第2章 结构试验(2014)
《结构试验》教学课件：第二章 结构试验基本原理
2.3.2 试验结果的测量 为确定试验结构的反应量值而进行的过程称为测量，分为直接 测量和间接测量。
School of Urban Construction and Management
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2.1 结构试验的一般程序
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2.1 结构试验的一般程序
2.1.1 结构试验设计
结构试验设计时整个结构试验与测试技术中极为重要且具有全 局性的一项工作。它的主要内容是对所要进行饿结构试验工作 进行全面的设计与规划，从而使设计的计划于试验大纲对整个 试验起到通观全局和具体指导的作用
研究性结构试验：荷载由研究目的决定
注意：实验室内进行试验时，实验装置的设计应注意模拟边界 条件。
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2.2 结构试验设计的基本原则
2.2.2 消除次要因素影响
影响结构受力性能的因素有很多，一次试验很难同时确定所有 因素的影响程度。各影响因素中，有的是主要因素，有的是次 要因素。需要研究或验证的因素是主要因素。试验设计时应尽 可能消除次要因素影响。
反复研究实验目的 充分了解任务要求 收集相关资料，包括已有的理论假定、试验极其方法
根据以上工作的基础，确定试验的性质与规模。 试验件的制作、加载测量方法等不可孤立考虑，必须相互联系 综合考ຫໍສະໝຸດ 。2020/8/133
2.1 结构试验的一般程序
科研性试验
1. 收集资料，确定目的和任务 2. 确定规模和性质 3. 试件设计与制作 4. 确定加载方法 5. 选定测量项目于方法 6. 进行设备和仪表的率定 7. 试件性能试验 8. 制订试验安全防范措施 9. 制订计划 10. 正式试验 11. 结果分析
第2章 结构试验设计
2.2.2 试件尺寸
试件的尺寸分为真（原）型和模型两类。
屋架试验均采用构件实物或真型；
剪力墙尺寸取真型的1/10～1/3为宜；
砖石及砌块的砌体试件，一般取真型的1/4～1/2；
框架截面尺寸可取为真型的1/4～1/2，框架节点为1/2～1；
薄壳和网架空间结构多用1/20～1/5。
局部性的试件尺寸可取为真型的1/4～1，整体性结构试验的 试件可取1/10～1/2；
2.2结构试验的构件设计 2.2.4 试件设计的要求
1.混凝土试件的支撑点应预埋钢垫板， 在承受集中荷载的位置应设置钢垫板。 2.试件的加载面倾斜时，应做成凸缘。
2.2结构试验的构件设计 2.2.4 试件设计的要求
3.为保证框架柱脚部分与试验台的固结，一般需要设计较大截 面的基础梁。 4.对于砖石砌体试件，应在砌体上下预先浇筑混凝土垫块。
第2章 结构试验设计
本章简单描述了结构试验设计的基本原则、基本程序和 影响结构试验成果的几个因素；并在结构试验设计领域引入 了PPIS循环的概念，把课题研究路线的确定放在了一个比较 显眼的位置；试件设计、荷载方案、测试方案是本章的核心 内容；最后对结构试验的技术性文件进行了扼要的介绍。
2.1结构试验的一般程序
正弦波加载
地震波激振
2.4结构试验的量测方案设计
试验观测方案设计的主要内容： 1.按整个试验目的要求,确定试验测试的项目； 2.按确定的量测项目要求，选择测点位置； 3.综合整体因素选择测试仪器和测定方法。
2.4结构试验的量测方案设计
2.4.1 观测项目的确定
1.观测项目主要以变形为主： （1）反映整体工作状况，如挠度、转角、支座偏移等。 （2）反映局部工作状况，如应变、裂缝、钢筋滑移等。 2.首先应该考虑整体变形，能够概括结构工作的全貌，基本上反映出结构的 工作状况。
结构试验
一1.简述结构试验的任务。
由实测结果1.对结构或构件的工作性能作出评价；2.对结构或构件的承载力进行正确估计；3.为验证和发展结构计算理论提供可靠依据。
2.按试验目的的不同，结构试验可分为哪两类？科学研究性试验生产鉴定性试验3.简述生产鉴定性试验的目的。
（1）生产检验性试验以直接生产为目的。
它以实际建筑物或结构构件为试验检验对象，经过试验对试验对象或以试验对象为代表的一批构件做出技术结论。
4.简述科学研究性试验的目的。
（2）科学研究性试验的目的是验证结构计算的各种假定、发展新的设计理论、改进设计计算方法、修改和制定各种规范，为发展和推广新结构、新材料和新工艺提供理论和试验的依据。
5.对比原型试验与模型试验。
●试验对象：实际结构或按等比例复制的结构构件。
●优点：能完全反应真实结构的受力性能，试验结论可靠。
●缺点：费用高、周期长、加载难度大。
●试验对象：缩尺试件（必须满足相似比）。
●优点：费用低、实施方便、多试件、多参数。
●缺点：严格的相似条件难以满足，存在尺寸效应6.简述静力试验与动力试验的区别。
忽略试件的加速度效应）单调静力试验、低周反复荷载试验、拟动力试验；●优点：加载设备简单，试验观测方便；●缺点：不能反应试件的动力性能。
试件的加速度效应不可忽略振动台试验、疲劳试验、风洞试验等；●优点：能真实反映试件的动力特性和动力响应；●缺点：对加载设备和测量仪器要求高，试验过程复杂。
