简易地震模拟振动系统的设计
梧州学院
毕业论文
论文题目简易地震模拟振动系统的设计
系别电子信息工程系
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完成时间年月
摘要
本论文提出一套简易地震模拟体验系统的液压系统设计，其设计原型是电液伺服地震模拟振动台，电液伺服地震模拟振动台试验是地震工程重要的研究手段，近几年来得到了迅速发展，已经应用于多个产业部门。振动台主要由台面及支撑系统、液压激振系统、液压油源系统和控制系统四大模块组成，多以位移控制为基础进行地震波形的模拟。
该地震体验系统主要通过一套激振系统，依靠输入的各种地震波形和频率等相关参数，在一维方向上把地震效果进行精确模拟，使体验人员获得类似的振动体验。同时，通过对减震模式的相关设置还可以用来验证各种减振材料或结构的减振效果。
本论文在符合设计要求的基础上提出了合理的液压原理设计，并就部分关键部件进行了相关功能和结构的设计。该地震体验装置的突出特点是采用了以2D数字换向阀为控制阀的电液伺服系统，电液伺服系统的优点是系统刚度大，控制精度高，响应速度快，能高速启动、制动和反向等优点，因而可组成体积小，重量轻，加速能力强，快速动作和控制精度高的伺服系统来控制较大的功率和负载。
另外，由于伺服阀等的非线性影响及台架与试件的共同作用，本装置在本质上是一个十分复杂的非线性系统。为了能更清楚的显示其内部控制关系，通过一系列线性化的手段，本论文在分析电液伺服地震模拟振动台的设备构成及其物理机理的基础上，给出了地震体验系统相关的数学模型，并以此进行了SIMULINK的仿真和分析，为进一步调整及优化提出了一系列的设想和展望。
关键词：地震电液伺服控制 2D数字阀
The design is of the system of the simple-easy
earthquake vibration simulation
Abstrac t
The earthquake—experienced system discussed here is actually an earthquake shaking table controlled by electro—hydraulic servo system．Shaking table test is an important earthquake engineering research tool．And this tool has been achieved a rapid development in recent years，and it is used in various industrial sectors now．The system mainly composed of four modules：the vibration table and support system，hydraulic vibration system，hydraulic oil system and control system．Most of shaking tables，their seismic wave simulation is based on displacement control．
The earthquake-experienced system relies on the importation of all kinds of seismic wave and frequency，and other relevant parameters．In the direction of the one dimensional，this seismic effect can be accurately simulated by its hydraulic vibration system，So that staff may get a similar experience of earthquakes．In addition，through it can also be used to validate the damping vibration effect of many kinds of material or structure．
In order to achieve those required function，some key components of the relevant functional and structural design are selected here．The earthquake-experienced system uses 2D--digital valve as the control of electro-hydraulic servo system which it has many advantages，like the high precision，fast response，action of high-speed，brake and reverse，etc．
What is more，because of the servo valve，and other components that it have non-linear impact in essence，and the system is a very complicated nonlinear system in essence．In order to get its internal relationship among complicate parameters，the linearization of electro-hydraulic servo system is needed．A simple mathematical model is established．And the result of the simulation shows the earthquake-experienced system is feasibility．
Key word：earthquake electro-hydraulic servo control 2D- digital valve
目录
第一章绪论 (1)
1.1本课题研究的背景与意义 (1)
1.2国内外研究发展现状 (3)
1.3本课题研究方法与内容 (7)
1.4本章小结 (8)
第二章振动台的组成及工作原理 (9)
2.1振动台的工作原理 (9)
2.2振动台系统的组成 (10)
2.3 研究的振动台的功能 (17)
第三章 6自由度振动的控制设计分析 (18)
3.1 6自由度振动台系统的构造 (18)
3.2 自由度的合成方法及分析矩阵 (19)
3.3 三状态控制器 (20)
3.4压力镇定控制器 (23)
3.5试验研究 (25)
3.6 本章小结 (26)
