[发明专利]一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法

说明书

一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法，简易手推振动台(1)为台面施加模拟地震动；弹簧钢片‑质量球组件(2)和台面加速度传感器(3)固定于简易手推振动台(1)的台面；加速度信号采集仪(4)的信号输入端分别电性连接于各个加速度传感器和台面加速度传感器(3)，信号输出端电性连接于地震反应谱展示组件(5)。本发明由手动推拉产生台面振动，由一个加速度传感器记录台面加速度，同时采集不同高度弹簧钢片‑质量球体系中加速度传感器的加速度峰值，并在展示软件中，在周期‑加速度峰值坐标系中对应周期位置画出柱状图，由此得到实测的反应谱曲线，直观展示地震加速度反应谱的由来、性质和影响因素。

技术领域

本发明涉及地震展示模型，尤其是一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法。

背景技术

随着经济发展，社会财富日益累积，破坏性地震可能给社会带来的损失越来越大，土木工程的抗震性能日益得到土木工程行业以及全社会的重视。对于土木工程专业的大学生以及从业者，掌握系统全面的土木工程抗震知识、理解和掌握正确的结构抗震概念，对其进行合理安全的工程抗震设计，以及正确规范的抗震措施施工都具有不可替代的关键作用。同时对于社会公众，了解土木工程的地震反应和抗震设计基本思路，也有助于其了解正确的防震减灾方法，重视工程和建筑的抗震安全，从而提高全社会的防震减灾能力。

地震加速度反应谱是目前土木工程抗震理论中的重要概念和关键技术，广泛应用于国内外结构抗震设计和评估中。系统学习并理解掌握地震加速度反应谱的概念、理论和操作方法，成为土木工程专业学生和土木工程从业人员必不可少的学习内容和技术技能之一。然而对于相当一部分初次接触地震加速度反应谱的专业学生和从业人员来说，反应谱理论相对较为抽象，学习和掌握起来较为费力。为促进专业学生或从业人员对反应谱的学习和理解，本发明人提出了地震加速度反应谱展示模型，通过一系列内置加速度传感器的弹簧钢片-质量球固定在简易振动台上，通过手动施加模拟地震震动，由加速度传感器获取各个质量球的振动加速度，并通过电脑软件，利用加速度记录和弹簧钢片-质量球的振动周期，将实测得到的加速度反应谱实时显示出来，由此通过生动、直观的反应谱展示系统，将实际测到的反应谱实时展示出来，帮助专业学生或从业人员直观地看到反应谱的基本原理、影响因素和表现形式，并从概念和机理层面灵活地掌握反应谱理论，为土木工程专业的抗震教学提供有益帮助。

上述展示模型中，连接弹簧钢片，并内置加速度传感器的质量球成为这套展示模型的关键环节，最直接的方法是制作球形外壳，使用钢材加工配重块，将配重块、加速度传感器一并固定在外壳内部。然而实际操作中，上述方法存在一些不足：

不足1、钢材加工的配重块存在加工精度与塑料外壳的匹配问题。若配重块过大，难以放入塑料外壳中，若过小，则因存在空隙而在模型振动时出现松动，影响展示效果。

不足2、配重质量固定，不可调整。

不足3、钢材加工配重块也存在成本相对较高，加工周期长的问题。

不足4、模型使用的MEMS传感器为裸露的微小电路板，置于质量球内。该传感器除了可用于反应谱展示外，同样可用于其他模型的教学振动数据测量。但由于电路板本身缺乏保护，单独使用容易出现短路或导线损坏，因此将传感器单独置于球壳内，其利用率和整个展示模型的灵活性都受到限制。

发明内容

本发明是为了解决目前缺少展示地震加速度反应谱机理的模型这一技术问题，而提供一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种地震加速度反应谱展示模型，包括有简易手推振动台1、包含加速度传感器的弹簧钢片-质量球组件2、台面加速度传感器3、加速度信号采集仪4和地震反应谱展示组件5；其中，

简易手推振动台1可用手水平往复推拉，为台面施加模拟地震震动；