地震模拟振动台

１ 概 论
统稳 定 的补偿 ， 去德 国 Ｓ Ｈ Ｎ Ｋ公 司就 是 采 用 这 过 ＣＥＣ 种 方法 。另一种 方法 是将 位移 、 度 和加 速 度共 同进 速 行 反馈 的三参 量反 馈控 制方 法 ， 国 Ｍ 系统公 司就 美 是采 用这 种控制 方 法 。这 也是 目前 广泛 采 用 的方 法 。 采用 三参量控 制 的主要原 因是 因为使用单 一 的位 移控
象种类繁 多 ， 要控 制 的地 震 模 拟振 动 台 是一 个 非 常 复 杂系统 ， 而且这个 系 统往 往 是无 法 用 数 学模 型来 准 确 描述 的 ， 它不仅 与模拟控 制 系统 、 动器 、 作 台面有关 ， 而 且 与试件 的特性也 有关 系 ， 其 是被 试 结 构模 型 在 实 尤
Ｑ Ｕ Ｆ — ｅ， Ｈ ｅｇｑａ ｇ ＷＡ Ｇ Ｇ ｎ ，Ｈ Ａ Ｇ Ｘ ｎ －ｏ ｇ Ｚ Ａ Ｇ Ｈ ｎ － Ｉ ａｗ ｉ Ｓ Ａ Ｆ ｎ —ｉｎ ， Ｎ ａｇ Ｕ Ｎ ｉｇｈ ｎ ， Ｈ Ｎ ｏ ｇ ｉ ｊ
（ 京 三强 同维 机 电 液 压科 技 发 展 有 限公 司 ， 京 北 北 １２ ０ ） ０２ ０
力。在数 字 电动振 动 台和数 字液压振 动 台上进 行 了测试 实验 ， 结果表 明地震 波的位 移、 速度 和加速 度波形都
得 到 高精 确 的再现 。
关键 词 ： 震模拟振 动 台 ； 地 控制软 件 ； 三参量控 制 ； 加速 度控 制 ； 波形 再现 ； 迭代
中图分类 号 ：Ｈ１ ７ 文献标 识码 ： 文章编号 ：０ ０４ ５ （０ １ ０ － ９ －４ Ｔ ３ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ）６０ ８０ ０
国外引进 的重要 原 因 。我 们 经 过 多年 的研 究 ， 用 数 采 字液压 和伺 服控 制技 术 ， 现 了位 移 、 度 、 实 速 加速 度 波

动 台模型试验技术是 目前最有效 的 、最先进 的方法 。
２ ０世纪建成的离心机振动台大都是一维 电液振动 台 ，
只能模拟一维地震波 ，不能同时模拟地震横波和纵 波
图 １ 离心场中二 维地震模拟振动台激振方 向示意图
整个 系统包含 ２ Ｉ 模拟振动台系统 离心场 Nhomakorabea二维地震 Ｉ
２０ ０ ８年 １ Ｏ月
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ００Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｔ Ｉ
Ｏｃ． ０ ８ ｔ２ ｏ Ｖ０ ． ６ Ｎｏ １ Ｉ３ ． ０
第３ 卷 第 １ ６ ０期
离 心场 中二 维地 震模 拟 振动 台建 模 与仿 真
王珏 ，牛宝 良，胡绍全 ，宋琼 ，严侠
主 ． ． １
的作用 。因此 ，近年来国 内外 土工研究单位相继建造 了离心机二维电液振动 台 。 离心机二维地震模拟振动台系统 复杂 、设计难度 大 ，仅依靠设计经验和简单的理论计算 已不 能满足指 标设计和成 本控制 的要求 。液压仿真为该系统的设 计 提供 了新手段 ，为设计方案提供了更加精细 的仿真预
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔｈ Ｄ ａ ｔｑｕ ｋ ｉ ｔａ ｔ ｅ ２ ｅ ｒｈ ａ ｅ ｓｍｕｌｔ ｎ ｓ ａ ｅ ｓａ ｋｎｄｏ ｈ ｓ ｄｖ ｎ ｄ ｅ ｕｉ ａｉ ｈ ｋ ｒｉ ｉ ｆｔｅ ｍｏ ｔａ ａ ｃｅ ｑ ｐｍｅ ｔｕ ｅ ｏ ａ ｔｑｕ ｋ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｒ ｓ ｎ ｏ ｎ ｓ ｄ ｆｒｅ ｒｈ ａ ｅ ｒｓ ａ ｃ ｔｐ ｅ ｅ ｔ
０ 引 言
地震是对人类社会影响最 大的 自然灾害之一 ，不 论是 民房建 筑还是 桥 涵大坝 ，都 需要 考虑 其抗 震能
力 … 。震 灾 调 查 、数 值 模 拟 与 理 论 分 析 和 模 型 试 验 ，

