解和執(zhí)行條款規(guī)定，

《振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》編制組按章、節(jié)、條順序編制了本標(biāo)準(zhǔn)的條文說

明，對(duì)條款規(guī)定的目的、依據(jù)以及執(zhí)行中需注意的有關(guān)事項(xiàng)等進(jìn)行了說明。本

條文說明不具備與標(biāo)準(zhǔn)正文及附錄同等的法律效力，僅供使用者作為理解和把

握標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參考。

24

目次

1總則..........................................................................................................................26

2術(shù)語和符號(hào)..............................................................................................................29

3試體的設(shè)計(jì)與制作..................................................................................................30

3.1一般規(guī)定.......................................................................................................30

3.2相似關(guān)系設(shè)計(jì)...............................................................................................32

3.3加工制作.......................................................................................................37

4試驗(yàn)加載..................................................................................................................39

4.1一般規(guī)定.......................................................................................................39

4.2設(shè)備要求.......................................................................................................40

4.3試體安裝.......................................................................................................41

4.4加載工況.......................................................................................................43

4.5加載控制.......................................................................................................44

5試驗(yàn)量測(cè)..................................................................................................................46

5.1一般規(guī)定.......................................................................................................46

5.2量測(cè)儀器基本要求.......................................................................................46

5.3量測(cè)設(shè)計(jì).......................................................................................................47

6試驗(yàn)結(jié)果處理與評(píng)價(jià)..............................................................................................50

6.1一般規(guī)定.......................................................................................................50

6.2數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)...........................................................................................50

7安全措施..................................................................................................................53

7.1一般規(guī)定.......................................................................................................53

7.2具體措施.......................................................................................................53

25

1總則

1.0.1本標(biāo)準(zhǔn)編制的目的是在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)有統(tǒng)一的試驗(yàn)

準(zhǔn)則，保證試驗(yàn)的質(zhì)量和測(cè)試結(jié)構(gòu)的一致性與可靠性。

1.0.2本條規(guī)定了本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，主要針對(duì)工業(yè)與民用建筑物和一般構(gòu)筑物

進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)是指用地震模擬振動(dòng)臺(tái)對(duì)試體

進(jìn)行加載以獲取其動(dòng)力特性和動(dòng)力反應(yīng)的試驗(yàn)，用于判別和鑒定結(jié)構(gòu)的抗震性

能和能力，以及驗(yàn)證結(jié)構(gòu)抗震分析結(jié)果。試驗(yàn)對(duì)象可以是結(jié)構(gòu)構(gòu)件、局部試體、

整體結(jié)構(gòu)的縮尺模型或?qū)嶋H結(jié)構(gòu)。本標(biāo)準(zhǔn)也適合于隔震、減震產(chǎn)品的抗震性能

測(cè)試，在進(jìn)行隔震、減震產(chǎn)品抗震性能測(cè)試時(shí)，尚應(yīng)滿足現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

對(duì)于核電、通訊、機(jī)電等設(shè)備產(chǎn)品的抗震性能試驗(yàn)，應(yīng)按相關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求

進(jìn)行試驗(yàn)。

地震模擬振動(dòng)臺(tái)單臺(tái)系統(tǒng)可由圖1所示的組成部分組成。

試驗(yàn)對(duì)象

臺(tái)面

激振器激

振

激振器系

統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集

油源系統(tǒng)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)

圖1地震模擬振動(dòng)臺(tái)組成示意圖

地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣系統(tǒng)可由圖2所示的組成部分組成，其由多臺(tái)小型振

動(dòng)臺(tái)組成，可有效且經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行大尺寸、多跨、多地震輸入的結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)，

26

其可根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況選擇不同的臺(tái)面連接方式，以實(shí)現(xiàn)不同功能的臺(tái)陣系統(tǒng)。

圖2地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣組成示意圖

子結(jié)構(gòu)地震模擬振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)可由圖3所示的組成部分組成，其試體是取整

體結(jié)構(gòu)的一部分（子結(jié)構(gòu)），該部分結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)過程中進(jìn)入強(qiáng)非線性性；整體結(jié)

構(gòu)的其他部分作為計(jì)算子結(jié)構(gòu)，該部分處于彈性或弱非線性。通過振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面

對(duì)試體輸入地面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)對(duì)計(jì)算子結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，得到邊界條件的控制參數(shù)，

借助作動(dòng)器、橡膠-質(zhì)量系統(tǒng)等滿足試體暴露出的邊界條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的

抗震試驗(yàn)。

動(dòng)力特性數(shù)值

m3已知子結(jié)構(gòu)

k3

c3

m2

k2

c2反

力

m墻

1動(dòng)力特性

未知試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)

振動(dòng)臺(tái)

圖3子結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)示意圖

水下地震模擬振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)可由圖4所示的組成部分組成，其需要在普通振

動(dòng)臺(tái)的基礎(chǔ)上加入進(jìn)排水系統(tǒng)以及水給振動(dòng)臺(tái)帶來的控制問題。

27

試驗(yàn)對(duì)象

水池防水處理

臺(tái)面

激振器激

振

激振器系

統(tǒng)