二1.工程结构静力试验中，试验荷载系统必须满足的基本要求是什么？1.试验荷载的作用方式必须使被试验结构或构件产生预期的内力和变形方式；2.荷载易于控制，能够按照设计要求的精度逐级加载和卸载；3.加载设备本身应具有足够的承载力、刚度和足够的安全储备；4.加载设备不参与试验结构或构件的工作，不影响结构或构件的自由变形以及受力状态；5.尽量采用先进的加载设备，满足自动化要求，减少人为误差，提高试验精度2.如何避免重力加载法中的拱效应？采用吊篮重物加载、或采用水作为重物加载、或采用砂包和砖块作为重物加载，或在结构上放一个刚性板，在板上放置重物3.液压加载器有哪几种？手动液压加载器；电动液压加载器。
《结构实验》教学大纲
《结构实验》教学⼤纲《结构实验》教学⼤纲⼤纲说明课程代码：5135018总学时：32学时（讲课16学时，实验16学时）总学分：2学分课程类别：专业选修适⽤专业：⼟⽊⼯程专业（本科）预修要求：材料⼒学、结构⼒学、钢筋混凝⼟结构、钢结构基本原理，建筑结构抗震课程的性质、⽬的、任务：《结构实验》是⼟⽊⼯程专业中⼀门有较强实践性的专业技术课程。
通过理论和实验的教学环节，使学⽣掌握结构试验⽅⾯的基本知识和基本技能，并能根据设计、施⼯和科学研究任务的需要，完成⼀般建筑结构的试验设计与试验规划，并得到初步的训练和实践。
课程教学的基本要求：１、结构试验概论：了解建筑结构试验⽬的、任务和分类；了解本课程与⼒学、材料和结构等学科的联系，以及如何利⽤已有专业知识在本课程中综合应⽤；要深⼊理解结构试验与结构理论的关系以及在发展建筑结构学科中的地位和作⽤。
2、结构试验设计：深⼊理解和掌握结构试验设计中试件设计、荷载设计和量测设计三个主要部分的内容以及它们之间的相互关系；在试件设计中要注意尺⼨效应的影响，要考虑边界条件的模拟和满⾜试验加载、量测的要求；了解试件数量设计中的正交试验设计法；了解材料的⼒学性能与结构试验的关系，加载速度与应变速率的关系，以及对材料本构关系的影响。
3、结构试验的加荷设备与⽅法：掌握试验室与现场试验常⽤的各种试验装置与加载⽅法，能在结构试验设计中选择和设计加载⽅案，重点掌握液压加载⽅法；对于先进的电液伺服加载⽅法和原理及其在伪静⼒、拟动⼒以及模拟地震振动台等试验⽅法中的应⽤作⼀般了解；对于环境随机激振⽅法的概念作⼀般了解。
4、结构试验的量测技术：了解与掌握试验量测设备的原理与使⽤⽅法，重点是⾮电量电测以及各种电测传感器的⼯作原理适⽤范围和优缺点，为试验观测设计、仪表选择提供必要的知识准备；对常⽤机械仪表作⼀般了解；了解先进的测试设备与量测技术，如数据采集与处理系统的应⽤，以及量测技术的发展⽅向。
5、结构静⼒试验：必须掌握结构静⼒试验(单调加载)的加载制度，并通过基本构件(梁、板、柱)扩⼤构件(桁架、薄壳、⽹架)和建筑物整体试验的实例介绍，掌握结构静⼒试验中试验加载和观测设计的⼀般规律与不同类型结构试验的特殊问题。
结构试验第二章BYLWS
受
制约
生产性试验、科研性试验
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试件数量设计要求
试件数量要少而精，以质取胜，切忌盲 目追求数量 尽可能一件多用，以最少试件、最少人 力、经费，获得最丰富的资料数据 由规定的试件数得到预期效果，反映研 究问题的规律
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未加固砼砌块砌体 的对比试验
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砼砌块砌体 纤维布加固试验
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上海共和新路双层高架桥墩 结构拟动力试验 缩尺比1:5
预应力钢绞线
加载模拟竖向 荷载
试验技术研究 项
目 获 2002 年上海市科技 进步三等奖
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新型结构—沿
竖向耗能钢筋混 凝土核心筒伪静 力试验
规范背景研究
课题
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2.2.4 结构试验对试件设计要求
考虑试件制作、运输、安装及加载需要的构造
措施，这对科研性试验尤为重要 为保证试件在预期部位破坏，获得必要的测试 数据必须对其他部位事先进行局部加强 采取必要的构造措施，满足试验量测与传感器 的安装要求 各项要求和具体做法等必须在试件设计图中注 明，并现场参与、监督、指导试件施工制作。
P 0.5ql
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构件变形等效荷载 (集中 均布: P=5/8ql)
q
P l
P l3 fmax 48 E J
l
5q l 4 f max 384 EJ
按构件变形等效
P l3 5q l 4 48 E J 348 EJ
5 P ql 8
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等效荷载的问题
