為測(cè)試全尺寸地震而設(shè)計(jì)的振動(dòng)臺(tái)NancyStauffer，能量與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室1997年9月10日在過(guò)去的十年中，早California，Kobe，Japan地震導(dǎo)致高速公路，橋梁和其他建筑物的戲劇性的倒塌。這些是依照精確地地震抵抗設(shè)計(jì)代碼。理論性模擬和尺度模型在預(yù)期的結(jié)構(gòu)損害中只有有限的用處，因此MIT研究員和他們的合作伙伴為一臺(tái)30*30m的振動(dòng)臺(tái)而準(zhǔn)備一個(gè)概念上的設(shè)計(jì)，這臺(tái)振動(dòng)臺(tái)能是一個(gè)全尺寸的建筑或其他結(jié)構(gòu)服從與一個(gè)真正地震的強(qiáng)度。為了決定振動(dòng)臺(tái)必須傳遞的強(qiáng)度，研究員執(zhí)行過(guò)去地震數(shù)據(jù)的廣大分析，并且發(fā)現(xiàn)地面運(yùn)動(dòng)比先前所認(rèn)為可能的更強(qiáng)烈和可變。在過(guò)去的兩年里，在國(guó)家的，電力的和機(jī)械工程，地震學(xué)和電磁能量系統(tǒng)中，合作專家正在做此研究而且檢查建筑物的電磁的地震模擬器的可行性（EMSS）。在Idaho國(guó)家的工程和環(huán)境實(shí)驗(yàn)室這個(gè)系統(tǒng)打算被查找到作為測(cè)試全尺寸建筑物對(duì)地震，風(fēng)和由于濕氣，鹽霧和太陽(yáng)輻射而造成的老化的反映的一個(gè)主要能力的一部分。領(lǐng)導(dǎo)隊(duì)是地球物理學(xué)教授兼地球資源實(shí)驗(yàn)室董事的M.NafiToksoz，國(guó)家與環(huán)境工程教授EduardoKausel和在血漿科學(xué)和熔化中心的研究科學(xué)家EmmanouilA.Chaniotakis。研究員也和合作伙伴一起在INEEL工作。設(shè)計(jì)一個(gè)全尺寸振動(dòng)臺(tái)的第一步是要明白地面運(yùn)動(dòng)必須重演。Toksoz教授和他的合作伙伴分析在全世界15個(gè)重大地震中測(cè)量的地面高峰增長(zhǎng)的加速度（PGAS）的數(shù)據(jù)（強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)儀器一般測(cè)量加速度，速度和位移必須由加速度而被計(jì)算。地面運(yùn)動(dòng)分析他們的分析導(dǎo)致一些意外的觀察。首先，在最近的地震中最大的PGAS比傳統(tǒng)的地震模擬預(yù)測(cè)要大的多。而且，相似程度的地震在相似的位置，最大PGAS因二到五個(gè)因素而改變。而且在一些位置上，垂直加速度通常被認(rèn)為沒(méi)水平加速度顯得重要。只是偶爾比水平加速度重要?；蛟S令人驚訝的是地面運(yùn)動(dòng)的戲劇性變動(dòng)遍及短距離。地震學(xué)家長(zhǎng)期認(rèn)為來(lái)自地震的波能夠聚集，反射和再寄存于地表結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致地面運(yùn)動(dòng)的變動(dòng)從一個(gè)地方到另一個(gè)地方。但是來(lái)自于附近的空間傳感器的數(shù)據(jù)表明在距中心少到100m甚至多達(dá)100km的位置可達(dá)到五倍的變動(dòng)。這樣的觀察解釋了最近的地震中，現(xiàn)代建筑物代碼的缺點(diǎn)。首先，地面運(yùn)動(dòng)大于所設(shè)計(jì)的代碼。其次，垂直運(yùn)動(dòng)是重要的，而且代碼集中對(duì)抗水平運(yùn)動(dòng)例如滑行。最重要的是，地面運(yùn)動(dòng)的變動(dòng)遍及距離小至大建筑物的腳印例如高速公路徑距，停車場(chǎng)和大型購(gòu)物中心。那些發(fā)現(xiàn)能夠解釋寬范圍的損毀對(duì)于這些損害可能是最小的。但是，如果橋的一個(gè)角落向與另一個(gè)角落的不同方向扭轉(zhuǎn)或華東的話，損害或倒塌的可能想極大地增加。要獲得依仗表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)對(duì)建筑物的影響程度是多少的精確圖片需要一臺(tái)振動(dòng)臺(tái)，這個(gè)振動(dòng)臺(tái)能進(jìn)位比當(dāng)前的振動(dòng)臺(tái)大的載入，能強(qiáng)加更強(qiáng)的力量和更大的精確加速度，而且能在被測(cè)試的建筑物上不同點(diǎn)強(qiáng)加不同力量而產(chǎn)生的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。