第四章液压系统功能原理设计 (27)
4.1系统性能指标 (27)
4.2系统功能设计 (30)
4.3 本章小结 (45)
第五章振动台机构的设计与分析 (46)
5.1 台面设计 (46)
5.2 水平X向振动连接 (48)
5.3 垂直Z方向平动连接机构 (49)
第六章总结 (51)
参考文献 (52)
致谢 (53)
附录 (54)
第一章绪论
1.1 本课题研究的背景与意义
1.1.1 本课题的研究背景
地震就是地球表层的快速振动，在古代又称为地动。它就象刮风、下雨、闪电、山崩、火山爆发一样，是地球上经常发生的一种自然现象。地震时，在地球内部出现的弹性波叫做地震波，地震波主要包含纵波和横波。振动方向与传播方向一致的波为纵波(P波)，来自地下的纵波引起地面上下方向颠簸振动。振动方向与传播方向垂直的波为横波(S波)，来自地下的横波能引起地面的水平方向晃动，横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因。由于纵波在地球内部传播速度大于横波，所以在地震时，纵波总是先到达地表，而横波总落后一步。这样，发生较大的地震时，人们一般会先感觉到上下颠簸，过数秒到十几秒后才感觉到有很强的水平晃动。
地震，如果发生在没有人烟的高山、沙漠或者海底，即使震级再大，也不会造成伤亡或损失。相反，如果地震发生在人口稠密、经济发达、社会财富集中的地区，特别是在大城市，就可能造成巨大的灾害。
地震时房屋等建筑物的倒塌和严重破坏，是造成人员伤亡和财产损失最重要的直接原因之一。房屋等建筑物的质量好坏、抗震性能如何，直接影响到受灾的程度。因此，必须做好建筑物的抗震设防工作。
破坏性地震发生之前，人们对地震有没有防御，防御工作做得好与否将会大大影响到经济损失的大小和人员伤亡的多少。防御工作做得好，就可以有效地减轻地震带来的灾害损失。
到目前为止，地震预测仍然是世界难题。这种状况由三方面因素所决定：
第一，地球的不可入性。正所谓上天容易入地难，我们对地下发生的变化，只能通过对地表现象的观测来推测。
第二，地震孕育规律的复杂性。相关专家通过多年的研究，现在逐渐认识到地震孕育、发生、发展的过程十分复杂，在不同的地理构造环境、不同的时间阶段，不同震级的地震都显示出相当复杂的孕育规律过程。
第三，地震发生的小概率性。这一点我们可能都能感觉到，全球每年都有地震发生，有些还是比较大的地震。但是对于某一个地区来说，地震发生的重复性时间是很长的，几十年、几百年、上千年，而进行科学研究的话，都有统计样本，而这个样本的获取，在有生之年都有可能非常困难。由上面三种原因决定，地震
预报到目前仍是世界难题。
可是随着现代高科技的迅猛发展，人们对高层建筑、大坝等工程的安全问题越来越重视。为了减少损失，对于地震多发地带，特别是对学校、车站以及中高层建筑这些人员密集场所来说，对它们的抗震试验尤为重要。
通过对过去一些地震的研究分析，发现绝大部分的人员伤亡来自于建筑物的坍塌，不少人还因为没有经历过类似的地震体验，没有相应的心理准备，故而在地震来临时惊慌失措，从而导致人身伤害。另外，虽然目前对地震机理的理论研究很多，但是通常需要到模拟试验台上对模型进行验证和优化。如今这种运用地震模拟振动台对模型和理论进行验证和优化的形式是被公认为最能模拟真实的地动环境的措施之一。
地震模拟振动台是包括土建、振动、电子、机械液压传动、自动控制和计算机技术等在内的多学科综合性技术。就驱动方式而言可以分为电液伺服方式和电动式，由于电液伺服方式具有低频时推力大，位移大，而且系统刚度大，控制精度高，响应速度快，能高速启动、制动和反向等特点，因而可组成体积小，重量轻，易于搬运安装，加速能力强，快速动作和控制精度高的伺服系统来控制较大功率和负载。故而在目前被广泛应用。
1.1.2 本课题的选题意义
在对地震机理的理论研究过程中，通常需要到模拟试验台上验证和优化，地震模拟振动台就为我们提供了一种很好的方法和手段。地震模拟振动台作为振动试验的标准设备，其性能直接影响到试验的结果，其水平在很大程度上影响到对地震防范工作的展开，因而在国民经济发展中占有相当重要的地位。从另一方面来说，它的发展水平在某种程度上也反映了一个国家的工业发展水平。因此，世界各国都很重视地震振动试验技术和地震振动试验系统的研究开发工作。
我国是一个多地震的国家，处在环太平洋地震带和喜马拉雅－地中海地震带上，目前我国又处于地震活跃期，地震发生较为频繁。而普及地震知识、掌握避震抗震技巧是预防地震灾害的重要手段，与每个人息息相关，地震体验可以寓教于乐，提高全民防震抗震意识。地震体验装置广泛应用于大型科学馆，教学实验室，地震预防馆，建筑材料研究展览馆。
地震模拟振动台是通过台面的运动对试体或结构模型输入地面运动，模拟地震对试体或结构模型作用的全过程，进行结构或模型的动力特性和动力反应的试验。其特点是可以再现各种形式的地震波形，可以在实验室条件下直接观测和了解被试验试体或结构模型的受震损害情况和破坏现象等。振动台试验较好地体现
了模型的抗震性能，但是在由模型的试验结果来推算原型结构的抗震性能，这方面尚未形成非常一致的结论，还存在一定的误差，有待于进一步提高精度。
对液压装置而言，它易于实现快速响应，易于执行频繁启动、制动和换向等动作，易于实现自动化、过载保护和直线运动，输出力大。鉴于液压装置有如此的优点，所以目前地震模拟振动台大都采用液压驱动方式。
液压驱动属于力封闭控制，在多电机驱动时，能够通过液压缸中液体的自身弹性达到同步控制的目的。
本论文将要研究设计的地震体验装置，是采用电液伺服控制方式，对于帮助人们获得地震方面的感性认识，显现“地动山摇”的场景，试验相关建筑模型是非常合适的，因而也最适于教学及研究成果的示范和检验，这就为这套地震体验系统的提出奠定了应用基础。本课题所研究设计的是整个地震体验装置的液压系统子课题。
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 国内外振动台的发展
以前，抗震试验主要是采用野外原型试验。其方法是将强震观测仪器设置在地震区的房屋建筑等结构之上，然后等待地震的到来，以测取房屋的动力特性，将获得的固有频率、阻尼、振型等参数提供给抗震理论分析使用。但是由于强震较少而且受到地震预报的约束，故而用该方法取得数据的机会较少，试验周期较长，远远满足不了抗震研究工作的需要。为了解决这种矛盾，到了六十年代，采用了大型起振机等方式在原型结构上进行振动破坏试验，以获取所需数据，但是，要模拟地震破坏是很困难的，而且做一个这样的试验，投资相当大，试验周期也很长，因而探索将房屋结构放到实验室来进行试验，以求花较少的钱，以最快的速度，获得更多的数据，从而使地震模拟振动台在六十年代末应运而生。目前，世界上已建成上百座模拟地震振动台，其中以日本拥有的数量为最多，规模最大。我国一方面自行研制，另一方面引进，目前全国范围内的振动台的数量和规模也相当可观。
振动台主要可以分成三大类：机械式、电动式及电液式。综合比较来看，