上述示例表明，截面应力等效：荷载减少
2）试件设计制作 4）试件安装 6）量测方法 8）进度计划
48
3）选择仪器与量测方法
2014年4月建筑结构试验(02448)的复习资料
建筑结构试验的任务：在结构物或试验对象上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载或其他因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数，从强度、刚度、抗裂性以及结构的破坏形态等各个方面来判断结构的实际工作性能，确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论。
建筑结构试验是以实验方式有关数据，反映结构或构件的工作性能、承载能力以及相应的可靠度，为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要的依据。
根据试验目的结构试验可归纳为生产性试验和科研型试验两大类。
生产性试验目的：1.综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量；2.鉴定预制构件的产品质量；3.已建结构可靠性检验，推断和估计结构的剩余寿命；4.工程改建或加固，通过试验判断具体结构的实际承载能力；5.处理受灾结构和工程质量事故，通过试验鉴定提供技术依据。
科学性试验目的：1.验证结构计算理论的假定；2.为制定设计规范提供依据；3.为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验。
生产性试验与科研性试验不同之处：1.生产性试验不需要试件设计和制作。
2.生产性试验不需要试探性试验。
原型试验：试验对象是实际结构或者是实际的结构构件。
相似模型试验：几何相似、材料相似、力学相似；相似模型试验：按照相似理论进行模型设计、制作与试验。
用适当的比例尺和相似材料制成与原型几何相似的试验对象，在模型上施加相似力系，使模型受力后重演原型结构的实际工作状态，最后按相似条件由模型试验的结果推算实际结构的工作。
缩尺模型实质上是原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物。
缩尺模型试验研究结构性能；足尺模型研究结构整体性能。
按试验荷载的性质分类：1.结构静力试验；2.结构动力试验；3.结构抗震试验。
选择试验荷载和加载方法时要求：1.选用试验加载设备和试验装置应满足结构设计计算荷载图式的要求；2.荷载传递方式和作用点要明确，生产的荷载数值要稳定，特别是静力荷载应不随加载时间、外界环境和结构的变形而变化；3.荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备要有足够的强度储备；4.加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还必须按变形条件来控制加载装置的设计；5.加载设备要错左方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，还能适应同步加载、先后加载和恒载等不同要求；6.试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减轻体力劳动，提高试验质量，保证试验安全。
结构试验2
1、土木工程试验分类：研究性试验和检验性试验（实验目的）、静力试验和动力试验（荷载性质）、实体（原型）试验和模型试验（实验对象）、实验室试验和现场试验（试验场地）、破坏性试验和非破坏性试验（结构或构件破坏与否）、短期荷载试验和长期荷载试验（时间长短）。
2、结构试验目的：结构试验是指在结构物或试验对象上，利用设备仪器为工具，以各种试验技术为手段，在施加各种作用（荷载、机械扰动力、模拟的地震作用、风力、温度、变形等）的工况下，通过量测与试验对象工作性能有关的各种参数（应变、变形、振幅、频率等）和试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，并用以检验和发展结构的计算理论。
3、生产性试验和科研性试验目的：科研性试验目的在于验证结构设计的某一理论，或验证各科学的判断、推理、假设及概念设计的正确性，或者是为了创造某种新型结构体系及其计算理论，而系统地进行试验研究；生产性试验目的是通过试验来检验结构构件是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求，并对检验结构作出技术结论。
4、静力试验和动力试验区别：“静力”一般在试验过程中，结构本身运动的加速度小型（惯性力效应）可以忽略不计，而动力试验要考虑。
5、短期试验和长期试验区别：短期荷载试验在进行结构试验时限于试验条件、时间和基于解决问题的步骤，不能代替长年累月进行的长期荷载试验，在分析试验结果时必须加以考虑；长期荷载试验即持久试验，它将连续进行几个月甚至数年，通过试验以获得结构的变形随时间变化的规律。
为了保证试验的精度，经常需要对实验环境有严格的控制。
如保持恒温恒湿，防止震动影响等。