地震模拟振动台台阵控制技术的研究与发展纪金豹*，李芳芳，李振宝，孙丽娟(北京工业大学 工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100124)摘要 地震模拟振动台台阵系统是一种重要的结构动力试验设备，其控制技术是国际范围内结构实验技术领域的重要研究方向。

本文简要介绍了地震模拟振动台及多振动台台阵系统的历史发展和现状，以北京工业大学九子台台阵系统为例，对振动台台阵控制系统的功能、特点进行了总结和介绍。

并重点分析和探讨了多振动台台阵系统的控制技术的相关研究与发展。

本文研究工作对于开展振动台相关控制技术和振动台混合试验技术的研究具有一定的参考价值。

关键词 地震模拟振动台，振动台台阵，控制技术，结构试验Research and development on the control technology of the multipleshaking tables array systemJI Jinbao *, LI Fangfang, LI Zhenbao, SUN Lijuan(Beijing Key Laboratory of Earthquake Engineering and Structural Retrofit ，Beijing University of Technology ，Beijing 100124，China)Abstract Multiple shaking tables array is a kind of dynamic structural test equipment and the control technologiesof it is an important research focus in the field of structural test all the world. The historical development and current status of the shaking table and multiple shaking tables array system were briefly introduced in this paper. And then, the research and development of the control of multiple tables array were analyzed and discussed. Especially, choosing the large-scale shaking tables array with nine sub-tables constructed and installed in the Civil Engineering Experiment Center of the Beijing University of Technology as an example, the functions and features of multiple tables control system were summarized and studied. A certain reference value of this paper was expected on the related studies of the shaking table control technology and hybrid testing techniques based on the shaking tables.keywords shaking table, multiple shaking tables array, control, structural test收稿日期：2012-07-10基金项目：国家自然科学基金资助项目(90715010)*联系作者，Email: jinbao@1 引言地震模拟振动台是地震工程研究中的重要试验设备之一。

建筑结构试验一、名词解释1、结构动力特性试验：指结构受动力荷载激励时，在结构自由振动或强迫振动情况下量测结构自身所固有的动力性能的试验。

一八 10 082、结构动力反应试验：指结构在动力荷载作用下，量测结构或特定部位动力性能参数和动态反应的试验。

3、结构疲劳试验：指结构构件在等幅稳定、多次重复荷载的作用下，为测试结构疲劳性能而进行的动力试验。

二七八4、地震模拟振动台试验：指在地震模拟振动台上进行的结构抗震动力试验。

5、短期荷载试验：指结构试验时限与试验条件、试验时间或其它各种因素和基于及时解决问题的需要，经常对实际承受长期荷载作用的结构构件，在试验时将荷载从零开始到最后结构破坏或某个阶段进行卸载，整个试验的过程和时间总和仅在一个较短时间段内完成的结构试验。

一八6、长期荷载试验：指结构在长期荷载作用下研究结构变形随时间变化规律的试验。

七7、现场试验：指在生产或施工现场进行的实际结构的试验。

8、相似模型试验：按照相似理论进行模型设计、制作与试验。

十9、缩尺模型：原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物。

07 09原型相似：对象是实际结构（实物）或者是实际的结构构件模型相似：是仿照（真实结构）并按一定比例关系复制而成的试验代表物，它具有实际结构的全部或部分特征，但大部分结构模型是尺寸比原型小得多的缩尺结构。

结构抗震试验：是在地震或模拟地震荷载作用下研究结构构件抗震性能和抗震能力的专门试验。

拟动力试验：是利用计算机和电液伺服加载器联机系统进行结构抗震试验的一种试验方法。

地震模拟震动台试验：是指在地震模拟振动台上进行的结构抗震动力试验。

低周反复加载静力试验：是一种以控制结构变形或控制施加荷载，由小到大对结构构件进行多次低周期反复作用的结构抗震尽力试验。

短期荷载试验：是指结构试验时限与试验条件、试验时间或其他各种因素和基于及时解决问题的需要，经常对实际承受长期何在作用的结构构件，在试验时将荷载从零开始到最后机构破坏或某个阶段进行卸载，整个试验的过程和时间总和仅在一个较短时间段内（如几天、几小时、甚至几分钟）完成的结构试验长期荷载试验：是指结构在长期何在作用下研究结构变形随时间变化规律的试验。