电液式振动台有很强的优越性能。
国内目前主要研究及应用现状：
(1)同济大学地震模拟振动台在朱伯龙教授的领导下于1983年7月建成，原来为X、Y两向振动台，90年代进行了多次改造，主要改造内容为：双向振动台升级至三向六自由度；模型质量由15吨升级至25吨；控制系统和数据采集系统的升级
等。
目前，该振动台的主要技术参数如下：
台面尺寸：4m34m；
频率范围：0.1～50Hz；
最大模型质量：25t；
最大位移：x向：+100mm，Y向：+50mm，Z向：+50mm；
最大速度：X向：1000mm/s；Y向和Z向：600mm/s
最大加速度：X向：4.0g(空载)，1.2g(负载15t)；
Y向：2.0g(空载)，0.8g(负载15t)；
Z向：4.0g(空载)，0.7g(负载15t)；
最大重心高度：台面以上3000mm；
最大偏心：距台面中心600mm。
该振动台实验室是土木工程防灾国家重点实验室的一部分，技术负责人为吕西林教授，目前已经完成试验项目数量近500项。据统计，在世界上已经运行的大型振动台中，该振动台的运行效率名列前茅。
(2)中国水利水电科学研究院拥有5m35m电液伺服式三向六自由度宽频域模
拟地震振动台。中国水利水电科学研究院1987年从德国Schenck公司引进了全套振动台，由陈厚群院士主持，考虑水工结构模型的大缩比，该振动台的工作频率上限达到了120Hz，为目前国内工作频率最高的振动台。
目前，该振动台的主要技术参数如下：
台面尺寸：5m35m；
频率范围：0～120Hz；
最大模型重量：20t；
最大位移：X向：+40mm，Y向：+40ram，Z向：+30mm；
最大速度：X向：400mm/s；Y向：400mm/s；Z向：300mm/s；
最大加速度：X向：1.0g；Y向：1.0g；Z向：0.7g；
最大倾覆力矩：35t*m。
(3)中国建筑科学研究院拥有目前国内最大的振动台。采用4台油源并列供油；流量2000L/min，设置蓄能器阵；台面尺寸为6.1m36.1m；竖向采用4台MTS作动器，两个水平向分别采用4台作动器。
目前，该振动台的主要技术参数如下：
台面尺寸：6.1m36.1m；
频率范围：0～50Hz；
最大模型重量：60t；
最大位移：X向：+150mm，Y向：+250mm，Z向：+100mm；
最大速度：X向：1000mm/s；Y向：1200mm/s；Z向：800mm/s；
最大加速度：X向：1.5g；Y向：1.0g；Z向：O.8g；
最大倾覆力矩：180t2m。
(4)重庆交通科研设计院桥梁结构动力实验室的地震模拟试验台阵系统，它是目前国内外唯一的由一个固定台和一个移动台组成台阵的大型高性能三轴向地震模拟试验台阵系统。系统的总体技术水平和性能指标处于国际先进水平，台阵组合工作模式及台子轨道移动方式均属世界首创。采用了目前国际上最先进的数字控制系统和软件。配套数据采集、振动测试分析系统也是目前国际上最先进的。该系统的建成，为广泛领域内的振动和抗震试验研究提供了条件，特别是为大跨度结构的抗震试验研究提供了必要的条件，从而使得大跨度结构抗震动力学的一些基本问题的试验研究成为可能。
(5)中国地震局工程力学研究所1986年采用国产设备自行研制了双向振动台，1997年升级成三向振动台。
该振动台的主要技术参数如下：
台面尺寸：5m35m；
频率范围：0.5～40Hz；
最大模型重量：30t；
最大位移：水平：+80mm，竖向：+50mm；
最大速度：水平：+600mm/s，竖向：+300mm/s；
最大加速度：水平：+1.0g，竖向：+0.7g；
最大倾覆力矩：75t2m。
该振动台由工程力学研究所依靠国内技术力量建设完成，全部机械和液压系统由国内制造，控制系统由工程力学研究所自行研制。数据采集系统也集合了国内多家厂家的动态测试设备。
国外目前主要研究发展现状：
自50年代中期以来，国外就对电液式振动台进行了研究。60年代末期美国加州大学伯克利分校建立了第一台水平和垂直同时工作的6.1m36.1m双向地震模拟振动台。日本国立防灾科学技术中心建立了当时世界上最大的15m3l5m台面，垂直或水平单独工作的大型地震模拟工作台。现在国外一些大公司，如美国MTS、英国的Instron、瑞士的Amsler、德国的Schenck、日本的岛津等先后生产了各种系列的电液式振动台，以美国MTS公司的振动台技术最具有特色，可实现多种试验波
形(包括组合波形)的加载试验，硬件集成度高，体积比较小，MTS系统公司是全球最大的力学性能测试及模拟系统供应商，首创把液压伺服闭环控制概念引入力学测试系统。同济大学拥有的振动台其油源部分的核心部件就由MTS提供，作动器均采用MTS产品，整个系统由MTS总承包；中国建筑科学研究院的振动台也是由美国MTS公司总承包建设。目前MTS振动台控制器已升级为全数字469D控制器，使振动台试验过程变得简单、易于操纵，大大地节约了时间和成本，为开展更多的试验研究提供了可能。研制生产振动台或振动台部件的公司也越来越多，其中有MTS公司、SHOREWEST公司、SD公司、IST公司、JAGUAR公司、SERVOTEST公司等等，这也促进了振动台本身的发展。2004年，加州大学圣地亚哥分校建成了全美最大的室外模拟振动台，台面面积25英尺340英尺，能够测试的结构重量可达2200吨，高100英尺。日本于2005年安装了台面尺寸为20m3l5m的三向六自由度振动台。水平最大加速度、速度和位移分别是0.9g，2m/s和11m；竖向的最大加速度、速度和位移分别为1.5g，0.7m/s和10.5m，台面最大承载能力为1200吨。
基于以上分析可以看出，地震模拟振动台的三个发展趋势：即向大型足尺试验发展、向地震模拟振动台台阵发展、以及在控制技术方面向全数字发展。与其相适应，其液压系统的发展大致有以下两个趋势：
(1)从单个作动器发展到多个作动器同步作用；
(2)从单向水平发展到双向、三向加转动共计六个自由度的运动圆。
1.2.2 液压系统国内外发展现状
目前国外生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动化生产线都采用了液压传动技术。液压技术的应用对机电产品质量和水平的提高起到了极大的促进和保证作用，世界上先进的工业国家均对液压技术的发展给予了高度重视，采用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志。我国特别是20世纪80年代到90年代对液压行业进行了重点改造，有计划地加速对国外先进液压元件和技术的引进、消化、吸收工作，追赶世界先进水平。但由于起步较晚和一些相关技术的影响，我国液压传动技术与国外先进水平相比还存在一些差距，主要表现在：产品质量不稳定，可靠性差，寿命短；一些新的应用领域如航空航天等新型液压技术和元件研究开发工作还不能满足需要。