油源系統(tǒng)控制系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集

計(jì)算機(jī)

系統(tǒng)

圖4水下地震模擬振動(dòng)臺(tái)組成示意圖

1.0.3本標(biāo)準(zhǔn)中提及的常用試驗(yàn)儀器設(shè)備均以國(guó)家計(jì)量部門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為準(zhǔn)。由

于試驗(yàn)儀器設(shè)備隨工業(yè)的發(fā)展，新產(chǎn)品向高、新功能發(fā)展，流向市場(chǎng)和更新速

度快，因此，試驗(yàn)中在滿足本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基本要求下，應(yīng)選用精度更高的儀器

設(shè)備。

受電子元器件老化和環(huán)境因素的影響，振動(dòng)臺(tái)控制器的模擬量環(huán)節(jié)可能會(huì)

產(chǎn)生漂移，傳感器靈敏度參數(shù)會(huì)隨時(shí)間發(fā)生改變，為了保證振動(dòng)臺(tái)控制性能的

可靠性，振動(dòng)臺(tái)的控制性能應(yīng)進(jìn)行定期的檢查和測(cè)試，當(dāng)出現(xiàn)性能變化時(shí)應(yīng)及

時(shí)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行整定和調(diào)整，振動(dòng)臺(tái)控制用傳感器應(yīng)進(jìn)行定期校準(zhǔn)，對(duì)于安

裝于激振器內(nèi)部的傳感器，可利用振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)物理量的相互關(guān)系進(jìn)行互校準(zhǔn)，

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證振動(dòng)臺(tái)控制用傳感器處于校準(zhǔn)有效期內(nèi)。

1.0.4本標(biāo)準(zhǔn)同現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011，以及有關(guān)的結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)、荷載、儀器、設(shè)備等規(guī)范有密切關(guān)系，所以在執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時(shí)，還

應(yīng)遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定。

28

2術(shù)語和符號(hào)

2.1.6-2.1.9原型結(jié)構(gòu)是實(shí)際研究的對(duì)象，通常為已建或擬建的結(jié)構(gòu)。模型結(jié)構(gòu)

用于解決或探究某一特定問題，并結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件，在原型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上按一

定的相似關(guān)系或選取原型結(jié)構(gòu)的一部分而設(shè)計(jì)建成的結(jié)構(gòu)，包括足尺模型、縮

尺模型、子結(jié)構(gòu)模型等。

2.1.11大縮尺比，即意味著縮尺比數(shù)值大，接近足尺；小縮尺比，即意味著縮

尺比數(shù)值小，例如1/100。通常，縮尺比大于等于1/5時(shí)為大縮比結(jié)構(gòu)，縮尺比

小于1/5時(shí)為小縮比結(jié)構(gòu)。

2.1.12彈性相似模型主要用于研究原型結(jié)構(gòu)的彈性性能，它和原型結(jié)構(gòu)的幾何

形狀相似，但模型材料不一定要和原型結(jié)構(gòu)材料相似，可以用均勻的彈性材料

（如有機(jī)玻璃）制作。

2.1.13彈塑性相似模型用與原型結(jié)構(gòu)材料相似的材料制成，能夠反映原型結(jié)構(gòu)

的彈塑性性能以及結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)，因此也稱強(qiáng)度相似模型。

2.1.14非完全相似是與相似理論的幾何相似相對(duì)應(yīng)的概念，是指模型結(jié)構(gòu)的部

分特性不能同時(shí)滿足于一個(gè)相同的比例關(guān)系。非完全相似誤差指的是在非完全

相似情況下，模型結(jié)構(gòu)所得到的應(yīng)力、位移經(jīng)換算后的數(shù)值與原型結(jié)構(gòu)相應(yīng)數(shù)

值的相對(duì)誤差。目前幾乎所有的結(jié)構(gòu)縮尺試驗(yàn)都是非完全相似模型，例如型鋼

縮尺后無法在型鋼表找到相應(yīng)尺寸的型號(hào)，這即為幾何非完全相似；在很多情

況下，滿足與原型結(jié)構(gòu)材料彈塑性階段應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系相似的模型材料是難以找

到的，這即為本構(gòu)非完全相似。

29

3試體的設(shè)計(jì)與制作

3.1一般規(guī)定

3.1.1結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征的基本物理量，一般指結(jié)構(gòu)的自振周期或自振頻率，振型和

阻尼；對(duì)于隔震、減震產(chǎn)品的抗震性能測(cè)試，如減震系數(shù)等，應(yīng)在試驗(yàn)方案中

予以說明。

3.1.2一般情況下，校核最大加速度、最大速度、最大位移、頻率范圍。對(duì)高聳

結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)等還需要校核最大傾覆力矩和最大偏心力矩。

3.1.4構(gòu)件、子結(jié)構(gòu)、整體結(jié)構(gòu)的縮尺模型或是原型結(jié)構(gòu)都可以是抗震試驗(yàn)的對(duì)

