CN107063673A - 隔震结构动力特性水平推移测试装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隔震结构动力特性水平推移测试装置，包括反力墙，所述反力墙设置在隔震结构旁侧，所述隔震结构由具有隔震层的建筑物形成，所述隔震层包含从下而上设置的隔震支座、隔震支柱以及隔震梁板，所述隔震支柱与反力墙之间设置有至少一根顶杆，所述顶杆内设置有用以放置炸药的安装孔；本发明还涉及一种隔震结构动力特性水平推移测试装置的测试方法。本发明实现了隔震结构中隔震层以上部位的结构较大的位移推移值，弥补了现有技术在用初位移法研究隔震结构时位移推移值过小导致获得的结构动力特性准确性不足的缺点；本发明在卸载方式上进行了较大的改进，能够使得隔震结构中隔震层以上部位的结构在短时间内迅速复位。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔震结构动力特性水平推移测试装置及其测试方法。
背景技术
隔震技术是减少工程结构地震反应、减轻地震破坏的一种新技术，隔震结构的动力特性研究具有深远的实际意义。现有技术有以下缺陷：（1）研究较多停留在有限元数值模拟层次，缺少对基础隔震建筑在现场试验下得到的性态反馈；（2）现有动力测试水平位移的推移值较小，上部结构只能做缓慢的单向自由运动；（3）初位移的卸载主要依靠液压同步缸（千斤顶）的缓慢卸载完成，不能够较真实地反映隔震结构的实际抗震性能以及隔震层的自动复位过程。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种隔震结构动力特性水平推移测试装置及其测试方法，不仅结构设计合理，而且高效便捷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种隔震结构动力特性水平推移测试装置，包括反力墙，所述反力墙设置在隔震结构旁侧，所述隔震结构由具有隔震层的建筑物形成，所述隔震层包含从下而上设置的隔震支座、隔震支柱以及隔震梁板，所述隔震支柱与反力墙之间设置有至少一根顶杆，所述顶杆内设置有用以放置炸药的安装孔。
优选的，所述顶杆的旁侧设置有若干沙袋。
优选的，所述顶杆采用素混凝土顶杆。
优选的，所述隔震支柱上设置有位移计。
优选的，所述隔震层的上部设置有若干楼层，每层所述楼层的角落均设置有信号采集点，每个所述信号采集点处均设置有至少两个传感器。
优选的，所述隔震层的下部设置有地下室独立柱。
优选的，所述隔震支座采用铅芯橡胶隔震支座或天然橡胶隔震支座。
一种隔震结构动力特性水平推移测试装置的测试方法，包括上述任意一项所述的隔震结构动力特性水平推移测试装置，包含以下步骤：
（1）利用液压千斤顶置于隔震支柱与反力墙之间，将建筑物推开一定水平位移，再利用顶杆代替液压千斤顶支撑已被推开的建筑物，取出液压千斤顶；
（2）对顶杆瞬间爆破卸载使得建筑物作一次性单向自由振动。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）本发明实现了隔震结构中隔震层以上部位的结构较大的位移推移值，特别是基础隔震结构，而且在具有铅芯橡胶隔震支座时，能够保证铅芯橡胶隔震支座中的铅芯充分参与工作，工作人员肉眼能够直观的检验隔震支座在较大变形情况下的工作性能，弥补了现有技术在用初位移法研究隔震结构时位移推移值过小导致获得的结构动力特性准确性不足的缺点；
2）本发明在卸载方式上进行了较大的改进，能够使得隔震结构中隔震层以上部位的结构在短时间内迅速复位，弥补了现有技术在进行试验时，隔震结构中隔震层以上部位的结构的位移卸载复位缓慢、不够真实的不足。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图2为本发明实施例的构造示意图。