70年代末80年代初逐渐完善和普及的计算机控制技术为电子技术和液压技术的结合奠定了基础，大大提高了液压控制系统的功能与完成复杂控制的能力。计算机的日益发展和普及，对液压元件的发展产生了前所未有的促进作用，各种功用的数字化液压元件不断出现，液压行业的数字化和微机化己成为发展潮流。
液压伺服控制可以说是一门新兴的科学技术，其发展的历史并不长，直到二十世纪50年代至60年代以后才逐渐发展起来，但是由于电气系统优越性的影响，一直未有大的发展。近几十年来，由于整个工业技术的发展，尤其是在军事上和航空与宇航技术上所应用的伺服控制系统逐步向快速、大功率、高精度的方向发展，液压伺服控制所具有的反应快、重量轻、尺寸小及抗负载刚性大等优点再次受到重视。因此，液压伺服控制作为一种新兴的技术学科迅速地发展起来。
一般来说，各种液压伺服系统均可由指令元件、反馈检测元件、放大元件、转换元件、控制元件、比较元件、执行元件、控制对象等组成。此外，还可能有各种校正装置以及不包括在控制回路内的能源装置以及其它辅助装置等。
同样，数字化液压元件的良好使用性能一方面满足了用户们的需要，另一方面也对液压元件的研制提出了全新的理念。现代飞机与导弹的飞行控制正是由于采用了电液伺服控制，从而提高了飞行控制系统的灵活性与适应性，保证了飞行器在飞行状态下所需要的稳定性与控制性(操纵性)，改善了飞行器气动性能与布局，保证了舵面颤振的安全性。在民用工业方面的应用也得到了广泛的重视，如机床、冶炼、铸锻、轧钢、动力、车辆工程、矿山机械、海底作业、建筑、石油等，甚至在人们的日常生活中也被采用，如液压电梯。
现在，液压伺服控制已在自动化领域占有重要位置，凡是需要大功率、快速、精确反应的控制系统，都已采用了液压伺服控制。本论文所研究的液压系统就是采用的液压伺服控制。
1.3 本课题的研究方法与研究内容
本课题根据具体功能要求和应用环境要求，在一维方向上，输入地震波信号(或正弦阶跃信号等)，经过控制系统产生位移信号，与台面反馈的位移一起进入伺服控制器产生控制信号，经伺服阀在液压油源高压液流的推动下，推动活塞运动，从而带动振动台台面运动，形成闭环控制，从而实现波形的在线控制。并且为该地震体验装置设计了一套符合要求同时节能的液压系统。基于本装置的应用环境，在实现规定功能外，该液压系统要求轻污染、低噪声、节能并且方便故障检测。
目前国内外对地震模拟振动台的相关研究成果很多，它们的液压系统设计方案的核心思想也基本上一致，振动台主要由台面及支撑系统、液压激振系统、液压油源系统和控制系统四大模块组成。地震体验系统的基本构成如下图l-1所示。
图1-1 地震模拟系统的基本构成
本论文内容主要是对地震体验装置的液压系统和运动机构进行相关功能和结构设计进行研究。研究的具体工作概括如下：
1)液压系统的参数化设计；
2)6自由度振动的控制；
3)激振液压缸和系统的设计；
4)振动机构的设计和分析；
5)真实地震数据加载测试。
1.4 本章小结
本章首先介绍了该课题的研究背景与研究意义，以说明课题研究的必要性。接着介绍了地震模拟振动台与液压控制在国内外研究、发展及其应用现状，指出了研究的现状与一些不足之处。最后结合本课题目标，提出了本论文的研究方法与研究内容。
第二章振动台的组成及工作原理
2.1 振动台的工作原理
地震模拟振动台(以下简称振动台)的工作原理是，把试验对象放在一个足够刚性的台面上，通过动力加载设备使台面实现各种类型的地震波，使得试验对象随之产生类似地震作用下的振动。振动台系统是一个闭环控制系统，具体的工作流程可以简单描述成这样：首先由计算机程序发出指令信号。通过D/A转换器将数字量转换成模拟量，再通过专用接口输入到电液伺服控制器，电液伺服控制器接收到模拟信号后，传到电液伺服阀，电液伺服阀将电信号成比例地转换成液压输出，驱动执行机构也就是液压伺服作动器进行动作【1】。与此同时电液伺服作动器的内、外传感器，包括内部行程传感器，力传感器，外部试件上的位移传感器等，将不同的电信号反馈到电液伺服控制器，电液伺服控制器将反馈信号与开始的输出指令作比较，比较后的差值信号通过伺服放大器驱动作动器动作，直到反馈信号与输出指令的比较差值小于规定的允许误差。另一方面A/D转换器按照控制软件设定的采样频率通过专用接口不停地从电液伺服控制器中采集模拟信号，并将其转化成数字信号传到计算机终端。计算机终端根据采集到的信号实时地进行监控，并调整决定下一步加载的方案，于是整个系统就形成了一个闭环系统，从而实现结构加载试验的自动化，如下图2-1所示。其实振动台系统的控制比这里说的还要复杂，有内部循环系统和外部循环系统之分。
图2-1 振动台闭环控制系统
2.2 振动台系统的组成
地震模拟振动台系统由基础、台面、油源系统、激振器、电液伺服阀与控制器、数据采集与分析系统和计算机与控制软件等7部分组成，如下图2-2所示为地震模拟振动台的模型。下面将阐述一下7部分的组成结构和原理。
图2-2 振动台外观图
图2-3 振动台系统分布图
Z 4
2.2.1 振动台基础
振动台基础作为一种动力基础，它是振动台工作时的提供反力装置，对振动台能否正常工作及使用寿命都会产生重要影响。
基础是振动台系统的重要组成部分。基础的性能直接影响到系统的正常运行。比较常见的振动台基础有整体式开口箱形基础、水平和垂直分离型基础等。
动力基础的形式一般有三种：实体式基础、构架式基础和墙式基础。
(1)实体式基础
实体式基础在动力机器中用得最为广泛，因为它的设计、施工都较简便，适合于多种机器基础。例如曲柄连杆类(活塞式压缩机等)，旋转式(汽轮机、发电机等)机器，滚筒式(磨机、转窑等)机器，冲击(锻锤、落锥等)机器等均可用块体式基础。此类基础本身刚度大，地基弹性变形引起机器的振动，基础一般当作是刚体，振动幅值主要受地基的刚度(地基基床系数)的影响。因此在设计时，地基的刚度系数确定得正确与否，对基础的振动影响很大。
(2)构架式基础
构架(亦称框架)式基础，由底板、柱子和顶板(包括顶板、纵横梁)系统所构成，汽轮机、发电机等机器的基础常用这种型式。构架式基础的振动由两部分组成：一是地基弹性变形引起的振动；二是基础本身构架(板、梁、杆系统)变形引起的振动。因此在设计时不仅要控制地基的刚度，还需要使构架有合理的刚度。
(3)墙式基础
墙式基础以横墙代替构架式基础的横向框架；因而刚度较构架式基础为大。在动力计算中有时可按块体式，设计此类基础时，如墙高不超过墙厚的4倍，可近似地认为基础是刚体，按块体式基础计算。如墙高超过墙厚的4倍时，则基础本身刚度不足，变形较大，则应按构架式基础计算，同时考虑地基及基础的弹性变形。
2.2.2 台面
目前在台面材料上有钢筋混凝土结构，钢焊结构和铝合金结构等。从性能价格比来看，多数采用钢焊网格结构。台面的自重在多向振动台中与试件重量之比为1：1.5以内，单水平向此比例可以大些。台面要有足够的剐度，板的第一弯曲频率应在最高使用频率的压倍以上。
2.2.3 激振器
振动台的激振器就是液压伺服作动缸，它是驱动系统动作的直接执行元件。作动缸主要由缸体、活塞头、活塞杆、力传感器、行程传感器等组成。基本构造
