建筑结构试验ppt课件

6.3.2 钢筋混凝土框架节点组合体的抗震性能试 验
试件型式：十字梁柱节点、梁柱板节点（中柱、边柱、 角柱）
试件材料：高强混凝土，型钢混凝土、组合混凝土、 预应力混凝土等
研究目的：新型材料、新型结构、新型构造、加固性 能
加固方法及材料：扩大截面加固法、外包型钢加固法， 粘贴钢板加固法，复合材料加固法（碳纤维、钢纤维 片材、布等）
一加载间隔的恢复刚度值由试验实测和计算机分析 得到，以确定下一步加载值大小的试验方法，能模 拟地震作用下结构物的响应，是一种半数值半实测 的非线性地震反应试验研究方法。
第七章 结构动力特性试验（测试）
7.1 概述
7.1.1 结构动力特性参数：自振频率、阻尼系数、振型 结构动力特性参数与外荷载无关，便受外载作用
2.4 结构试验荷载设计
2.4.1 集中力 千斤顶、砝码、砖块、黄沙包
2.4.2 线荷载 多点集中力模拟（各点荷载大小相同、通过刚性 梁传递）
2.4.3 面荷载 多点集中力模拟（通过多级分配梁） 气囊加载 黄砂、水等堆载
2.4.4 反复或疲劳荷载
电液伺服作动器、疲劳机等
2.4.5 模拟地震作用
3.1.2 选用合适加载方法和设备的原则 （1） 选用的和计算的相一致 （2） 加荷大小在加载设备能力的20~80%之间 （3） 等效模拟加载应按观测参数考虑，如：挠度、应
变、弯矩、…
3.2 重力加载法
3.2.1 重力直接加载法：堆载、吊载 3.2.2 杠杆加载方法：荷载值稳定
3.3 液压加载法
3.3.1 普通液压千斤顶 单向作用（单顶式）、双向作用（推、拉式）、
几个概念介绍：
加载制度：试验进行期间荷载的时间过程 基本构件：梁、柱、板、墙 扩大构件：由若干基本构件组成的，如框架、连续
梁、单层厂房的排架、屋架、网架、壳体、折板等 （含节点）
支座位移：试件支撑处的位移，应予以测量并扣除
破坏（开裂）荷载：试件进入塑性屈服阶段的荷载
最大荷载：试件在试验过程中所能承受的最大荷载 极限位移：判断试件完全失效时的最大位移 等效荷载：在特定试验加载方式下所能得到的相同
测量参数的荷载
第六章 结构低周反复加载静力试验
6．1概述 6.1.1 建筑结构抗震研究的内容
结构物在模拟地震的荷载作用下进行试验，以观 测结构的强度、变形、非线性性能破坏过程以及最终 的破坏形态。 6.1.2 伪静力试验的发展历史 50年代后期：开始进行结构和构件的恢复力特性试验； 60~70年代：从耗能角度进质区别
试件在荷载作用下的反应（响应）是否与结构的动力 特性有关或者是否考虑结构的动力特性。
6.1.4 低周反复加载的加载制度
力控制加载 位移控制加载 混合控制加载
6.1.5 低周反复加载静力试验的目的
（1）试件在反复荷载作用下（模拟地震作用）的恢 复力特性，通过滞回曲线可以计算等效阻尼比、 骨架曲线（与一次加载曲线相接近）、结构初始 刚度和刚度退化参数等；
L：金属丝的长度（m）
A：金属丝的截面积（mm2）
*注：4.2.3见word文档和教材
4.2.4 测力传感器 机械式（杠杆放大式）、电阻式、压电式
4.2.5 线位移传感器 4.2.6 角位移传感器 4.2.7 裂缝测量仪 4.2.8 测振传感器：测动位移、速度、加速度 （1）基本原理：由惯性振子的反应量反推振动体的振动
刻度值、量程 灵敏度、分辩率 线性度 稳定性、重复性 频响特性（动测） 结构试验对仪器设备的使用要求: P69
4.2 传感器（传：传递；感：感应）
4.2.1 传感器标定的概念
标定：用高精度等级同类参数测定仪器予以校准的过程
4.2.2 电阻应变片
导线电阻
RPL A
R：金属丝的电阻（Ω）
（*）
P：金属丝的电阻率（Ω·mm2/m）