图3为本发明实施例顶杆的构造示意图。
图4为本发明实施例沙袋布置的平面构造示意图。
图5为本发明实施例沙袋布置的剖面示意图。
图6为本发明实施例位移计的布置图。
图7为本发明实施例传感器的西侧竖向布置示意图。
图8为本发明实施例传感器的东侧竖向布置示意图。
图9为本发明实施例传感器的平面布置示意图。
图中：1-反力墙，2-隔震层，201-隔震支座，202-隔震支柱，203-隔震梁板，3-顶杆，301-安装孔，4-沙袋，5-位移计，6-传感器，7-地下室独立柱，8-液压千斤顶。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~9所示，一种隔震结构动力特性水平推移测试装置，包括反力墙1，所述反力墙1设置在隔震结构旁侧，所述隔震结构由具有隔震层2的建筑物形成，所述隔震层2包含从下而上设置的隔震支座201、隔震支柱202以及隔震梁板203，所述隔震支柱202与反力墙1之间设置有至少一根顶杆3，所述顶杆3内设置有用以放置炸药的安装孔301；所述顶杆3的一端顶在隔震支柱202上，所述顶杆3的另一端顶在反力墙1上。
在本发明实施例中，所述顶杆3的旁侧设置有若干沙袋4，所述沙袋4的作用是在引爆顶杆3的瞬间减少顶杆3残身飞溅可能对周围产生的破坏。
在本发明实施例中，所述顶杆3采用素混凝土顶杆；所述素混凝土顶杆是按照顶杆3的标准尺寸制作，采用C35混凝土，长宽高尺寸为800mm×180mm×180mm；在混凝土顶杆的纵轴线位置上预留三个直径为20mm、高度为120mm的安装孔301，所述安装孔301的作用是安装瞬间爆破所需的乳化炸药，优选的，每座所述反力墙1上配置三根顶杆3。
在本发明实施例中，所述隔震支柱202上设置有位移计5。
在本发明实施例中，所述隔震层2的上部设置有若干楼层，每层所述楼层的角落均设置有信号采集点，每个所述信号采集点处均设置有至少两个传感器6；水平初位移条件下试验的传感器6包括加速度传感器和速度传感器两种，都采用DH610 型磁电式振动传感器，通过调节传感器6自身提供的档位，可以实现加速度档位与速度档位之间的自由切换，在液压千斤顶8推移过程以及爆破卸载后的传感器6布置与环境激励条件下的布置方式相同；在爆破前先采集一段时间的脉动时程，确认周围环境无异常后，将X 向的加速度传感器换挡至速度传感器，并将其方向转为Y 向，爆破瞬间的传感器自身对应型号以及测试时的编号与对应的位置如表。
在本发明实施例中，所述隔震层2的下部设置有地下室独立柱7。
在本发明实施例中，所述隔震支座201采用铅芯橡胶隔震支座或天然橡胶隔震支座，所述隔震支座201采用铅芯橡胶支座或天然橡胶隔震支座201，所述铅芯橡胶支座与天然橡胶隔震支座201混合布置。
在本发明实施例中，一种隔震结构动力特性水平推移测试装置的测试方法，包括上述任意一项所述的隔震结构动力特性水平推移测试装置，包含以下步骤：
（1）利用液压千斤顶8置于隔震支柱202与反力墙1之间，将建筑物推开一定水平位移，再利用顶杆3代替液压千斤顶8支撑已被推开的建筑物，取出液压千斤顶8；
（2）对顶杆3瞬间爆破卸载使得建筑物作一次性单向自由振动；该次单向自由振动由传感器6记录并传递给数据分析系统进行分析。
在本发明实施例中，所述液压千斤顶8的极限载荷重量为600kN，优选的，所述液压千斤顶8的个数为十二个，液压泵通过橡胶油管与每个液压千斤顶8连通，通过控制液压千斤顶8的回油和出油，实现加载和卸载。
在本发明实施例中，DHDAS 动态信号测试分析系统是此次试验运用到的重要数据采集软件之一，DHDAS 动态信号测试分析系统是由多通道数据采集箱、计算机及相关软件组成。可以快速测量大型建筑结构、模型的瞬间动态振动问题；在试验前，将各个楼层的传感器6连接线连接到控制中心的数据采集箱，将数据采集箱连通至计算机中心；打开计算机中的DHDAS 数据采集软件，设置好测试参数，其中采样频率选择1kHz，采样方式为连续采集方式，触发方式为自由采集，信号采集点有八处，每个测试点安放两个传感器6，分别测量速度与加速度信号。