如下图2-4所示。伺服阀配置在作动缸的上面，目的是用来控制液压油的方向和流量。实现对作动缸的快速、精确的控制。作动缸分单出力和双出力两种。例如MTS244.51型号是双出杆方式作动缸。最大行程为：+250mm，额定载荷为+1000kN，活塞杆两端的面积相同，带有3.8升紧耦合蓄能器，带有LVDT传感器。有效面积为487m2。该课题液压缸的设计在第四章将提到。其他的性能参数见下表2-1所示。
表2-1 MTS系列液压缸的参数表
（a）作动缸外形图（b）作动缸内部结构图
图2-4 作动缸的基本构造示意图
1—活塞头 2A—进出油口 2B—进出油口 3—活塞杆 4—衬垫 5—活塞密封 6—活塞轴承 7—高压密封 8—低压密封 9—高压密封回油口 10—传感器 11—密封管 12—固定板
2.2.4 电液伺服阀
电液伺服系统是地震模拟振动台以下简称振动台的重要组成部分具有大振幅、大出力、高精度、响应快的特点它采用模拟控制方式为振动台台面运动提供可控动力。
电液伺服阀是模拟电液伺服系统的核心元件，它是一种能量转换和液压放大装置，可以将微弱的电信号成比例地转换成液压输出。电液伺服阀种类较多。按放大等级可分为；单级阀、一级阀、三级阀、四级阀等：按前置级结构可分为：滑阀、喷嘴挡板、射流管等；按内部反馈形式可分为：位移反馈的一般流量阀、负载压力反馈的压力阀等。实验室内常见的电液伺服阀一般选用喷嘴挡板作为前置级，放大等级为二、三级左右，它的外形及构造分别如下图2-5(a)、(b)所示。电液伺服阀主要由力矩马达、喷嘴挡扳前置级和功率级滑阀所组成，由反馈杆进行力的反馈。
（a）电液伺服阀的外观
（b）电液伺服阀的内部结构
图2-5 电液伺服阀
上图2-5为电液伺服阀的工作原理。力矩马达在线圈中通入电流后产生扭矩，使弹簧管上的挡板在两喷嘴间移动，移动的距离和方向随电流的大小和方向而变化。例如挡板向右移近喷嘴时，就在主阀芯两端面上产生压力差推动主阀芯左移，使压力油口P S与载荷1口相通，回油口与载荷口相通。主阀芯左移的同时通过反馈杆对力矩马达产生的力矩和挡板的位移进行负反馈。因此，主阀芯的位移量就能精确地随着电流的大小和方向而变化，从而控制通向液压执行元件的流量和压力。
2.2.5 控制器
振动台的控制部分由MTS flex GT控制器来完成。其外形见下图2-6所示。控制器以计算机为平台，闭环控制速率为6KHz， 42.9KHz高峰数采样，波形频率1KHz，通过软件编程可完成不同实验方案的加载。另外根据振动台实验的具体情况还可以配置波形发生器(wave generate)。产生各种波形。控制系统支持8个通道，多站台控制能力，这样既可以在一台计算机上同时管理几个站台，也可以每个计算机管理一个站台，实现任务分派。
图2-6 GT控制器
2.2.6 油路系统
油源系统部分主要由液压泵、液压管路、单向阀，电磁溢流阀、比例溢流阀、精滤油器、粗滤油器等组成，其作用是为整个系统提供稳定的液压动力。
在系统运行中可能会因为执行元件密封不完善或元件老化等原因带入污染物，由于电液伺服阀等精密元件对液压油的要求很高，所以在进油回路和回油回路中都装有滤油器。
液压油系统中损失的油流量主要是转变为热能，液压油在工作过程中温度会不断地升高，如果液压油温度超过系统设定的限定温度。那么就会造成系统其他设备的损坏，所以系统中配有水冷强迫散热降温的冷却系统。
为了节约能源，提供瞬时流量，在系统中添加了蓄能器。系统采用的蓄能器组包括370升压力蓄能器和92升同油蓄能器。蓄能器的作用有三个方面：一是储存液压能，作短期的恒压油源；二是维持系统的压力；三是消除或者减弱系统中的压力脉动，吸收压力冲击，保持压力稳定。
例如：PS系列单级旋片泵
其最终压力为0.5mbar或1mbar。流速为18.0m3/h-630.0m3/h。
配有气压载阀。
表2-2 各种型号单旋片液压泵参数表
（a）PS20单旋片液压泵外观图
1-泵体 2-旋片 3-转子 4-弹簧 5-排气阀
（b）单旋片液压泵内部结构
图2-7 液压泵
两个旋片把转子、定子内腔和定盖所围成的月牙型空间分隔成A、B、C三个部分，当转子按图示方向旋转时，与吸气口相通的空间A的容积不断地增大，A空间的压强不断的降低，当A空间内的压强低于被抽容器内的压强，根据气体压强平衡的原理，被抽的气体不断地被抽进吸气腔A，此时正处于吸气过程。B腔的空间的容积正逐渐减小，压力不断地增大，此时正处于压缩过程。而与排气口相通的空间C的容积进一步地减小，C空间的压强进一步地升高，当气体的压强大于排气压强时，被压缩的气体推开排气阀，被抽的气体不断地穿过油箱内的油层而排至大气中，在泵的连续运转过程中，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。
排气阀浸在油里以防止大气流入泵中，油通过泵体上的间隙、油孔及排气阀进入泵腔，使泵腔内所有运动的表面被油覆盖，形成了吸气腔与排气腔的密封，同时油还充满了一切有害空间，以消除它们对极限真空的影响。
地震模拟振动台及模型试验研究进展_沈德建
第22卷第6期2006年12月 结 构 工 程 师S t r u c t u r a l E n g i n e e r s V o l .22,N o .6 D e c .2006 地震模拟振动台及模型试验研究进展 沈德建 1,2 吕西林 1 (1.同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;2.河海大学土木工程学院,南京210098) 提 要 在介绍振动台本身发展的基础上,分析了振动台试验研究内容的扩展、振动台模型试验动态相似关系研究进展、振动台试验方法的发展和振动台试验新的测量方法,提出了振动台模型试验中值得关 注的一些问题。 关键词 振动台,模型试验,动态相似关系,试验方法 R e s e a r c hA d v a n c e s o nS i m u l a t i n g E a r t h q u a k e S h a k i n g T a b l e s a n dMo d e l T e s t S H E ND e j i a n 1,2 L UX i l i n 1 (1.R e s e a r c hI n s t i t u t e o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g a n d D i s a s t e r R e d u c t i o n ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a ; 2.I n s t i t u t e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ,H o h a i U n i v e r s i t y ,N a n j i n g 