广州珠江新城东塔项目模拟地震振动台试验方案

1、广州珠江新城东塔项目模拟地震振动台试验广州大学工程抗震研究中心2010年5月目 录一、振动台试验方案21试验方案31.1工程概况31.2工程结构特点和试验分析的重点：41.3 进行试验所依据的技术规范和资料61.4 试验内容71.5 模拟方案81.6模型设计及模型材料111.7模型制作121.8 试验用地震波的选择131.9 测点布置141.10 试验工况及顺序192试验设备仪器232.1模拟地震振动台232.2 测试仪器25二、试验工作流程及进度29乙方向甲方提供的成果74六、试验费用商务报价75试验费用商务报价76付费方法77 一、振动台试验方案1试验方案1.1工程概况1. 建设单位：广州

2、市新御房地产开发有限公司2. 拟建场地：广州市珠江新城j区3. 总用地面积：26452平方米4. 设计单位： kohn pedersen fox associates5. 建筑面积：地上约40万平方米6. 建筑高度：屋顶标高约530米7. 建筑层数：地上112层，地下4层8. 结构形式：钢-混凝土混合结构体系9. 抗震设防类别：乙类10. 项目基本描述广州珠江新城东塔项目主塔楼建筑高度约530米，结构高度518米，超过了规范限值，为超b级，裙楼高47.5米，地上112层，地下4层，建成后是广州标志性建筑，也是华南地区第一高楼，广州珠江新城东塔的效果图见图一所示。广州珠江新城东塔项目是一座集写字

3、楼、酒店和公寓为一体的超高层建筑物，位于广州市珠江新城，北侧为花城大道，南侧为花城南路，西侧为珠江大道，东侧为规划路，占地面积26452平方米，在塔楼和裙楼之间设250mm宽抗震缝。本工程塔楼结构体系为“三维巨型空间框架钢筋混凝土核心筒”结构体系，该结构体系主要由型钢混凝土核心筒、巨型钢管混凝土柱、连接巨型柱的环形桁架和外伸臂钢桁架构成。裙楼采用框架结构，楼盖体系为型钢梁-压型钢板组合楼盖和一部分钢筋混凝土楼板。本工程项目的抗震设防类别为乙类，建筑场地类别为类，高宽比约8.4，超过了规范限值的高宽比7。同时本工程的自振周期约为8.27秒，超过了建筑抗震设计规范(gb-50011-2001)设计

4、反应谱长为6秒的规定。该工程l42的楼板开洞面积超过30%，楼板不连续。为了研究其结构体系的抗震性能，很有必要对广州珠江新城东塔地上结构进行模拟地震振动台试验。 图1 广州珠江新城东塔效果图1.2工程结构特点和试验分析的重点： 1、 本工程为超b级高层建筑，主体结构高宽比为8.40，超过规范限值的高宽比7，本塔楼采用了巨型框架-核心筒双重结构体系抵抗水平荷载，它们由钢筋混凝土核心筒、巨型型钢混凝土柱及核心筒和巨型型钢混凝土柱之间相互作用的伸臂桁架及环形腰桁架组成。整体结构抗侧构件的布置和抗侧刚度的保证是本工程的重点和难点之一。试验特别关注结构的振型变化和结构整体抗震性能。 2、 四道伸臂桁架沿

5、塔楼高度均匀分布，整合避难及设备层，分别设于2324、4041、6869和9395层，在核心筒内贯通。这是结构核芯筒和巨型框架相互作用的主要传力途径，也是试验中需要关注的重点。3、 六道环桁架分别设于23、40、57、68、79和93层。这是结构的加强层，也是试验中需要关注的重点。4、 本工程的自振周期约8.27秒，超过了建筑抗震设计规范(gb-50011-2001)设计反应谱长为6秒的规定。试验特别关注结构自振周期的变化以及地震的影响。5、 该塔楼的l42的楼板开洞面积达到30%，由于开洞较大，楼板不连续。试验特别关注楼板不连续部位可能是结构的薄弱部位。6、 由于该塔楼公寓层和酒店层平面内向