象。理論上試體需要在幾何條件、物理特性和邊界條件上與原型結(jié)構(gòu)相似。當(dāng)

試體設(shè)計(jì)中難以嚴(yán)格滿足所有相似條件時(shí)，應(yīng)在主要特性方面滿足相似條件。

1幾何條件相似指的是模型與原型各相應(yīng)部分長(zhǎng)度L互成比例，即要求長(zhǎng)

度、位移、應(yīng)變等物理相似系數(shù)間應(yīng)滿足的關(guān)系。結(jié)構(gòu)原型與模型試體的幾何

相似：

S

d=1(1)

SSEL

式中：Sd——位移相似系數(shù)；

SE——彈性模量相似系數(shù)；

SL——長(zhǎng)度相似系數(shù)。

剛度相似條件：

SSELSSGL

=1或=1(2)

SKSK

式中：SK——?jiǎng)偠认嗨葡禂?shù)；

SG——剪切模量相似系數(shù)。

2物理特性相似指的是模型與原型的相應(yīng)各點(diǎn)應(yīng)力和應(yīng)變間的關(guān)系相同。

Sμ=1(3)

S=SESε(4)

Sτ=SGSγ(5)

30

式中：Sμ——泊松系數(shù)相似系數(shù)；

S——法向應(yīng)力相似系數(shù)；

Sε——法向應(yīng)變相似系數(shù)；

Sτ——剪切應(yīng)力相似系數(shù)；

Sγ——剪應(yīng)變相似系數(shù)。

3邊界條件相似指的是模型與原型在外界接觸區(qū)域內(nèi)的各種條件的各種條

件保持相似，包括支撐條件、約束情況和邊界上受力變形情況相似等。

3.1.5試驗(yàn)時(shí)要防止發(fā)生非試驗(yàn)?zāi)康牡钠茐?。試體設(shè)計(jì)和制作時(shí)除了要滿足試驗(yàn)

目的外，還要綜合考慮試驗(yàn)條件、防止非試驗(yàn)?zāi)康钠茐牡臉?gòu)造要求、拆裝等要

求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，例如應(yīng)考慮臺(tái)面尺寸、螺栓間距等因素來設(shè)計(jì)試體，以方

便相應(yīng)的安裝，還需要滿足便于加載和量測(cè)的要求。

試體試驗(yàn)中，當(dāng)試體滿足相似條件和試驗(yàn)加載設(shè)備條件，尚需滿足構(gòu)造要

求。例如，加載點(diǎn)處局部承壓不夠造成試體的提前破壞，或鋼筋由于錨固長(zhǎng)度

不夠而被拔出；在框架試驗(yàn)時(shí)，與臺(tái)座固定的底梁在橫向加載下因錨固端部被

剪壞而使試驗(yàn)無法進(jìn)行。

3.1.6砂漿與混凝土均為非勻質(zhì)材料，其力學(xué)性能與時(shí)間和養(yǎng)護(hù)條件有較大關(guān)系，

因此要求試體與試體的不同澆筑期同批次同時(shí)間制作，并同條件下養(yǎng)護(hù)；材性

試驗(yàn)和試體宜同期完成，以確保測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠。試體設(shè)計(jì)與制作過程中應(yīng)預(yù)

留足夠的試體，以備試驗(yàn)各階段使用。砌體試塊與混凝土試塊力學(xué)性能試驗(yàn)還

應(yīng)分別符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50129與國(guó)

家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081的規(guī)定。

對(duì)于含有各類鋼筋（包括鋼絲、鋼絞線、金屬板材）的試體，試驗(yàn)結(jié)果分

析需著重參考其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率及冷彎各力學(xué)性能。試體數(shù)量應(yīng)

滿足國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，且其應(yīng)直接從試體所用的不同直徑（厚度）、不同種

類材料中抽取。其長(zhǎng)度、力學(xué)性能評(píng)定、測(cè)量方法等應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《金

屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》GB/T228.1及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

當(dāng)需要獲得試體的鋼筋應(yīng)力變化過程時(shí)，首先應(yīng)確定鋼筋的彈性模量，并

通過加載試驗(yàn)獲得其應(yīng)力-應(yīng)變變化過程，繪制出應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

31

3.1.7當(dāng)現(xiàn)實(shí)中難以找到高密度材料以增大模型試體材料的有效密度時(shí)，可采用

人工質(zhì)量模擬方法，即在試體上附加合適的質(zhì)量，但應(yīng)注意人工質(zhì)量需要結(jié)合

試體自身特征去確定其分布情況。確定好分布情況后，各部分的質(zhì)量塊應(yīng)均勻

布置。附加的荷重必須與試體連接牢固，避免試驗(yàn)過程中松動(dòng)與移動(dòng)，且應(yīng)與

試體豎向構(gòu)件之間保持合適間隙，避免碰撞。

3.1.8子結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)技術(shù)復(fù)雜，涉及到計(jì)算子結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)的選取、數(shù)

值積分方法、加載控制方法、邊界條件模擬