（2）从强度、变形和能量三个方面判别和评定结构 的抗震耗能能力；
（3）试验研究结构的破坏机理，为改进现行抗震设 计方法和修改抗震设计规范提供依据。
6.2 结构低周反复加载静力试验的加载制度
6.2.1 一维反复加载（每一荷载级中有多个循环）
位移控制反复加载：变幅加载、等幅加载、变幅等幅 混合加载 力控制反复加载：变幅加载、等幅加载、变幅等幅混 合加载 混合控制反复加载：最常用方法，先是力控制，在试 件开裂时或极限荷载前转换成位移控制，转换点的判 断很重要。
（2） 在进行结构隔震、减震或结构物内设备的隔震、 减震设计、施工时，要先计算或测试结构物的动力特 性；
（3） 对于处于振动源附近的结构物，测试结构动力特 性，了解结构的自振频率，可以避免和防止动荷载作 用产生的干扰共振现象；
（4）结构动力特性测试可以为检测、诊断结构的损作积 累提供可靠的资料和数据。
损伤后会有变化。结构动力特性测试只反映某一时刻 结构的动力特性参数，是时间函数。如要了解动力特 性的变化情况，应进行多次测试。
7.1.2 结构动力测试的目的
k m
（1）在进行结构动力分析（地震反应分析）前应先进行 结构动力特性计算。已建结构的动力特性的测试结果 可以验证计算分析模型的正确与否，同便修正计算分 析模型。
（1） 静力试验 • 单调加载 • 低周反复加载 • 拟动力试验 • 疲劳试验
（2） 动力试验 • 冲击荷载试验 • 爆炸试验（人工地震试验） • 振动合试验 • 场地捕捉地震试验 • 地脉动测试
1.3.4 按结构材料分类
• 钢筋混凝土 • 钢结构 • 复合和组合材料 • 其它金属材料：钛合金、铝合金等 • 砌体材料 • 木结构
2.5.1 观测项目的确定
（1）一般静力试验： 测试：位移（挠度）、转角、应变、相对滑移 观察：裂缝开展，破坏形态
（2）一般动力试验： 测试：加速度、速度、位移、应变，压力 观察：破坏形态，破坏构件的位置
（3）产品试验：结构和功能
2.5.2 仪器选择与测读
第三章 结构试验的加载设备
3.1 概述
3.1.1 常用加载方法 重力加载法、液压加载法、机械加载法、其它特殊加 载方法
振动台
2.4.6 加载制度设计
试验加载制度：是指结构试验进行期间控制荷载与加载
时间的关系。
单调静载 预先计算屈服荷载及极限荷载，设计最大试验荷载、 加载速率、荷载分级、每级荷载增量等；
低周反复 预计算屈服荷载及极限荷载，设计最大试验荷载、加 载速率、荷载分级数、每级荷载增量等； 除以上外，设计加荷的波形、每级荷载的反复次数、 加载频率，以及由位移控制还是力控制加载；
1.3.5 按荷载作用的时间长短分类 • 短期荷载试验 • 常期荷载试验（徐变、松驰、腐蚀）
1.3.6 按试验时工作条件分类 • 桌面 • 试验室内 • 试件加工现场 • 工程现场（工地）
1.3.7 其他分类方法
第二章 结构试验设计
2.1 结构试验设计概述
2.1.1 结构试验内容
试验设计 试验准备 试验实施 试验结果分析
（3）物理相似
弹性模量
应力
刚度
2.3 比尺模型的相似关系
2.3.1
（4）荷载相似
集中力
Sl
lm lp
线荷载 面荷载
（5）时间相似
时间
频率
（6）边界条件相似
（7）初始条件相似
（8）响应或反应量相似
速度 加速度 应变 应力 位移 …
2.3 比尺模型的相似关系
2.3.2设计模型的相似关系
（1）相似准则（强制假定）
6.2.2 二维反复加载制度
X、Y轴双向同步加载 X、Y轴双向非同步加载
6.2.3 多点载及多点多向加载制度
两层试件的二点加载；
6.3 结构低周反复加载静力试验（伪静力试验）
6.3.1 墙片抗震性能试验
（1）粘土砖墙片…及FRP加固粘土砖墙片…（用于旧房 改造加固）