6、实验室试验和现场试验区别：实验室试验是指在有专门设备的实验室内进行的试验。
实验室试验可以获得良好的工作条件，可以应用精密和灵敏的仪器设备进行试验，具有较高的准确度。
甚至可以人为地创造一个适宜的工作环境，突出研究的主要方面，减少或消除各种不利因素对试验的影响，常用于研究性试验。
结构试验2
结构试验21、土木工程试验分类：研究性试验和检验性试验（实验目的）、静力试验和动力试验（荷载性质）、实体（原型）试验和模型试验（实验对象）、实验室试验和现场试验（试验场地）、破坏性试验和非破坏性试验（结构或构件破坏与否）、短期荷载试验和长期荷载试验（时间长短）。
2、结构试验目的：结构试验是指在结构物或试验对象上，利用设备仪器为工具，以各种试验技术为手段，在施加各种作用（荷载、机械扰动力、模拟的地震作用、风力、温度、变形等）的工况下，通过量测与试验对象工作性能有关的各种参数（应变、变形、振幅、频率等）和试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，并用以检验和发展结构的计算理论。
3、生产性试验和科研性试验目的：科研性试验目的在于验证结构设计的某一理论，或验证各科学的判断、推理、假设及概念设计的正确性，或者是为了创造某种新型结构体系及其计算理论，而系统地进行试验研究；生产性试验目的是通过试验来检验结构构件是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求，并对检验结构作出技术结论。
4、静力试验和动力试验区别：“静力”一般在试验过程中，结构本身运动的加速度小型（惯性力效应）可以忽略不计，而动力试验要考虑。
5、短期试验和长期试验区别：短期荷载试验在进行结构试验时限于试验条件、时间和基于解决问题的步骤，不能代替长年累月进行的长期荷载试验，在分析试验结果时必须加以考虑；长期荷载试验即持久试验，它将连续进行几个月甚至数年，通过试验以获得结构的变形随时间变化的规律。
为了保证试验的精度，经常需要对实验环境有严格的控制。
如保持恒温恒湿，防止震动影响等。
6、实验室试验和现场试验区别：实验室试验是指在有专门设备的实验室内进行的试验。
实验室试验可以获得良好的工作条件，可以应用精密和灵敏的仪器设备进行试验，具有较高的准确度。
甚至可以人为地创造一个适宜的工作环境，突出研究的主要方面，减少或消除各种不利因素对试验的影响，常用于研究性试验。
建筑结构试验02448资料
建筑结构试验02448资料建筑结构试验第一章结构试验概论第一章结构试验概论一、本章重点1、结构试验的任务建筑结构试验的任务就是在结构物或试验对象（实物或模型）上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载（重力、机械扰动力、地震力、风力······）或其它因素（温度、变形沉降······）作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数（变形、绕度、位移、应变、振幅、频率······），从强度（稳定）、刚度、抗裂性以及结构的破坏形态等各个方面来判断结构的实际工作性能，估计结构的承载能力，确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论。
2、电子计算机技术在结构试验中的应用。
电子计算机技术的发展，不仅为数学模型方法进行计算分析创造了条件，同时使以有限元方法为代表的数值方法得到了空前的发展。
在传统的理论与试验之间提供了一条以通过计算建立联系的新途径，使结构工程学科由理论与试验（包括实践与观察）的两极构成变为理论、试验和计算的三足鼎立的新学科结构。
与此同时，利用计算机控制的结构试验，也为实现荷载模拟、数据采集和数据处理以及整个试验实现自动化提供了有利条件，使结构试验技术的发展产生了根本的变化。
二、本章难点1、结构试验的目的A生产性试验综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量；鉴定预制构件的产品质量；已建结构可靠性检验，推断和估计结构的剩余寿命；工程改建或加固，通过试验判断具体结构的实际承载能力；处理受灾结构和工程质量事故，通过试验鉴定提供技术依据。
B科研性试验验证结构计算理论的假定；为制定设计规范提供依据；为发展和推广新结构、新材料和新工艺提供实践经验。
2、结构试验的分类A按试验对象的尺寸分类原型试验：原型试验的对象是实际结构（实物）或者是实际的结构构件。
混凝土结构试验1、2章
建筑结构试验第一章结构试验概论所谓建筑结构试验，就是对建筑结构或者是它的构件施加一定的荷载，这个荷载我们指的就是比较广义的，包括力，也包括温度或者是变形，然后用现代的测试手段对它引起来的各种反应，比如说：变形、位移、应变等等进行测量，通过这些测量来观测结构对荷载的反应能力，考查它是否符合使用和设计要求，同时，也可以通过这种观测，来得到荷载与它产生的变形之间的关系，为计算提供实践根据。
结构试验是土木工程专业的一门专业课，首先它以建筑结构的专业知识为基础，例如材料力学、结构力学、弹性力学、混凝土结构、砌体结构、钢结构等。