6、收进，使结构底部和顶部轴心位置不重合，使塔楼存在偏心，鞭稍效应明显。试验将特别关注这些平面收进部位的地震反应。7、 该塔楼的公寓区和酒店区由于楼收进导致错位，结构上采用斜柱过渡的方式解决。试验将特别关注斜柱位置处的地震反应。8、 竖向地震作用：该塔楼主体为高柔结构，按规范必须考虑竖向地震作用，结构在竖向地震作用下的反应在试验中需要特别关注。1.3 进行试验所依据的技术规范和资料试验研究工作参照下列规范执行：1. 建筑抗震设计规范（gb50011-2001）2. 混凝土结构设计规范（gb50011-2002）3. 建筑抗震试验方法规程(jgj101-96)4. 混凝土结构试验方法标准(gb501

7、5-92)5. 高层建筑混凝土结构技术规程（jgj3-2002）6. 钢结构设计规范（gb50017-2003）7. 型钢混凝土组合结构技术规程（jgj138-2001）8. 高层民用建筑钢结构技术规程（jgj99-98）9. 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（jgj3-91）10. 钢管混凝土结构设计与施工规程（cecs28:90）11. 矩形钢管混凝土结构技术规程（cecs159:2004）12. 钢结构工程施工质量验收规范（gb50205-2001）13. 高层建筑结构用钢（yb4104-2000）14. 网壳结构技术规程（jgj61-2003）15. 钢管混凝土结构设计与施工规程

8、cecs 28:90 16. 本工程的设计资料（包括场地安全性评价报告等）1.4 试验内容本工程项目主要进行模型的振动台试验和相应的理论分析工作。振动台试验达到以下目的：模态测定；薄弱部位的确定；扭转作用影响程度的验证；受力不利构件的研究；结构弹塑性数值分析和试验结果验证及对比分析；整体结构的抗震安全性评价。具体包括以下内容：（1）实测模型结构的动力特性（自振频率、振型和阻尼比）及受震前后的变化。同时，依据模型试验的相似关系，推算原型结构的自振特性，研究这些参数在不同水准地震作用下的变化。（2）选择甲方提供的原设计分析采用的地震波（包括天然地震记录和人工波）作为振动台试验的输入地震波，具体数量

9、可与甲方和设计方商定。（3）测定结构在地震波7度多遇地震、设防烈度地震、罕遇地震作用下各个方向的加速度反应，根据试验情况给出结构的动力放大系数和最大加速度包络图。（5）给出上述荷载情况下的位移反应和最大位移包络图以及扭转反应。（6）测定重点柱、梁及连杆等关键构件的动应变，分析判断结构的抗震能力。（7）观察裂缝出现和发展情况，确定结构的薄弱部位、开裂程度、破坏形式和破坏机理，分析判断结构的抗震安全性。（8）根据以上试验结果，找出结构抗震的薄弱部位，验证原结构设计是否满足抗震规范三水准的设防要求。（9）在弹性阶段对原型结构和模型结构进行与试验工况相对应的计算分析，并与试验结果比较，验证设计分析程序

10、的可靠性。（10）对整体结构进行动力弹塑性时程分析；研究分析结构在地震作用下的破坏部位以及破坏模式，破坏机理，分析推断原结构的地震反应及综合抗震能力；（11）根据试验结果判断结构地震反应是否满足有关规范要求及预期的抗震设计目标，评价结构的总体抗震性能。（12）在综合理论分析和结构试验成果的基础上，对结构抗震设计提出改进的建议。1.5 模拟方案1、模拟方案选择动力试验用的结构模型必须根据相似律进行设计，模型动力相似律的建立以结构运动方程为基础，选择若干主要控制参数作为模拟控制的对象，依据buckingham的定理，经无量纲分析导出控制参数的无量纲积，据此确定各控制参数的相似比率。结构动力试验的相

11、似模型大致分为四种：（1）弹塑性模型 理论上可以重现结构反应的时间过程，使模型和原型的应力分布一致，并可模拟结构的破坏。由于要严格考虑重力加速度对应力反应的影响，必须满足sa=sg=1（sa=模型加速度/原型加速度，sg为重力加速度相似系数，各相似系数之间的关系见表1），即模型加速度反应与原型加速度反应一致，这一要求大大限制模型材料的选择。因为在缩尺模型中，几何比（sl）很小，在sa=sg=1的条件下，要满足sa=se/sls=1，即sl=se/s，必须使模型材料的弹模很小或材料密度很大，弹模小导致模型浇筑困难，容易损坏；密度大则要求在模型材料中加入大量铅粉之类容重大的掺合物。这对大型建筑动力

