[发明专利]一种高层、超高层建筑非结构试验平台及试验方法

权利要求书

1.一种高层、超高层建筑非结构试验平台，其特征在于，所述试验平台的结构包括：一层钢框架(1)、房间地板(2)、中部叠层橡胶支座(3)、二层钢框架(4)、顶部摩擦摆支座(11)、三层钢框架(7)和底部摩擦摆支座(10)；所述一层钢框架(1)与二层钢框架(4)之间通过若干中部叠层橡胶支座(3)连接，所述二层钢框架(4)与三层钢框架(7)之间通过若干顶部摩擦摆支座(11)连接，房间地板(2)设置在一层钢框架(1)中，所述底部摩擦摆支座(10)为若干个，均匀设置在一层钢框架(1)底部，所述底部摩擦摆支座(10)通过高强螺栓与振动台或其他加载装置相连，振动台、所述底部摩擦摆支座(10)及一层钢框架(1)模拟房间所在楼层楼板及下部结构的地震反应，其中，所述底部摩擦摆支座(10)可以补足振动台最大行程，放大下部结构地震位移反应，所述中部叠层橡胶支座(3)模拟房间所在楼层变形，所述三层钢框架(7)及所述顶部摩擦摆支座(11)模拟房间上部结构对房间地震反应的影响。

2.根据权利要求1所述的一种高层、超高层建筑非结构试验平台，其特征在于，通过调整一、二和三层钢框架(1、4、7)的质量及所述中部叠层橡胶支座(3)、顶部摩擦摆支座(11)和底部摩擦摆支座(10)的刚度可以实现在给定加载方式下，该房间层间位移角及楼板绝对加速度与实际建筑中该房间的地震反应相同。

3.根据权利要求2所述的一种高层、超高层建筑非结构试验平台，其特征在于，当底部摩擦摆支座(10)、顶部摩擦摆支座(11)的刚度不满足试验需求，或者需要小范围调整刚度时，可以在所述建筑非结构试验平台中增设下部弹簧系统(9)和上部弹簧系统(6)，所述下部弹簧系统(9)和上部弹簧系统(6)中各个弹簧并联布置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种高层、超高层建筑非结构试验平台，其特征在于，所述底部摩擦摆支座(10)采用轻质大行程摩擦摆支座，所述轻质大行程摩擦摆支座包括：上座板连接件(18)、球冠体(19)、下座板(20)、和肋板(21)；所述球冠体(19)连接上座板连接件(18)和下座板(20)，所述肋板(21)设置于所述下座板(20)上，所述下座板(20)为中空加肋结构。

5.根据权利要求3所述的一种高层、超高层建筑非结构试验平台，其特征在于，所述下部弹簧系统(9)和/或上部弹簧系统(6)的结构包括：下部结构(12)、下部结构连接件(13)、拉伸弹簧(14)、上部结构连接件(15)、弹簧调节拉杆(16)和上部结构(17)，拉伸弹簧(14)为若干，且为并联布置，所述拉伸弹簧(14)的上端通过弹簧调节拉杆(16)和连接件(15)与所述上部结构(17)相连接，所述拉伸弹簧(14)的下端通过连接件(13)和所述下部结构(12)相连接。

6.根据权利要求5任一项所述的一种高层、超高层建筑非结构试验平台，其特征在于，安装时通过所述弹簧调节拉杆(16)施加并平衡所述拉伸弹簧(14)两端的初始拉力，当所述上部结构(17)与所述下部结构(17)发生相对位移时，所述拉伸弹簧(14)拉力的平衡被打破，产生恢复力，提供了稳定的层刚度；该弹簧系统可安装在楼板边缘，对称布置，当空间不足时，也可布置在楼板的中心。

7.一种使用权利要求1-6任一项所述的高层、超高层建筑非结构试验平台模拟非结构构件在原型高层、超高层建筑中的动力反应的方法，具体步骤如下：

(1)建立高层、超高层建筑结构的数值模型，计算得到其在给定地震动作用下的楼面反应，选取所关心的楼层的地板和顶板的楼面反应、楼层层间位移作为振动台试验输入控制的目标；

(2)利用由所述的高层、超高层建筑非结构试验平台形成的摩擦摆支座-弹簧-质量三层动力系统，模拟原型高层、超高层建筑的前2阶模态的动力特性；

(3)根据试验平台的动力特性生成振动台台面所需的输入时程，使房间地板和顶板的加速度时程以及二者之间的层间位移时程与通过原型结构地震反应分析得到的输入目标一致。

(4)将试验平台作为加载平台，为假设位于该楼层的某足尺房间建立物理模型，并将其置于地震模拟振动台上；

(5)利用振动台在试验平台底部施加单一激励，使安装在试验平台上的足尺房间物理模型受到层间位移角和楼面加速度的耦合作用，从而试验房间内的非结构构件和室内物品对地震作用的耦合反应。