其次结构试验必须依靠试验加载设备和仪器仪表来进行，了解这些设备仪表的原理和使用方法是很重要环节，这就需要掌握机械、液压、电工、物理等方面相关内容。
再次，计算机是现代结构试验技术的核心，运用计算机进行试验控制、数据采集、信号分析及处理等等。
总之，结构试验是一门综合性很强的课程。
在对结构进行试验时，试验方法必须遵守《混凝土结构试验方法标准》（GB50152-92）《建筑抗震试验方法规程》（JGJ101-1996）等专门技术标准。
1.1 建筑结构试验任务1研究对象：建设工程的结构物2主要任务：在试验研究对象上应用科学的试验组织程序，使用仪器设备为工具，利用各种实验为手段，在荷载或其他因素作用下，通过对结构物受作用后的性能进行观测和对测量参数进行分析，从强度、刚度和抗裂性以及结构实际破坏形态来判明结构的实际工作性能，从而对结构物的工作性能作出评价，对结构物的承载能力作出正确估计，确定结构对使用要求的符合程度，为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。
例如：钢筋混凝土简支梁在静力集中荷载作用下，可以通过测得梁在不同受力阶段的挠度、角变位、截面应变和裂缝宽度等参数，来分析梁的整个受力过程以及结构的强度、挠度和抗裂性能。
所以，建筑结构试验是以实验方式测定有关数据，由此反映结构或构件的工作性能、承载能力和相应的安全度，为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要根据的学科。
2014结构试验学习问答题(第一次课)
《土木工程试验》学习思考题（第一次课）1、工程结构试验的任务？P2土木工程结构试验是在结构物或试验对象（杆件、构件、子结构或其模型）上，利用设备仪器为工具，以各种试验技术为手段，在施加各种作用（荷载、机械扰动力、模拟的地震作用、风力、温度、变形……）的工况下，通过量测与试验对象工作性能有关的各种参数（应变、变形、振幅、频率……）和试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论。
2、工程结构试验的分类？P4-8根据不同的试验目的、荷载性质、试验对象、试验场合、构件破坏与否、荷载作用时间长短等不同因素进行分类。
按照试验目的不同分类：科学研究性试验和生产鉴定性试验按照试验对象不同分类：实体试验和模型试验按照荷载性质不同分类：静力试验和动力试验按照试验场合不同分类：试验室试验和现场试验按照荷载作用时间不同分类：短期荷载试验和长期荷载试验按照试验后构件破坏与否分类：非破坏性试验与破坏性试验3、为何要做风洞试验？P179-181P179：风是由强大的热气流形成空气动力现象，其特性主要表现在风速和风向。
土木工程建筑结构设计，要考虑风对建筑物的不利影响。
一般建筑结构根据规范要求进行风荷载的作用计算。
特殊建筑结构设计考虑风的不利影响，需要通过风洞试验确定建筑物受到的风载作用参数！4、简述风洞试验方法？P179-181风洞试验常常由有试验能力或资质的科研院所完成。
①按照一定比例制作的建筑物模型，置于人工模拟的风环境中；②模型上埋设测压原器件；③通过压力传感器输出电信号、通过采集数据仪器自动扫描记录并转为数字信号，再经过一系列计算机程序的数据处理，可以得到建筑物受到的平均风压力和波动风压力值，供设计采用。
风洞试验，测量建筑物模型受到的风荷载作用效应，根据相似原理——得到实际建筑物受到的风荷载作用效应。
5、为何要做模拟地震振动台试验？P201-207建筑物位于抗震区，就要对建筑结构进行抗震设计。
第二章 结构试验设计
第二章 试验设计、试验前的准备及试验方案试验大纲：1、 建筑结构试验的主要环节概述2、 建筑结构试验的试件设计3、 建筑结构试验的荷载方案设计4、 建筑结构试验的观测方案设计5、 建筑结构试验材料的力学性能6、 建筑结构试验大纲和试验基本文件本章提要建筑结构试验包括结构试验设计、结构试验准备、结构试验实施和结构试验结果分析 等主要环节。
本章主要介绍试验的前期准备工作，内容包括试件及模型设计、荷载方案设计、观测方案设计、材料的力学性能试验、建筑结构试验的安全与防护措施设计及结构试验大纲和试验基本文件的编制等内容。
学习本章，应着重掌握试件及模型设计、荷载方案设计、观测方案设计等内容，并对材料的力学性能试验、试验的安全与防护措施设计及结构试验大纲和试验基本文件的编制有一定的了解。
2.1、建筑结构试验的主要环节概述建筑结构试验包括结构试验设计、结构试验准备、结构试验实施和结构试验结果分析等主要环节，他们之间的关系如图2.1所示。
结构试验目的结构试验设计结构试验准备结构试验实施结构试验分析结构试验结论试验总结报告试验观测和采集数据处理结构参数识别结构破坏机制分析结构性能与承载力分析试验加载试验反应观测和数据采集试件变形、裂缝和破坏形态记录试件制作与安装试验人员组织分工仪器设备的检验与率定材料力学性能试验试件设计试验荷载设计试验观测设计试验误差控制措施试验安全措施调查研究、搜集有关资料确定试验的性质与规模设计试件的形状和尺寸确定试件的数量设计构造措施确定试验荷载图示设计试验加载装置选择试验方法及设备设计试验加载制度确定试验观测项目确定测点布置位置与数目选择测试仪器与设备图2.1 结构试验的主要环节结构试验设计是整个结构试验中极为重要的一项工作。