12、试验模型是难以办到的。即使弹模或密度满足了相似条件，材料的其他性质如泊松比和阻尼等也难以满足相似关系，所以全相似模型只是一种理想化的模型，在实际工程中很难采用。（2）用人工质量模拟的弹塑性模型 使用原型材料或其他替代材料制作时，se自然等于1或接近于1，若要满足sa=sg=1的条件，材料密度需要加大，故采用人工质量。人工质量可以产生适当的重力效应和惯性作用，但不影响结构的刚度、强度和阻尼特性。人工质量若布置得当，可以模拟几何非线性。因此人工质量模型在地震模拟实验中获得广泛应用，但对于大型建筑物，模型几何比（sl）很小，人工质量将大大超过模型本身的质量，而模型各层空间有限，国内外的绝大多数振动台

13、设备承载能力均难以满足这一要求。因而在模型设计中常加以改进。（3）忽略重力效应的弹性模型 放弃sa=sg=1的条件，忽略重力效应，会使模型反应失真。在一般情况下，重力引起的结构效应与水平地震作用效应相比是较为次要的，特别是在结构反应处于小变形阶段不发生明显几何非线性的情况下，忽略重力效应不会造成大的误差。由于忽略重力效应的模型中相似比sa1，即振动台要有较大的出力，而模型的频率则较高，加载和量测设备要在高频状态下工作。这种模型对研究弹性状态下的性能比较合适，但本项试验要求模拟结构在7度大震作用下的反应，结构有可能进入非弹性阶段并产生较大位移。因此不宜采用忽略重力效应的模型。（4）混合相似模型

14、使用微粒混凝土材料，采用一定的人工质量尽量减少忽略重力效应的影响。微粒混凝土材料的弹模较原型材料小，而泊松比和阻尼等特性与原型材料相近。2、模拟方案确定本试验选用混合相似模型的设计方案是较为理想的。由前述分析可知，结构模型振动台试验的相似关系是根据运动基本方程建立的，相似关系应满足质点运动平衡方程式相似、边界条件相似和运动初始条件相似。相似关系可采用量纲分析法求得。对于结构的地震反应问题，可表述为如下函数关系：式中：为结构反应应力，为结构构件尺寸，为构件的弹性模量，为构件的质量密度，为时间，为结构反应变位，为结构反应速度，为结构反应加速度，为重力加速度，为结构自振圆频率。取,三者为基本量，其余

15、各量均可以此为基础按照量纲分析的原理表示为,的幂次单项式。定义a在原型结构中的数值为，在模型中的数值为，那么在模型设计中量a的相似比为。若使模型试验能模拟原型结构的地震反应，各量的相似比必须满足表1中的公式条件。一般情况下，振动台试验是模型试验，要做到所有物理量完全相似是十分困难的，甚至是不可能的。因此在实际试验中只能要求保证主要的物理量相似，不能要求所有的物理量都严格相似。根据表1（模型/原形=1/50）模型与原型的相似关系，根据振动台的承载能力，同时估算模型重量后，对模型配重进行初步验算。其中弹性模量的相似关系需根据模型材料试块的测试结果加以调整。表1 模型与原型的相似关系（模型/原形=1

16、/50）相似系数符号公式比值（模型/原型）尺寸sl模型l/原型l1/50弹性模量se模型e/原型e0.222加速度sasa= se sl2/ sm3.2质量sm模型m/原型m0.0000278时间stst =0.07909频率sfsf=1/ st12.64911速度svsv =0.25298位移susu =1/50应力0.222应变11/50比例模型总高10.6m 总重量=20.17吨 （模型重量)+2.4吨（底座重量）=22.58吨 1.6模型设计及模型材料模型比例选用1/50，依据相似理论进行模型设计。在模型设计、制作过程中与甲方和设计单位进行34次讨论和确认。1）模型混凝土模型用微粒混凝

