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高层建筑在结构震动台试验的地震反应纪晓东摘要当受到长周期地震动，高层建筑楼层上进行大的反应。家具及非结构构件容易受到重大损害在这样的事件里。本文提出了一个全面的子结构振动台试验重现大型高层建筑楼的反应建筑物。反应在楼的顶层，一个虚拟的30层楼模型受到合成长周期地震动的是作为一个目标波形再现。由于各种容量的限制，振动台在直接再现这种大型反应较困难，一个聚合橡胶系统（rubber-and-mass system）被设计来放大震动台的运动。为实现准确复制的楼层反应，一种控制程序称开环补偿逆动力学仿真算法（IDCS）用于生成一个特殊的输入波的振动台。实现IDCS算法，我们用模型匹配方法model matching method和H∞方法用来构造控制器。本文提出了一个数值例子来说明IDCS算法，并且比较了不同性能的方法控制器的设计。本文举出了一系列全面的子结构的振动台试验进行e-defense验证了该方法的有效性和审查的地震行为的家具。本试验结果表明，rubber-and-mass系统能够放大震动台运动影响约3.5的最大速度和位移，另外，子结构的振动台试验可以复制的大型地板反应了几分钟。引言长周期，长时间地运动的诱发地震在太平洋俯冲洋脊区预计在未来几十年将持续影响日本，具有非常高的概率[ 1 ]。高层建筑是容易维持显着的反应的特点是许多周期振动大的速度和位移。2类型的损害可能发生的事件。梁柱连接很容易受到严重的低周疲劳故障造成许多周期的塑性变形[ 2 ]。家具及非结构构件在顶端的楼层很可能是哈肯显着，导致滑，跌倒，翻转，和碰撞的这些元素[ 3 ]。要检查家具的抗震性能下大型落地回应，大规模测试区必须的，因为它是非常困难的，没有相似的损失缩小尺寸的家具。很显然为高层建筑做一个整体的，全面的测试是行不通的。另一种方式是在应用程序的在线混合测试，这是能够处理大规模的结构，通过引入子结构技术substructuring techniques [4-8]。然而，在测试中，采用准静态加载在模拟中的滑动和倾覆家具的行为，这是不可行的。近日，实时混合测试the real-time hybrid test已被广泛探讨[9-13]，但发展还处于起步阶段，仅限于简单的加载较小的执行器设备的结构和应用。另一种方法是子结构振动台试验用大型振动台设备。简单的方法是，提取一个高层建筑的顶端部作为测试样品，并使用表作为输入的运动的那部分地板响应。不幸的是，这是不可行的，在大多数情况下，由于与振动台相关联的各种能力的限制，例如的最大位移和速度，和油供给量的能力。为了克服这些困难，本文提出了一种新的满量程子结构振动台试验。包含了三项这方面的努力的发明。一个是子结构，在台子上，只有部分的结构，而不是在整个结构的物理测试。另一种是引进的放大橡胶和质量系统的振动台的运动，最后是发展的控制算法，产生一个特殊的输入波形，可以在试样上重现楼层反应。子结构摇动试验的示意图示出在图1中，其中顶层的物理测试，而下部由两层橡胶质结构所取代。随着子结构，测试结构可以保持合理规模，橡胶和质量系统作为一个放大器。由于非线性性质的原型高层建筑，波的振动台输入仔细选择，即使是线性弹性的橡胶层。本文由四部分组成。首先，建立了一个虚拟的30层的钢结构建筑，和反应的这个建筑的顶层时受到一个长周期，长时间地震动了。这种反应的目标的反应被复制的测试样本。其次，一个控制算法，即开环逆动力学补偿通过模拟（iDC）算法，提出了确定表运动，可以复制的目标反应。设计的控制器，方法，模型匹配方法和小时∞方法，采用。第三，该控制算法的有效性校准反对一个数值例子一二度自由（自由度）系统。第四，身体的振动台试验进行验证所提出的全面结构振动台试验，与行为和破坏家具进行了讨论。2. 高层建筑模型的非线性时程分析2.1高层建筑和地面运动的数值模型在这项研究中被认为是一个虚拟的30层大楼。第一层和其他楼层的高度分别为4.2和3.4米，总建筑高度102.8米。采用集中质量和剪切弹簧模型模拟地震响应的建设，其中集中质量代表了楼层的质量，和代表的楼层剪切弹簧的刚度。模型参数的确定根据在日本的抗震设计标准的做法。所有的楼层群众被分配了相同的重量为1000吨，与最初的楼层刚度沿高度的分布遵循的设计楼层剪切配送。的楼层刚度非线性与骨架曲线由三线性随动硬化模型被描述，如在图2中所示，其中F，，和k1的楼层的剪切力，楼层漂移和初始刚度，分别表示为。为1.2和2.0倍的方法设计的屈服强度（Qd的），假定在第一和第二的屈服点的剪切力，并且被假定为0.7倍和0.1倍的初始刚度分别的第二个和第三个的屈服后刚度。建筑物的基本固有周期被估计为2.8 s和阻尼比被分配到第一模式为2％。在两个水平方向上进行该建筑地面运动，并为两个方向通过相同的数值模型。采用合成长周期