它的主要内容是对所有进行的结构试验工作进行全面的规划与设计，从而使试验计划与试验大纲能对整个试验起着统管全局和具体指导的作用。
2.2 建筑结构试验的试件设计2.2.1 试件设计（1） 试件的形状试件的基本要求是构造一个与实际受力相一致的应力状态，这个问题对于静定系统中的单一构件（如梁、柱、桁架等），一般构件的实际形状都能满足要求，问题比较简单。
第二章 结构试验大纲
2 Pm am (3lm am ) 6 Em I m
SM 1 S p Sl S Sl2 1 Sp S f S E Sl Sp 1
左边三式即为悬臂梁相似条件
这些参数都确定后，即可根据模型梁的测试结果， 利用相似常数，确定实际结构的相应物理量
MP
Mm Mm SM S P Sl
Sl2 p m S Sp fp fm S S f m E l Sf Sp
m
在相似条件中，相似常数个数多于相似条件，不能从相似条件中直接
解出相似常数，一般先根据实际情况，确定几何相似常数Sl，即先确定模
型几何尺寸，再确定模型材料，得到模型弹模相似常数SE，其它物理量均 是两者的函数或等于1。
类型 材料特性
物理量 应力
绝对系统量纲 FL-2
相似关系
S S E
1
结 构 静 力 试 验 模 型 相 似 常 数 及 相 似 关 系
四、模型试验设计
1、模型试验的含义
对尺寸较大、采用足尺试验存在加载、经费困难的重点结构或构件， 按一定比例进行缩尺，得到试验模型，用对此模型进行试验，然后推算实 际结构的受力性能。 2、模型试验的要求
由于是通过模型反映足尺结构的受力性能，模型应和实际结构间满足
相似理论，几何、质量分布、荷载、支撑条件、测试物理量等具有相似常 数，并由此确定相似条件，由相似条件及模型试验结果推算实际结构的受
高等结构试验
采用重物挂重 使质量分布相似
三、荷载相似
要求荷载的性质相同，荷载的大小成比例： 要求荷载的性质相同，荷载的大小成比例： 集中荷载： p = p m = Amσ m = S σ S l2 , 如 S σ = 1，则， S p = S l2 集中荷载： S p A pσ P
P
线 均 布：S w = S σ S l 面 荷 载：S q = S σ 弯 矩：S M =
铰支座
2.3 结构试验的模型设计
原型构件
模型构件（比例 ： ） 模型构件（比例1：4）
特大跨斜拉桥锚拉板模型试验
原型结构
模型结构
原型结构
桥梁整体结构模型试验
原型结构
模型结构
内河直立码头整体结构模型试验
结构模型试验的基本特征
缩尺比例(有时为足尺或放大) 缩尺比例(有时为足尺或放大)的结构 具有实际工程结构的全部或部分特征 试验数据可根据相似关系换算为原型结构的数据
Байду номын сангаас P
荷载传感器 分载梁
预应力混凝土简支梁静力试验加载布置
简支梁抗弯试验
MTS伺服加载器和动力试验台座 MTS伺服加载器和动力试验台座
利用反力墙对结构加载
2.4.3 结构试验的加载制度
制订加载程序目的：控制加( 载速度，便于观测， 制订加载程序目的：控制加(卸)载速度，便于观测，统一 试验尺度 加载阶段一般分:预载、标准荷载、 加载阶段一般分:预载、标准荷载、破坏荷载等三个阶段
事先进行结构分析，得到模型设计的理论依据， 5、事先进行结构分析，得到模型设计的理论依据，也为设备选 加载控制、 用、加载控制、误差控制等技术方案提供依据 对于复杂大型试验，可作试探性试验， 6、对于复杂大型试验，可作试探性试验，为后续工作打好基础 7、模型试验主要考虑因素 模型设计：数量、相似比、材料、截面特性、边界条件、 （1）模型设计：数量、相似比、材料、截面特性、边界条件、安装 加载设计：加载设备适用性和效率、 （2）加载设计：加载设备适用性和效率、加载设备安装 （3）量测设计：仪器选用、误差控制、加载控制 量测设计：仪器选用、误差控制、 （4）安全技术 8、原型结构现场试验主要考虑因素 （1）结构现场调查 现场条件， （2）现场条件，包括环境条件 （3）配套设施施工的可行性 （4）结构分析和荷载等效 试验的有效性：效率、 （5）试验的有效性：效率、量测精度 现场控制：安全控制、 （6）现场控制：安全控制、误差控制
结构试验
结构试验复习1·结构建筑实验：是一项科学性实践性很强的活动；是研究和发展工程结构新材料，新体系，新工艺以及探索结构设计新理论的重要手段；在工程结构科学研究和技术革新等方面起着重要的作用。
2·试验认识解决建筑结构工程领域科研和设计出现新问题必不可少的手段，主要原因是：1，建筑结构试验是人们认识自然的重要手段；2，建筑结构试验时发现结构设计问题的重要环节；3，建筑结构试验是验证结构理论的有效方法；4，建筑结构试验是建筑结构质量鉴定的直接方法；5，建筑结构试验是制定各类技术规范和技术标准的基础。
3·结构试验根据不同试验目的可分为：生产鉴定性试验和科研性试验。
4·结构试验设计的一般程序：结构试验的目的设计准备实施分析结论。
5·尺寸效应：试件尺寸越小，相对提高强度越大，强度离散型越大6·试验数目：试件数=水平数的主要因子次方，7·结构试验対试件设计的要求：支撑点——做预埋垫板；集中荷载——设置钢板；建在面倾斜时——作出凸缘；为满足框架端部侧面施加反复荷载——设置预埋构件；保证框架柱脚部与实验台的固结——设置加大截面的基础梁；保证竖向荷载传递均匀——应预先浇捣混泥土的垫块；或钢筋混泥土垫块；偏心受压构件试验——应在时间两端做成牛腿以增大端部承压面。