17、土制作，材料为水泥沙浆。水泥为425r号硅酸盐水泥，骨料为粗砂和细砂。选用不同配合比使微粒混凝土达到不同的强度等级和弹性模量，以模拟原型c30c60混凝土。在模型制作过程中同时浇注规定数量的砂浆立方体试块和棱柱体试块以测定微粒混凝土材料的强度和弹性模量。试块和模型同时养护。材料性能试验在广州大学广东省（教育部、科技部共建重点实验室）重点实验室进行。弹性模量的测定是将棱柱体试块（尺寸70.7mm70.7mm240mm）置于10t标准压力试验机上进行重复加载。使用荷载传感器、千分表测荷载和变形，然后绘出应力变形曲线，重复进行加载和卸载，直到曲线的残余变形不再增长为止，加载和量测按照混凝土结构试验方

18、法标准（gb5015-92）的要求进行。2）模型钢筋模型钢筋采用回火镀锌铁丝。根据刚度条件选用直径为228等多种规格的回火镀锌铁丝。根据模型和原型配筋率相似的原则进行模型配筋，并满足构造要求。3）模型型钢对型钢的模拟采用刚度相似原则，梁柱型钢、型钢混凝土内型钢及支撑型钢（包括工字型、十字型和箱型）用不同厚度的薄钢板焊接而成，模拟实际工程中不同截面的型钢。4）模型钢结构对模型内连杆、梁、柱等钢结构构件，采用刚度相似的原则设计，选用成品钢结构构件加工成形。5）模型钢管混凝土模型钢管混凝土采用钢管微粒混凝土来制作。钢管内灌注微粒混凝土，微粒混凝土中加入膨胀剂以防止钢管与混凝土之间离析。根据钢管混凝土

19、构件整体刚度相似原则，尽量兼顾模型的强度相似，选择不同壁厚和直径的钢管和不同配合比的微粒混凝土。在模型制作前，先进行小比例的构件试验，确定材料的刚度和强度。1.7模型制作模型由经过专门培训的、具有丰富经验的技术工人制作。1）模型底座的制作根据原型结构的平面尺寸，按照尺寸相似系数缩小比例，同时考虑振动台尺寸及安装用螺栓孔的位置，设计模型底座，初步设计底座的尺寸为2.2米2.2米0.2米。模型浇筑在钢筋混凝土底座上，钢管柱和核心筒钢筋与底座钢筋固定连接。底座上预留螺栓孔，用螺栓与台面连接。底座与振动台的接触面要求尽量平整，使模型与振动台之间不产生附加的振动。底座挑出部分刚度加大，减少局部振动的影响

20、。底座四角设起吊用的锚钩，模型通过5个倒链滑车及专门设计的吊装架用天车起吊就位。倒链滑车保证了模型起吊时的平衡和稳定。2）模型的加工混凝土工程部分： 外模板用木板制作，由底层往上逐步提升。 内模板用泡沫塑料，便于加工成型和捣碎拆除。 微粒混凝土浇注时用小振捣器振捣和小铁钎插捣，保证模型浇筑质量。微粒混凝土采用保水封闭养护，广州气温高，养护时间可以缩短，可在保证养护质量的前提下缩短工期。 钢管微粒混凝土的注入采用高压注浆，保证钢管内微粒混凝土浇筑密实。钢结构部分： 选用成品钢管加工成型，钢骨采用薄钢板药焊成型。1.8 试验用地震波的选择以本工程场地地震安全性评价报告提供的场地土地震反应及设计地震

21、动参数为振动台试验的依据，采用甲方提供的原设计分析采用的地震波（包括天然地震记录和人工波）作为振动台试验的输入地震波，具体数量可与甲方和设计方商定。初步考虑采用两条场地人工地震波（由甲方提供）和五条真实强震记录（天然波），其中真实强震记录可根据场地条件进行适当修正。振动台试验时，各加速度峰值按相似系数放大，持续时间按相似系数压缩。试验将分别进行x或y或z向单向输入，45度方向输入及x、y、z三向输入。1.9 测点布置测点的布置主要考虑测试模型的动力特性、结构的地震反应以及关键部位的受力情况和弹塑性变形情况。因此，需要在适当部位布设加速度传感器、位移传感器及应变片。1.9.1测点布置原则1）模型