在本发明实施例中，扬州晶明动态采集分析系统是一款集信号调试及数据采集分析的多功能动态信号测试分析系统，试验将利用该系统测试隔震结构中隔震层2以上部位的结构的位移变化情况，将检测的位移计5连通到采集器主机，最终将位移信号传递至计算机，在计算机中的扬州晶明动态采集软件将能够实时观测现场测试的位移变化情况。
在本发明实施例中，在试验后续的数据处理过程中，应用到了东华测试公司的DHMA 模态分析软件，对该栋建筑推移测试所采集得到的数据进行了分析，DHMA 模态分析软件是采用VC++编写而成的一套后处理式的模态分析软件，它是基于WINDOWS 系统的计算机操作环境，这套软件可以分析隔震结构的振型、自振频率和阻尼比等模态参数，试验测得的建筑动态响应可通过软件的三维结构模型的建模得以展现；本软件一共有两个大的模块：频响函数的模态分析（测力算法分析）和环境激励状态下的模态分析（不测力算法分析）；本次试验中的环境激励条件下的动力特性分析将选择不测力算法分析结构的模态参数，在初位移条件下，将采用测力算法分析结构的动力特性。
在本发明实施例中，本测试方法是尝试通过测得的真实结构响应数据，获得隔震结构在环境激励条件和水平初位移条件下的自振特性，包括前三阶自振周期、阻尼比以及振型，加速度与速度时程曲线，来反应基础隔震结构的特性；隔震结构能够很好的控制结构响应，展现良好的抗震性能，可以将位移、加速度控制的很小，隔震结构耗散大部分地震能量，从而避免地震破坏，结构整体响应变为平动，从而增加舒适度，不会像普通结构越高层晃的越厉害，建筑中的家具等不易掉落，从而降低地震损失等。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的隔震结构动力特性水平推移测试装置及其测试方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种隔震结构动力特性水平推移测试装置，其特征在于：包括反力墙，所述反力墙设置在隔震结构旁侧，所述隔震结构由具有隔震层的建筑物形成，所述隔震层包含从下而上设置的隔震支座、隔震支柱以及隔震梁板，所述隔震支柱与反力墙之间设置有至少一根顶杆，所述顶杆内设置有用以放置炸药的安装孔。
2.根据权利要求1所述的隔震结构动力特性水平推移测试装置，其特征在于：所述顶杆的旁侧设置有若干沙袋。
3.根据权利要求1或2所述的隔震结构动力特性水平推移测试装置，其特征在于：所述顶杆采用素混凝土顶杆。
4.根据权利要求1所述的隔震结构动力特性水平推移测试装置，其特征在于：所述隔震支柱上设置有位移计。
5.根据权利要求1所述的隔震结构动力特性水平推移测试装置，其特征在于：所述隔震层的上部设置有若干楼层，每层所述楼层的角落均设置有信号采集点，每个所述信号采集点处均设置有至少两个传感器。
6.根据权利要求1所述的隔震结构动力特性水平推移测试装置，其特征在于：所述隔震层的下部设置有地下室独立柱。
7.根据权利要求1所述的隔震结构动力特性水平推移测试装置，其特征在于：所述隔震支座采用铅芯橡胶隔震支座或天然橡胶隔震支座。
8.一种隔震结构动力特性水平推移测试装置的测试方法，其特征在于，包括如权利要求1~7任意一项所述的隔震结构动力特性水平推移测试装置，包含以下步骤：
（1）利用液压千斤顶置于隔震支柱与反力墙之间，将建筑物推开一定水平位移，再利用顶杆代替液压千斤顶支撑已被推开的建筑物，取出液压千斤顶；
（2）对顶杆瞬间爆破卸载使得建筑物作一次性单向自由振动。
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