8·等效荷载——指在它的作用下，结构的控制截面和控制部位上能产生于原荷载作用相同时的某一作用效应的荷载。
9·实验家在装置的设计应满足以下三点：一，足够的强度要求储备；二，足够的刚度；三，满足试件的边界条件和受力变形的真实状态。
10·制定试验量测方案应考虑的主要问题：一，根据实验目的和要求确定是观测项目，选择量测区段，布置测点位置；二，按照确定的量测项目选择合适的仪表；三，确定观测方法。
11·在结构试验中确定材料力学性能的方法又：直接实验法和间接实验法（又称非破损实验法）12·强度指标的影响因素：一，试件尺寸于形状的影响；二，食盐加载速度（应变速率）的影响。
02建筑结构试验
02建筑结构试验1．下列选项中，（D）项不属于科学研究性试验。
A．验证结构运算理论的假定B．为制订设计规范提供依据C．为进展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践体会D．鉴定服役结构的可靠性2．下列各项中，（C）项属于动荷加载方法。
A．气压加载法B．重物加载法C．爆炸加载法D．机械式加载法3．（C）的测量信号是频率信号，因此测量不受长距离导线的阻碍，而且抗干扰能力较强，对测试环境要求较低，因此专门适用于长期监测和现场测量。
A．电阻应变片B．手持式应变仪C．振弦式应变计D．百分表4．下列哪种方法可用于钢筋腐蚀的检测？（B）A．超声法B．电位差法C．回弹法D．扁顶法5．（C）的优点是能够直观可靠地检测结构和构件混凝土的内部缺陷或强度指标，其缺点是对原结构和构件会造成局部损害，因此，它只作为抽检结构和构件混凝土抗压强度、内部混凝土强度的平均性或缺陷的方法。
A．回弹法B．超声波法C．钻芯法D．拔出法6．下列各项中，（D）项不属于结构试验设计的内容。
A．试件设计B．试验加载设计C．试验观测设计D．试件制作与安装7．对下列构件进行试件尺寸设计时，宜采纳缩尺模型的是（D）。
A．屋面板B．吊车梁C．屋架D．偏心受压柱8．结构试验模型材料分为（C）两大类。
A．弹塑性模型材料和强度模型材料B．弹性模型材料和刚度模型材料C．弹性模型材料和强度模型材料D．弹塑性模型材料和刚度模型材料9．梁的（C）是梁的最差不多最重要的工作性能之一，它直截了当决定梁的使用性能的好坏，也是确定梁的开裂荷载的指标之一。
A．应变值B．转角值C．挠度值D．应力值10．振动是物体运动的专门形式，它的运动参数——位移、速度和加速度差不多上（C）的函数。
A．质量B．频率C．时刻D．长度11．（B）是利用频率可调的激振器，使结构产生振动，逐步地从低到高调剂激振器频率。
随着频率的变化，结构的振动强度也随着变化，当激振器频率接近或等于结构固有频率时，结构振动最强。
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荷载图示的选择与设
1. 与理论计算简图一致 2. 受限或方便可用等效荷载代替 等效原则：荷载效应等效一致 举例如下：桥梁板试验、人行天桥试验
N
Q
N
q
ql/8 l
2
c
p
c
p
l/4
l/2
l/4
框架试验荷载图式
中点等效弯矩:
（试件抗弯）
1
试验荷载制度(荷载谱)
典型加载程序
预载：10％～20％试验荷载（连接支座紧密，测试状态检验） 加载：每级10％或20％，达开裂荷的90％时每级5％ t1>10 min（变形稳定） 恒载： t2>30 min 新构或跨大于12m时 t2>12h
p
△
错位连续
xo
构件结物恢复力特性曲线
p
3
3 fmax 2
TR=
加载制度
1.单向加载
位移或力 位移或力
变幅加载
位移或力
等幅加载
变幅、等幅加载
2、双向加载
PX Py
y x x y
x x y
2.4.5结构抗震动力加载试验
1 周期性动力加载 (1)强迫振动稳态正弦和变频正弦激振 (2)控制电液伺服加载 2 非周期性动力加载 (1) 地震模拟振动台加载 (2)人工模拟动力加载
试验范围内充分“均匀散布”而不考虑“整齐可比”
2.4 结构试验荷载设计
2.4.1. 荷载设计的要求
(1).与实际情况内力完全一致或极为接近 (2).荷载准确（实验室可，生产性较难） (3).荷载传力方式和作用点明确稳定 (4).荷载分级合要求（规范） (5).安全、可靠、加载装置、强度、刚度 (6).加载设备便于加卸载
卸载：每级20％或50％
t3>10 min 空载： t4＝1.5 t2 破坏试验：每级20％～50％ 至90％破荷后每级5％
结构低周反复加载静力试验
概述 振动台抗震研究：模拟地震作用下，观测结构强度、变 形、非线性性能和实际破坏状态 理想试验条件：地震模拟振动台 优点：较真实的模拟地震 缺点：台面尺寸较小，造价高，试验费用高 低周反复加载试验（伪静力或拟静力）
2.6 材料的力学性能与结构试验的关系
1.材料性质对构件的影响 2.力学性能对试验的关系 σ＝Eε 直接 间接
3.力学性能的试验方法
2.7 试验大纲和试验基本文件
（1）试验大纲
试验项目来源 试验研究目的 试件设计要求 辅助试验内容 试件的安装与就位 加载方法