由Dr.Chaniotakis和他的合作伙伴所設(shè)計(jì)的EMSS能容納有10小間的建筑物，其重量達(dá)1000噸，它能運(yùn)行30秒而且能達(dá)到1g的加速度，每秒3m的速度和半米的位移。它的九面板的每一面都能上下左右的移動(dòng)，前后左右的搖動(dòng)和扭轉(zhuǎn)。次系統(tǒng)是模塊化的，因此能被排列成任何模型。例如，要測(cè)試一座橋，這面板能被邊挨邊的排列成長(zhǎng)的平臺(tái)。Kausel教授和他的合作伙伴執(zhí)行一些模擬，而這些模擬能通過(guò)地面和在地表不同點(diǎn)它們所產(chǎn)生的不同運(yùn)動(dòng)描繪出地震波的擴(kuò)散，這些不同點(diǎn)可能相隔幾米遠(yuǎn)，因此在EMSS測(cè)試了一個(gè)樣本建筑物的內(nèi)部足跡。他也計(jì)算了那些在自然系統(tǒng)下不會(huì)發(fā)生的“反饋效果”的成分，也確定了補(bǔ)償它們所須的力量。例如，建筑物可能開(kāi)始移動(dòng)振動(dòng)臺(tái)而不是多用鉗。一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是發(fā)現(xiàn)一種移動(dòng)面板的手段?，F(xiàn)有的振動(dòng)臺(tái)一般是水利驅(qū)動(dòng)的，這種方式不能產(chǎn)生巨大的鉸接振動(dòng)臺(tái)所需的精度和韌度。MIT研究員用一個(gè)小說(shuō)式的結(jié)論解釋：他們使用由電磁石驅(qū)動(dòng)的“激勵(lì)器”。鑒于他們?cè)谌刍芰繉?shí)驗(yàn)室時(shí)使用非常大的磁鐵的經(jīng)驗(yàn)，Dr.Chaniotakis和他的同事在血漿科學(xué)和熔化中心為EMSS設(shè)計(jì)了一個(gè)由兩塊磁鐵組成的激勵(lì)器。一塊是固定的有洞圓筒，另一塊是一個(gè)在圓筒里像活塞一樣上下移動(dòng)的桿。電流通過(guò)圓筒的外部產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。電流流經(jīng)中心桿與磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生一個(gè)能導(dǎo)致桿移動(dòng)的力量。利用改變磁性，研究員能使桿上下移動(dòng)。有幾個(gè)激勵(lì)器被安裝在每一面板上，而且被定位于不同方向。利用控制每個(gè)激勵(lì)器的磁場(chǎng)。研究員能使一個(gè)被給定的面板向任何方向移動(dòng)。改變運(yùn)動(dòng)形式需要改變電能流向系統(tǒng)的路線。這是一個(gè)比改變水力流體的流程簡(jiǎn)單得多的任務(wù)。結(jié)果是有巨大的好控制力量去移動(dòng)重物的能力。包括使用1995年Kobe地震的真正信號(hào)的計(jì)算機(jī)模擬表明EMSS有能力向一個(gè)測(cè)試建筑物傳遞必要的力量。動(dòng)力系統(tǒng)能滿足其它能力在INEEL位置上的需求，尤其是這個(gè)儀器將會(huì)測(cè)試建筑物對(duì)像那些颶風(fēng)中的疾風(fēng)的反應(yīng)。Dr.Chaniotakis和他的團(tuán)隊(duì)也設(shè)計(jì)和建造一個(gè)臺(tái)頂?shù)卣鹉M器去表明在全尺寸概念中固有的一定法則。一個(gè)重要的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是EMSS將如何影響它周圍的區(qū)域，研究員估計(jì)運(yùn)行著的振動(dòng)臺(tái)將產(chǎn)生與一個(gè)大的4.5級(jí)地震相等的力量。在INEEL地質(zhì)學(xué)似乎有能力處理這樣的騷動(dòng)：硬的玄武巖層是散布在軟的火山灰層中的，而這些軟的火山會(huì)層是理想的防止地震運(yùn)動(dòng)的。MIT研究員堅(jiān)信大多數(shù)由于振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生的地面運(yùn)動(dòng)能被限制到接近EMSS的很小區(qū)域。未來(lái)的任務(wù)包括改善臺(tái)頂模型，發(fā)展被包括在概念性的設(shè)計(jì)的半尺寸激勵(lì)器的原型和更加改善EMSS操作中的計(jì)算機(jī)模擬和間于樣品建筑物，振動(dòng)臺(tái)