22、动力特性的测试由于在振型分析中只需加速度数据，在测点布置上可仅布置加速度传感器。测点主要分布在结构模型两个水平主振型方向上，中间点（a点）主要用于单方向主振型的测试，外围点（b点）主要用于空间扭转振型的测试。2）模型结构地震反应的测试为了解结构模型在x、y、z三个方向上的地震反应情况，加速度传感器和位移传感器沿结构的三个方向布置。在a点布置加速度传感器及位移传感器。同时为了考虑结构的扭转效应，在b点布置了位移传感器。加速度传感器及位移传感器沿结构高度布置，测点的竖向分布间距以反映结构模型的整体情况为原则。3）应变测点的布置应变测点布置在重点观测的柱、梁的杆件上，具体布置根据计算结果，并与设计方

23、商讨确定，监测重点部位的受力情况和弹塑性变形情况。1.9.2测点布置方案结构测点的平面布置图见图2。模态测试用加速度传感器测点的竖向布置方案见表2。地震反应测试用加速度及位移传感器测点的竖向布置方案见表3，共97个通道。应变测点的布置，初步拟在如伸臂桁架的上、下弦和腹杆上、带状桁架、以及斜撑与带状桁架相交的重要节点附近和巨型柱上,结构框筒底部、腰部、顶部 等布置共48个通道的应变片。见表4。具体布置方案将根据计算结果与设计方商讨后确定。yx 图2 传感器平面测点布置意图表2 模态测试加速度传感器布置表各层楼面加速度a点b点x向y向z向x向y向天面ch23ch46ch53ch67ch81108c

24、h22ch45ch66ch80102ch21ch44ch52ch65ch7997ch20ch4393（桁架）ch19ch42ch64ch7885ch18ch41ch63ch7779ch17ch40ch51ch62ch7676ch16ch3971ch15ch38ch61ch7568（桁架）ch14ch3762ch13ch36ch50ch60ch7457ch12ch3552ch11ch34ch59ch7348ch10ch3344ch9ch32ch49ch58ch7240（桁架）ch8ch3135ch7ch30ch57ch7129ch6ch2923 （桁架）ch5ch28ch48ch56ch7018

25、ch4ch2712ch3ch26ch55ch696ch2ch251ch1ch24ch47ch54ch68（+0.00）表3 地震反应测试加速度/位移传感器布置表各层楼面加速度位移a点a点b点x向y向z向x向y向x向y向天面ch18ch36ch43ch57ch71ch83ch97108ch17ch35ch56ch70ch82ch96102ch16ch34ch55ch69ch81ch9597ch15ch33ch4293（桁架）ch14ch32ch41ch54ch68ch80ch9485ch53ch67ch79ch9379ch13ch31ch52ch66ch78ch9276ch12ch30ch407

26、1ch51ch65ch77ch9167 （桁架）ch11ch2962ch10ch28ch50ch64ch76ch9057ch9ch2752ch49ch63ch75ch8948ch8ch26ch3944ch7ch25ch48ch62ch74ch8840 （桁架）ch6ch24ch47ch61ch73ch873529ch5ch2323 （桁架）ch4ch22ch38ch46ch60ch71ch8618ch3ch2112ch45ch59ch71ch856ch2ch201ch1ch19ch37ch44ch58ch70ch84（+0.00）表4 地震反应测试应变传感器编号位置试验号伸臂桁架（2324层）

27、sch1带状桁架）（57层）sch25sch2sch26sch3sch27sch4sch28伸臂桁架（4041层）sch5带状桁架）（68层）sch29sch6sch30sch7sch31sch8sch32伸臂桁架（6869层）sch9带状桁架）（79层）sch33sch10sch34sch11sch35sch12sch36伸臂桁架（9395层）sch13带状桁架）（92层）sch37sch14sch38sch15sch39sch16sch40带状桁架）（23层）sch17巨型柱、结构框筒底部、腰部、顶部 sch41sch18sch42sch19sch43sch20sch44带状桁架）（40层

28、）sch21sch45sch22sch46sch23sch47sch24sch48备注具体布置方案将根据计算结果与设计方商讨后确定1.10 试验工况及顺序在进行结构地震反应试验之前，先进行结构的模态测试，分别在x、y、z三个方向输入白噪声，测定结构震前的动力特性，为了保证模型在弹性变形范围内 白噪声的加速度幅值采用0. 05g。模态测试工况见表5。表5 模态测定试验工况试验序号输入地震波输入方向输入加速度峰值(g)1白噪声（0.140hz）x0.052白噪声（0.140hz）y0.053白噪声（0.140hz）z0.05在每个地震水准试验前后，各输入一次白噪声用以测定结构动力特性的变化情况。在