210098,C h i n a ) A b s t r a c t T h e d e v e l o p m e n t o f s h a k i n gt a b l e i s i n d u c e df i r s t i nt h i s p a p e r .T h e e x p a n s i o n o f t h e r e s e a r c h s c o p e o f s h a k i n g t a b l e s i s a n a l y z e d .T h e d y n a m i c s i m i l i t u d e r e l a t i o n s h i p f r o md i f f e r e n t a u t h o r s i s c o m p a r e d a n d r e m a r k e d .T h e d e v e l o p m e n t o f t e s t i n g m e t h o d o n s h a k i n g t a b l e s a n d n e w m e t h o d o n a n a l y z i n g t h e r e s u l t i s a l s o p r e s e n t e d .S o m e v a l u a b l e q u e s t i o n s o n s h a k i n g t a b l e t e s t a r e i n d u c e d a n d m a y b e p a i d g r e a t a t t e n t i o nb y r e -s e a r c h e r s .K e y w o r d s s h a k i n g t a b l e ,m o d e l t e s t ,d y n a m i c s i m i l i t u d e r e l a t i o n s h i p ,t e s t i n g m e t h o d 基金项目:国家自然科学基金重点项目(50338040) 1 概 述 结构振动台模型试验是研究结构地震破坏机理和破坏模式、评价结构整体抗震能力和衡量减震、隔震效果的重要手段和方法。然而,由于振动台本身承载能力、试验时间和经费等的限制,许多时候必须做缩尺模型试验,在坝工模型和高层、超高层建筑中更是如此。 一些新型结构形式,由于其超出了设计规范的要求,往往需要通过实验对其抗震性能做合理的评估。超高层建筑和超大跨度建筑,在理论分析还不完善的情况下,试验,特别是振动台模型试验,是分析其抗震能力的一种有效手段。 线弹性的缩尺模型相似关系已得到了较好的解决,但是许多复杂结构的相似关系、非线性动态 相似关系虽然进行了一些研究,但是还未能得到 较好的解决。一些劲性钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构和其他一些新型结构的动态相似关系的 研究还不够深入,有些甚至才刚刚起步。 振动台试验较好地体现了模型的抗震性能,可我们更关心的是由模型的试验结果推算的原型结构的抗震性能,但在这方面尚未形成非常一致的结论,还存在一定的误差,因而精度还有待于进一步的提高。本文介绍国内外振动台模型试验的研究进展。 2 研究的最新进展 2.1 振动台本身的发展 作为美国N E E S 计划的一部分,加州大学圣地亚哥分校(U C S D )于2004年安装M T S 公司制
地震模拟振动台九子台阵系统的安装与调试
Dynamical Systems and Control 动力系统与控制, 2016, 5(1), 11-17 Published Online January 2016 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/45109485.html,/journal/dsc https://www.wendangku.net/doc/45109485.html,/10.12677/dsc.2016.51002 The Installation and Debugging of Nine Sub-Array System of Shaking Table Juke Wang, Chunhua Gao, Shuoyu Zhang Beijing Laboratory of Earthquake Engineering and Structural Retrofit, Beijing University of Technology, Beijing Received: Dec. 20th, 2015; accepted: Jan. 10th, 2016; published: Jan. 14th, 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/45109485.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Facing the damage caused by the frequent occurrence of earthquakes, this study pointed out that shaking table experiment is the research and development direction of structural seismic test, and briefly summarized the developmental history and status quo. In recent years, as array system of-fered important experiment methods to the anti-seismic experimental research and theoretical research of such slim-lined constructions as large-space structure, pipeline, multiple span bridge, etc., this study made a conclusion of the system composition, functional characteristics, installa-tion method and debugging procedures of nine sub-array system based on the nine sub-array sys-tem of BJUT, and further explained the characteristics and contents of array system control. It’s of some referential value for the technological development of shaking table array experiment. Keywords Shaking Table Array, Function Debugging, System Control 地震模拟振动台九子台阵系统的安装与调试 王巨科，高春华，张硕玉 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 收稿日期：2015年12月20日；录用日期：2016年1月10日；发布日期：2016年1月14日
