大型多功能三维结构加载系统(3D-MUST)研发与试验验证

在地震激励下,建筑结构构件一般承受三向地震作用。对于足尺或大型结构构件,一般所承受的地震力在数值上比较大,当前的结构加载系统难以实现对大型构件的三向地震模拟加载。在二维多功能结构加载系统(2D-MUST)的基础上,研发大型多功能三维结构加载系统(3D-MUST)。该系统可以实现对足尺结构柱的三向同步、独立加载,三向最大载荷分别为X向:400t(±400mm),Y向:200t(±400mm),Z向:1000t(±300mm),可开展静力试验和混合模拟试验。水平双向协同加载路径包括对角线、矩形、菱形、圆形等,可以在软件操作界面进行预定义。研发混合模拟试验模块可开展子结构混合模拟试验。为验证加载系统的工作性能,设计制作一足尺H型钢柱,分别开展不同路径的静力加载试验和混合模拟试验。在静力试验中,目标路径与实际路径吻合较好。在混合模拟试验中,H型钢柱为一5层2跨钢结构房屋的底层中柱,通过输入三向地震波,观测该柱在地震作用下的结构反应,同时考核试验系统的可靠性。3D-MUST可较方便地对各种大型结构构件开展结构和抗震性能试验研究。

结构柱地震荷载模拟试验的方法研究

简要回顾了国内外有关结构柱抗震研究中所采用的地震荷载模拟加载方法。以加载方法的原理为依据可以将单体结构柱单元的地震模拟试验装置可以分成竖向悬臂梁式,简支梁,以及反弯双曲式、即所谓"建研式"三种。进行水平加载的同时轴向力的加载方法可以分为做动器直接加载,后张法加载,以及通过滑动垫层加载等。传统的轴向加载方法的共通问题是实际施加的侧向力必须根据轴力的施加方法而进行修正。在大比例结构柱子的试验时以及动力加载或变动轴力加载时,问题更为复杂。本文介绍了第一作者发明的新型加载装置,简称MUST(Multiple Usage Structures Tester)。与既往加载系统比较,MUST能实现侧向力加载和轴向力加载分离,可直接测得施加至试验柱的侧向荷载和轴向荷载。