29、多遇地震作用下，分别按甲方提供的人工波1、人工波2、天然波1、天然波2、天然波3、天然波4、天然波5七个地震波进行x向、y向和z向的单向输入，以便用来与按建筑抗震设计规范弹性计算的结果进行比较和验证。然后再进行45度方向输入和x+y+z三向输入。模型试验工况及顺序见表6。在设防烈度地震作用下，分别进行x向和y向单向输入，以便与结构动力弹塑性时程分析结果进行比较。然后进行x+y+z三向输入。模型试验工况及顺序见表7。在罕遇地震作用下，根据前面的实验选用最不利地震波，分别进行x向和y向单向输入和x+y+z三向输入，以便与结构动力弹塑性时程分析结果进行比较。模型试验工况及顺序见表8。试验工况的最后确

30、定可根据甲方和设计方的意见适当调整。表6 多遇地震试验工况及顺序试验序号输入地震波输入方向输入加速度峰值（g）比例：1/504人工波1x0.12805人工波2x0.12806天然波1x0.12807天然波2x0.12808天然波3x0.12809天然波4x0.128010天然波5x0.128011人工波1y0.128012人工波2y0.128013天然波1y0.128014天然波2y0.128015天然波3y0.128016天然波4y0.128017天然波5y0.128018人工波1z0.128019人工波2z0.128020天然波1z0.128021天然波2z0.128022天然波3z0.1

31、28023天然波4z0.128024天然波5z0.128025白噪声（0.140hz）x+y+z0.0526人工波145度方向0.1280+0.850.128027人工波245度方向0.1280+0.850.128028天然波145度方向0.1280+0.850.128029天然波245度方向0.1280+0.850.128030天然波345度方向0.1280+0.850.128031天然波445度方向0.1280+0.850.128032天然波545度方向0.1280+0.850.128033白噪声（0.140hz）x+y+z0.0534人工波1x+y+z0.1280+0.850.1280+

32、0.650.128035人工波2x+y+z0.1280+0.850.1280+0.650.128036天然波1x+y+z0.1280+0.850.1280+0.650.128037天然波2x+y+z0.1280+0.850.1280+0.650.128038天然波3x+y+z0.1280+0.850.1280+0.650.128039天然波4x+y+z0.1280+0.850.1280+0.650.128040天然波5x+y+z0.1280+0.850.1280+0.650.128041白噪声（0.140hz）x+y+z0.05表7 设防烈度地震试验工况及顺序试验序号输入地震波输入方向输入加速

33、度峰值（g）比例：1/5042人工波1x0.320043人工波2x0.320044天然波1x0.320045天然波2x0.320046天然波3x0.320047天然波4x0.320048天然波5x0.320049人工波1y0.320050人工波2y0.320051天然波1y0.320052天然波2y0.320053天然波3y0.320054天然波4y0.320055天然波5y0.320056白噪声（0.140hz）x+y+z0.0557人工波145度方向0.3200+0.850.320058人工波245度方向0.3200+0.850.320059天然波145度方向0.3200+0.850.32

34、0060天然波245度方向0.3200+0.850.320061天然波345度方向0.3200+0.850.320062天然波445度方向0.3200+0.850.320063天然波545度方向0.3200+0.850.320064白噪声（0.140hz）x+y+z0.0565人工波1x+y+z0.3200+0.850.3200+0.650.320066人工波2x+y+z0.3200+0.850.3200+0.650.320067天然波1x+y+z0.3200+0.850.3200+0.650.320068天然波2x+y+z0.3200+0.850.3200+0.650.320069天然波3x

35、+y+z0.3200+0.850.3200+0.650.320070天然波4x+y+z0.3200+0.850.3200+0.650.320071天然波5x+y+z0.3200+0.850.3200+0.650.320072白噪声（0.140hz）x+y+z0.05表8 罕遇地震试验工况及顺序试验序号输入地震波输入方向输入加速度峰值（g）比例：1/5073根据前面的实验选用最不利地震波x0.640074根据前面的实验选用最不利地震波y0.640075白噪声（0.140hz）x+y+z0.0576根据前面的实验选用最不利地震波45度方向0.6400+0.850.640077白噪声（0.140hz