高层建筑抗震性能模拟地震振动台试验
一、竞赛目的 通过比赛，加强华东地区工科院校土建类专业之间的相互交流，促进学生创新能力和专业技术水平的提高，营造培养卓越工程人才的良好氛围。 本次比赛突出设计理念、结构概念、结构体系创新，采用先进设备实施加载试验，希望能从理论创新引领实际工程发展的角度，加强理论与实际的有机结合，注重对设计构思与实施结果一致性的考察。 二、竞赛题目 高层建筑抗震性能模拟地震振动台试验 三、竞赛内容 1、结构方案概念设计及方案优选； 2、结构分析与制作详图设计； 3、结构模型制作； 4、结构模型模拟地震振动台试验。 四、竞赛细则 （一）材料及制作工具 1、材料 主体材料：有机玻璃板，额定厚度：1mm、2mm，弹性模量2.6?103MPa，强度40MPa，比重1.2。 辅助材料：镀锌铁丝，规格22号，直径0.71mm，材质：Q235。 胶接材料：氯仿、502胶（辅助安装质量块用，安装质量块时在实验室现场领取）。 标识材料：红、黄、蓝、黑彩色不干胶纸各一张，规格100?40。 【注1】材料由组委会提供，不允许使用任何其他材料。
【注2】材料参数仅供参考，有机玻璃板厚度、镀锌铁丝的直径可能 有较大的误差，以实测结果为准。 2、制作工具 钩刀、美工刀、电吹风、0#水砂纸、锉刀、直尺、图板、小毛笔、滴管注射器。 （二）模型设计要求 1、底座 虚线内为模型可使用范围，Φ1=8为柱脚安装孔，Φ2=5为底板安装孔 底座平面示意图 模型需可靠连接于底座上，然后固定于地震模拟振动台台面上。底座为有机玻璃板，尺寸250×250×6mm，外围25mm范围不得有任何构件。底座内部200 200范围8个直径8mm的圆孔，可用于固定构件（上部模型如不能利用这8个孔，可采用其它任一有效方式将上部模型固定于底板上）；外围12个直径5mm的孔用于将底座固定于地震模拟振动台台面上。底座平面示意见上图，底座上不得另行钻孔。
XJ-Z50小型地震模拟振动台
XJ-Z50小型地震模拟振动台 南京工业大学土木工程学院实验教学中心研制
XJ-Z50小型地震模拟振动台 1、概述 振动实验台有液压式、机械式和电磁式等几种，振动台在结构抗震、自振频率测量、结构振动分析中是不可缺少的设备，振动台设备的成本与台面的尺寸、性能和相应的配套设备有关，一般要几十万到上百万以上的资金才能建成。那么对于众多理工科院校和新建院校承担如此高的资金有一定的难度。我们推出的“XJ-Z50小型地震模拟振动台”是为理工科院校专门设计的，该系统具备了振动台的所有实验内容，费用相应要低得多，适合作为教学使用，使学生能通过实验来学习、认识和掌握在振动上要完成的实验方法，为将来参与实际大、中振动台建设打下基础。 该系统除用于教学外，还可用于小型仪器（如：精密电子仪器、手持设备、计算机硬盘驱动器、传感器、MEMS 传感器和其它设备等）的振动考核试验。只要配备一只标准加速度计（如B&K 公司的加速度计），就可用该系统对其它传感器的灵敏度和频响曲线进行标定，传感器标定在工程试验中是必不可少的。 2、系统组成 该系统由振动台台面系统、电磁式激振器、功率放大器、振动台控制传感器、振动台控制仪（含数据采集、程控信号源）、计算机和控制软件组成。
3、实验内容 3.1 地震模拟、人工模拟地震波再现、地震反应谱测试；3.2 白噪声激励与结构振型测试； 3.3等幅值正弦扫频控制与结构振型测试； 3.5 随机波实验模拟； 3.6 加速度传感器和速度传感器灵敏度、频响曲线标定测试(选配)； 4、技术指标和型号振动台控制机柜 4.1 振动台和功率放大器： 台面尺寸：516x360x20mm 台体材料：铝合金 台面自重：11kg 激振力：500N 频率范围：0-2000Hz 总重量：75kg 最大位移： 10mm 最大加速度：±5g
振动台试验终极版
一、前言 模拟地震振动台可以很好地再现地震过程和进行人工地震波的试验，它是在试验室中研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法，这种设备还可用于研究结构动力特性、设备抗震性能以及检验结构抗震措施等内容。另外它在原子能反应堆、海洋结构工程、水工结构、桥梁工程等方面也都发挥了重要的作用，而且其应用的领域仍在不断地扩大。模拟地震振动台试验方法是目前抗震研究中的重要手段之一。 20世纪70年代以来，为进行结构的地震模拟试验，国内外先后建立起了一些大型的模拟地震振动台。模拟地震振动台与先进的测试仪器及数据采集分析系统配合，使结构动力试验的水平得到了很大的发展与提高，并极大地促进了结构抗震研究的发展。 二、常用振动台及特点 振动台可产生交变的位移，其频率与振幅均可在一定范围内调节。振动台是传递运动的激振设备。振动台一般包括振动台台体、监控系统和辅助设备等。常见的振动台分为三类，每类特点如下： 1、机械式振动台。所使用的频率范围为1~100Hz，最大振幅±20mm，最大推力100kN，价格比较便宜，振动波形为正弦，操作程序简单。 2、电磁式振动台。使用的频率范围较宽，从直流到近10000Hz，最大振幅±50mm，最大 推力200kN，几乎能对全部功能进行高精度控制，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，只有极低的失真和噪声，尺寸相对较大。 3、电液式振动台。使用的频率范围为直流到近2000Hz，最大振幅±500mm，最大推力 6000kN，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，可做大冲程试验，与输出力（功率）相比，尺寸相对较小。 4、电动式振动台。是目前使用最广泛的一种振动设备。它的频率范围宽，小型振动台频率 范围为0~10kHz，大型振动台频率范围为0~2kHz，动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度波形良好，适合产生随机波；可得到很大的加速度。原理：是根据电磁感应原理设置的，当通电导体处的恒定磁场中将受到力的作用，半导体中通以交变电流时将产生振动。振动台的驱动线圈正式处在一个高磁感应强度的空隙中，当需要的振动信号从信号发生器或振动控制仪产生并经功率放大器放大后通到驱动线圈上，这时振动台就会产生需要的振动波形。组成部分：基本上由驱动线圈及运动部件、运动部件悬挂及导向装置、励磁及消磁单元、台体及支承装置。 三、组成及工作原理 地震模拟振动台的组成和工作原理 1.振动台台体结构 振动台台面是有一定尺寸的平板结构，其尺寸的规模由结构模型的最大尺寸来决定。台体自重和台身结构是与承载试件的重量及使用频率范围有关。一般振动台都采用钢结构，控制方便、经济而又能满足频率范围要求，模型重量和台身重量之比以不大于2为宜。振动台必须安装在质量很大的基础上，基础的重量一般为可动部分重量或激振力的10~20倍以上，这样可以改善系统的高频特性，并可以减小对周围建筑和其他设备的影响。 2.液压驱动和动力系统