B1
C1
试件控制安装 人员组织分工 设备检测率定 材力性能测定
D1
E1
加载 试验观测和数据处理 观测数据采集 结构参数识别 变形、裂缝、 结构破坏机制分析 破坏记录 性能与承载力分析
B11
试件的形状尺寸 试件数量 构造措施
B12
试验荷载图式 加载装置 方法与设备 加载制设
B13
观测项目 测点布置 仪器设备
三、测点选择与布置
1. 测点布置数量充分合理 2.位置有代表性，便于分析和计算 3.校核性测点 4.有利于操作测读（例：张线式测位移）
四、仪器的选择与测读原则
仪器
测读
1.精度、环境 最小刻度值不大于5％的最大被测值 2.被测值在满量程1/5~2/3内 3.动测时的线性范围 1.加载完、加载前（下一级） 2.按规定时间 3.记录环境（温度）
其余例自看 另《建筑结构试验大全》中对特定试验已规定相应 尺寸、形状
2.3.3 试件数目
1.生产性试验：主要根据规范或规程， 并结合实际情况 例：预制构件回弹法 实例：楼板 静荷 2.科研性试验： 优选法、因子法、正交法和均匀法 （独立学科，数理统计）
（1）因子设计法
因子——试件性能的影响因素 水平数——每因子的档次数 试验数＝水平数因子数 试件数表
2.4.7
结构疲劳试验
图2.26 疲劳应力与荷载次数关系图
1. 疲劳测试项目
（1）抗裂性及开裂荷载； （2）裂缝宽度及其发展； （3）最大挠度及其变化幅度； （4）疲劳极限值。(低于该值，荷载次数增加不破坏）
2．疲劳测试荷载
（1）疲劳测试荷载取值。 （2）疲劳测试的荷载频率。
2.3.1试件形状
1.框架水平荷载 目的：应力分析
N
B A
B A
E
A
A
(A-A)
部位 柱脚
N
N N B B (B-B)
梁柱1/2跨高 梁柱加固
E结点试验
N N
部位
2.3.2 试件尺寸
1.真型：实物或足尺结构 优、缺点 2.模型： 尺寸主要根据测试设备、材料等确定 举例：振动台试验、IMS预应力梁板柱结构 抗震试验 材料等自看，见书P16
2.2实验前期工作方案设计
调研 研究路线 (1)含义 :完成实验的技术路线 (2)作用 :顺利完成实验 (3)内容:基础\途经\理论\问题对策
2.3 结构试验的试件设计
设计要求：以最少的试件数量获取最多的试验数 据，反映研究规律，满足研究任务。 具体：满足边界条件，试验的破坏特征，试验加 载条件。 2.3.1 试件形状 步骤：结构和力学受力分析——据研究部分、 据受力、加载构造等条件设计 例子如下：
1. 2. 3. 4.
2.4.9 试验设备准备计划
图2.28 柱弯剪试验装置
图2.29 偏压剪短柱的试验装置
加载装置设计
要求：加载能力、精度、加载边界条件 举例如下：
p
q
2
ql/8 构件 钢架
p
百分表 钢筋抗拉 l/4
加载制度
制度：控制荷载与时间的关系
c
l
要求：《砼结构试验方法标准》
第二章 结构试验设计
2.1结构试验设计概述
1.建筑结构试验组织计划的意义
(1)组织工作的需要 (2)结构试验特点的要求
a.试验无固定模式 b.耗资大 c.周期长
(3)关系试验的成败 (4)技术水平和管理的体现
2. 结构试验组织计划内容
A
结构试验目的 B 试验设计 试件设计 加载设计 观测设计 误差控制措施 安全措施 C 准备 D 实施 E 分析 F 结论
对静力试验：预加载、标准加载、破坏荷载三个阶段
2. 5 观测设计
一.要求、内容 1.要求：数据充分、有效、可靠 2.内容： （1）按目的要求定测试项目 （2）按目的要求定测点位置 （3）选仪器、方法 二.项目确定 变形:挠度、转角、支座位移（整体状况） 应变、裂缝、钢筋滑移（局部状况） 整体量值：最基本的最能反应结构总体状况的重要量值.
△
P
p 周 或
△ 周
加载制度
目的:
（1）恢复力特性、为计算提供计算模型、等效阻尼比
（2）衡量结构的耗能能力，从强度、变形、耗能等评价结构的抗震 性能
（3）破坏机理 特点： （1）试验易控制、测量检查，试验模型较大（能反映真实结构） （2）加载为主观确定，与地震存在差别，不能反映应变速率对结构 的影响
量测方法 试验过程的观察 安全措施 试验进度计划 经费使用计划 附件（设备、仪器仪表清单）
2.7 试验大纲和试验基本文件
（2）试验其他文件
试件施工图及说明书 试件制作记录 自制试验设备图纸及 资料 仪器仪表编号及布置 原始记录表格
照片及测绘图 试件材料及原材料性 能测定 试验数据分析与总结 试验工作日志 实验报告
水平数 因子
22 4 8Fra bibliotek33 9 27
4
4 16 64
1 2 3
C C,ρ C,ρ,ρs
c、ρ、ρs分别为构件砼强度等级、配筋率、配箍率
（2）正交设计法
根据数理统计的方法，可不按因子法减少，但可 又能区分因子（水平数）对结构的影响.正交表 （数据处理）。原理均匀分散, 整齐可比
（3）均匀设计法
1. 2. 3. 4.
（3）疲劳循环次数。
中级制吊车梁 重级制吊车梁 疲劳测试程序 疲劳试件安装要求
图2.27 疲劳测试步骤示意
2.4.4 结构拟动力试验
图2.18 计算机数值分析控制试验加载
图2.19 联机试验系统原理图
2.4.8 试验加载装置的设计
强度要求 刚度要求 真实性要求 简便性要求