36、）x+y+z0.0578根据前面的实验选用最不利地震波x+y+z0.6400+0.2250.6400+0.2250.640079白噪声（0.140hz）x+y+z0.052试验设备仪器2.1模拟地震振动台本中心的模拟地震振动台是美国mts公司设计、制造，并由mts公司在现场安装、调试。整个系统通过了国家技术监督局授权部门的检验，颁发了合格证。1995年6月正式投入使用，经过5年正常使用后，2000年6月对振动台系统进行了检测和调试。2005年3月对振动台控制系统和载重量进行了升级和调试。 振动台控制设备 振动台台面振动台的基本情况如下：1、模拟地震振动台用电液伺服方式通过计算机进行加载控制，可

37、分别进行6个自由度的控制，采用模拟和数字补偿技术使模型得到最佳的地震输入波形。模型的地震响应用多种传感器进行量测，通过计算机进行数据采集和分析。2、振动台台面尺寸为3m3m1.2m，台面自重6t，为焊接钢蜂窝状结构，网格尺寸40cm40cm，整个外表面用钢板包络以提高其抗弯和抗扭刚度。整个台面的形状略成锥形，以使其重量减小而弯曲刚度增加。3、液压系统主要由主油箱、主泵、蓄能器、冷却器等部分组成。主泵工作压力20.7mpa，最大流量700l/min，主泵与蓄能器联合供油，以适应地震波瞬态变化过程并节省能量消耗。4、振动台由8个作动器推动，其中4个位于水平方向，4个位于竖向。为了尽量减少台面和模型

38、加于竖向作动器上的静压力，采用柔性空气弹簧作静态支承，从而减少竖向运动的畸变。5、电子模拟控制系统提供台面运动的闭环控制以及液压和输出讯号的控制，包括对6个自由度的控制器，一个多道示波器，一个信号入口板，一个正弦扫描函数发生器和液压/程序控制板等的控制。反馈传感器为每个作动器附带的加速度传感器。6、数控、数据采集处理系统和多种数据处理软件，为国际先进技术产品，可以实现计算机补偿技术，使系统得到精确的地震波再现。7、振动台的主要技术性能指标：台面尺寸： 3m3m振动方向： 三向，六自由度工作频率： 0.150hz最大加速度： 方向 空载 标准负荷 x 2.56 g 1.00 g y 2.56 g

39、 1.00 g z 5.00 g 2.00 g最大速度： 方向 空载 标准负荷 x 1000 mm/s 800 mm/s y 1000 mm/s 800 mm/s z 1000 mm/s 500 mm/s最大位移： x 100 mm y 100 mm z 50 mm标准负荷： 20 t 10 tm偏心弯矩（或20 t30tm倾覆力矩）最大负荷： 25 t在标准负荷条件下，单向试验时的系统特性见下图。振动台系统特性曲线2.2 测试仪器位移和加速度测试：用丹麦b&k公司生产的4381v型电荷加速度计配合nexus2692-014电荷放大器测量加速度和位移。仪器参数见表9和表10。应变测试：采用德国

40、hbm公司产的spider8应变仪，数采软件采用其配套开发的软件catman。仪器参数见表11。激光位移传感器：采用日本欧姆龙公司生产的z4m-w100激光位移传感器，测试转换层的相对位移与转换层转角，其性能特性见表12。各项传感器试验前在振动台上进行一致性准确标定。丹麦产4381v型传感器和放大器spider8应变仪表9 4381v型电荷加速度计仪器参数型号：4381v厂家丹麦b&k公司仪器特征频率响应曲线表10 电荷放大器仪器参数型号：nexus 2692-014厂家丹麦b&k公司表11 动态应变仪仪器参数型号：spider 8厂家德国hbm公司仪器特征spider8是通过与pc打印机端口简单连接，即可使用的pc仪表。spider8的每个通道均提供到传感器，放大器，滤波器和自己的数模转换器的激励。所有的数模转换器能同步操作，每个通道分度为16 bit，速率最大为9600 测量/秒。在基础单元4个4.8 khz (spider8-30为600 hz)，稳定且抗干扰的