振动台模型试验
01 建筑结构的整体模型模拟地震振动台试验研究，从模型的设计制作、确定试验方案、进行试验前的准备工作、到最后实施试验和对试验报告数据进行处理，整个过程历时较长、环节较多。显然，预先了解和把握振动台试验的总体过程，做到有目的、有计划、有方法，才能较顺利地完成该项工作。介绍将会按照以下顺序依此进行： 1 模型制作 2 试验方案 3 试验前的准备 4 实施试验 5 试验报告 6 试验备份 02 1 模型制作 振动台试验模型的制作，在获得足够的原型结构资料后，至少需要把握这样几个关键环节： （1）依据试验目的，选用试验材料； （2）熟读图纸，确定相似关系； （3）进行模型刚性底座的设计； （4）根据模型选用材料性能，计算模型相应的构件配筋； （5）绘制模型施工图； （6）进行模型的施工。 对上述各条的设计原则以及注意事项等，分述如下。 1.1 选用模型材料 模型试验首先应明确试验目的，然后根据原型结构特点选择模型的类型以及使用材料。比如，试验是为了验证新型结构设计方法和参数的正确性时，研究范围只局限在结构的弹性阶段，则可采用弹性模型。弹性模型的制作材料不必与原型结构材料完全相似，只需在满足结构刚度分布和质量分布相似的基础上，保证模型材料在试验过程中具有完全的弹性性质，有时用有机玻璃制作的高层或超高层模型就属于这一类。另一方面，如果试验的目的是探讨原型结构在不同水准地震作用下结构的抗震性能时，通常要采用强度模型。强度模型的准确与否取决于模型与原型材料在整个弹塑性性能方面的相似程度，微粒混凝土整体结构模型通常属于这一类。以上分析也显现了模型相似设计的重要性。 在强度模型中，对钢筋混凝土部分的模拟多由微粒混凝土、镀锌铁丝和镀锌丝网制成，其物理特性主要由微粒混凝土来决定，有时也采用细石混凝土直接模拟原型混凝土材料，水泥砂浆模型主要是用来模拟钢筋混凝土板壳等薄壁结构，石膏砂浆制作的模型，它的主要优点是固化快，但力学性能受湿度影响较大；模拟钢结构的材料可采用铜材、白铁皮，有时也直接利用钢材。总之，模型材料的选用要综合就近取材及经费等因素，同时要注意强度、弹性模量的换算等。 1.2 模型相似设计 把握大型模型振动台试验，最关键的是正确的确定模型结构与原型结构之间的相似关系。目前常用的相似关系确定方法有方程分析法和量纲分析法两种，它们之间的区别是显而易见的：当待求问题的函数方程式为已知时，各相似常数之间满足的相似条件可由方程式分析得出；量纲分析法的原理是著名的相似定理：相似物理现象的π数相等；个物理参数、个基本量纲可确定()个nkkn[$#8722]π数。当待考察问题的规律尚未完全掌握、没有明确的函数关系式时，多用到这种方法。高层建筑结构模拟地震振动台试验研究中包含诸多的物理量，各物理量之间无法写出明确的函数关系，故多采用量纲分析法。 量纲分析法从理论上来说，先要确定相似条件（π数），然后由可控相似常数，推导其余的相似常数，完成相似设计。在实际设计中，由于π数的取法有着一定的任意性，而且当参与物理过程的物理量较多时，可组成的数也很多，将线性方程组全部计算出来比较麻烦；另一方面，若要全部满足与这些π数相应的相
模拟震动台试验的了解
地震模拟振动台试验的了解 姓名：图尔荪江学号：1083310402 摘要阐述了正确认识振动台模型试验的重要性，并指出了试验中的一些有待提高的做法，同时论述了振动台模型试验的发展动态。 关键词振动台试验;试验方法;发展动态; 自20世纪60年代开始建立地震模拟振动台系统开始，全球的模拟振动台系统已经超过100台，国内各高校以及科研单位也陆续建立了近20台振动台系统?。振动台系统已从简单的单向运动向复杂的三向六个自由度发展，试验的内容也由砌体结构模型试验、框架结构模型试验、筒体结构模型试验向桥梁结构模型试验、具有隔震和减震装置的结构模型试验、结构与地基共同工作的模型试验等新的领域发展。对目前振动台模型试验中认识上和做法上有待提高的一些问题以及振动自摸型试验发展动态谈一些看法。 1. 正确全面认识振动台模型试验 由于振动台模型试验耗资大，要求高，于是就有采用静力试验或拟动力试验来研究结构性能的做法。其实振动中的物体除了受到干扰力的作用外，还受到与加速度相关的惯性力，与速度相关的阻尼力以及与位移相关的恢复力的作用。静力试验虽然经济并对加载设备没有太大的要求，但仅限于静力试验。拟动力试验，其突出的优点是与计算机相联，恢复力模型来自实际的构件，但是试验本身还是不能反映速度相关型材料的性能，因此拟动力试验实际上还是静力试验。虽然最近几年有研究发展的快速(实时)拟动力试验(FFr)，考虑了速度的影响，但是对设备的要求非常高，并且试验的边界条件很难精确的模拟【"。因此，首先要认识到振动台模型试验才是真正的模拟了地震的动力试验。 另外，有把结构构件在拟静力、拟动力试验中的量测内容来要求振动台模型试验的做法，当不能满足时，就认为振动台试验没有用。应该说不同的试验方法都有各自的特点和适用范围，振动台模型试验主要从宏观方面研究结构地震破坏机理、破坏模式和薄弱部位，评价结构整体抗震能力并衡量减震和隔震的效果14 J。振动台模型试验是目前所有试验方法中最为直接的试验方法，在试验中能详细地了解结构在大震作用下的抗震性能，对构件的破坏机理有直观的了解。另外，振动台模型试验往往是评估新型结构、超限结构以及具有隔震、减震装置结构等抗震性能的重要手段。对于大跨桥梁、大跨建筑物及管道线还需要用振动台台阵来研究基于多点地震波输入下的抗震性能。 振动台试验是目前并可能在将来的一段时间内解决结构在地震作用下的非线性反应和倒塌机理比较有效的手段¨J。 2. 试验中有待解决的一些问题 虽然振动台模型试验有不少的优点，但是在实际的试验中还有不少问题有待提高，已经有不少的文献对此进行讨论与研究，主要是集中在模型相似、加载速率、地震波形精确复现等几个方面。 2．1欠质量失真 目前，世界上振动台最大的竖向负重是美国的ucSD振动台系统，为2 000 t，大部分振动台的负重在100 t以下。对于高层建筑来说，当模型采用与原型相同的材料时，按照相似要求，模型的质量通常都超出了振动台的负载能力，如果将模型做得很小，即模型比例太小，那失真就会很严重。因此，目前绝大部分高层建筑或大型建筑的振动台模型都是欠质量的。