[发明专利]面向多类型试验子结构的多加载速率混合试验方法

说明书

本发明公开了一种面向多类型试验子结构的多加载速率混合试验方法，对研究对象划分两次子结构：第一次划分是依据研究者对结构部分的关心程度，将最为关心的部分取出为试验子结构，结构其余部分为数值子结构；第二次划分是依据试验子结构中构件对速率的依赖程度，将依赖速率的部分取出为速率型试验子结构，其余部分为常规型试验子结构。第一次划分将最为关心的结构部分取出作为试验子结构，开展物理加载试验，节约了结构模型的制作经费；第二次划分将依据试验子结构的速率依赖性划分出速率型和常规型试验子结构，实现物理试验的快慢分离，即降低了常规型试验子结构试验对作动器的频率要求，也降低了速率型试验子结构试验对作动器的出力吨位要求。

技术领域

本发明属于土木工程的抗震试验领域，具体涉及一种面向多类型试验子结构的多加载速率混合试验方法。

背景技术

随着地震工程学和社会经济的发展，建筑结构抗震设防要求从保证基本生命安全，向保证生命和财产双安全转变，向基于韧性的抗震设计理念转变。基于韧性的抗震设计理念是防灾减灾及可持续发展的新理念，为提高结构抗震韧性，一些速率相关型新型阻尼器技术得到发展和应用。为完成这类新型结构体系的动态性能评估工作，物理试验必不可少。

混合试验方法是将结构中难以建模的部分或者感兴趣的部分划分出来作为试验子结构，结构剩余部分作为数值子结构，通过协调器将二者结合在一起，共同完成结构动力响应的试验方法。试验子结构进行物理加载，可获得较为真实的结果，数值子结构采用计算机模拟，能较大幅度降低试验成本，节约研究经费。

目前混合试验分为慢速混合试验和实时混合试验。慢速混合试验的试验子结构要求是位移相关型构件，如框架结构的梁、柱和梁柱节点等，慢速试验子结构边界一般采用出力大的低频作动器完成；实时混合试验的试验子结构要求为速率相关型构件，如粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器等，实时试验子结构边界一般采用出力小的中、高频作动器或者振动台完成。

混合试验方法对装有速率型新型阻尼器的韧性结构进行动态性能评估时，需要将含有速率型阻尼器的部分结构取出作为试验子结构。由于阻尼器的存在，试验子结构需进行实时混合试验，一方面研究在动态荷载下阻尼器的工作状态，另一方面研究在装有速率型阻尼器后结构的裂纹发展、损伤部位和破坏模式。

以上做法对试验硬件要求过高，如作动器不仅出力吨位大且频率高，结构实验室难以满足；即使满足，实时加载困难，实时试验也难以进行，不适合作为新型韧性结构性能评估和推广的方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种面向多类型试验子结构的多加载速率混合试验方法，解决现有试验方法难以对含有速率相关型构件的大型结构开展试验的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种面向多类型试验子结构的多加载速率混合试验方法，对研究对象划分两次子结构：

第一次划分子结构是依据对研究对象的关心程度，将最为关心的结构部分取出作为试验子结构，在实验室进行物理加载试验，其余结构部分作为数值子结构，在计算机中模拟；

第二次划分子结构是依据试验子结构中构件对速率的依赖程度，将速率依赖的结构部分取出作为速率型试验子结构，其余结构部分为常规型试验子结构。

进一步的，经过两次子结构划分，一共有三种子结构：数值子结构、常规型试验子结构和速率型试验子结构；这三种子结构通过时间域边界协调技术，协同完成含有速率相关型构件的韧性结构动态性能评估。

进一步的，数值子结构在计算机中模拟，对计算的快慢不做要求；常规型试验子结构在试验过程中可以损伤和破坏，其试验类型为慢速加载试验；速率型试验子结构具有可重复操作性，即在经过多次物理加载后，经过静置一段时间，其物理特性近乎恢复原状，其试验类型为实时加载试验。