（2）新墙体材料墙片抗震性能试验（用于新建工程）, 含不同材料、不同构造措施、不同施工方法等等。 ▪ 普通粉煤灰砌块 ▪ 加气砌块 ▪ 混凝土砌块 ▪ 配筋砌体 ▪ 芯柱砌体 ▪ 构造柱砌体 ▪ 模卡砌体等等
3.5 其它加载方法
3.5.1 重物冲击加载 3.5.2 张拉突卸法 3.5.3 反冲火箭激振法 3.5.4 离心力 3.5.5 电磁力 3.5.6 脉动法：环境噪声
第四章 结构试验的数据采集和 测量仪器
4.1 概述
传感器：能感受被测量参数（如力、位移、应变、加 速度等）的变化，并把它们转换成可记录、显示的信 号（主要是电信号）的部件。 结构试验测量仪器设备的主要技术性能指标:
6.4 拟动力试验
6.4.1 拟动力试验的特点
属于静力加载的范畴； 模拟结构基底或楼层处地震作用下（拟合真实地震波） 结构物的地震响应； 试件相对较大（相对于振动台）； 加载过程中力和位移的大小由计算和实测分析得出， 并非事先设定； 此试验技术尚处在不断发展和成熟过程当中，有广阔 应用前景。
6.4.2 拟动力试验的定义 无需事先假定结构（试件）的恢复力特性，每
2.2.1确定试件形状和尺寸的条件
• 能模拟真实结构或构件的实际工作状况及受力性 质
• 能模拟实际的边界条件 • 考虑了尺寸效应和细部构造的影响 • 保证实施试验（由试验有关人员共同讨论确定）
2.2.2试件数目
（1）工程应用型试验： 按规范要求的取样率取样（与试验方法、数据处理方 法等有关）
（2）科研型试验： 在保证达到试验目的的前提下，按研究参数的多少进 行组合（水平数和因子数）
（2）基本量相似关系 SE 、S 、Sl 、St（人为确定）
Sl
lm lp
推导量相似关系
相似关系：在参与研究对象各物理量的相似常数之间必 定满足一定的组合关系，当这相似常数的组合关系式 等于1时，模型和真型相似，因此这种等于1的相似常 数关系式即为模型的相似条件。
例题 作业题
教材：表2.4、 表2.5
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第一章 结构试验概论
1.1 科学研究的三大手段
理论 计算 试验
真型试验的试验对象是实际结构（实物）或者是按实 物结构足尺复制的结构或构件
模型是仿制真型（真实结构）并按照一定比例关系复 制而成的试验代表物，具有实际结构的全部或部分特 征，但尺寸缺比原型小得多的缩尺结构
1.3.3 按荷载性质分类
2.3 比尺模型的相似关系
2.3.1 相似关系（相似准则、基本量导 出量）
2.3.2 设计模型的相似关系
2.3 比尺模型的相似关系
2.3.1 相似关系（相似准则、基本量导出量）
模型/原型，m：modal p：prototype
（1）几何相似
Sl
lm lp
长度 面积
惯性矩
位移 …
（2）质量相似
质量
2.1.2 结构试验前期准备工作
• 反复研究试验目的 • 调研国内外同类试验状况 • 了解试验条件（场地、人员、设备仪器、安排时
间等） • 确定试验内容、方案 • 试验全过程组织设计
2.2 试件设计
按试验条件、试验目的、试验经费确定试验手段（设 备和仪器）、试验规模（加载制度和采集通道数等）、 试件大小（比尺）、满足试验目的的最小试件数等。
7.1.2 结构动力特性测试的方法
▪ 人工激振法（自由振动法和强迫振动法） ▪ 地脉动法
7.2 人工激振法测试结构动力特性
(见Word文档)
7.2.1 结构自振频率测量
（1）
自由振动（峰峰值： f
1 T
，一阶举例）
（2） 强迫振动：扫频法
抗震动力试验 设计所采用的地震波形、地震波的PGA分级。
2.4.6 加载装置设计
强度要求； 满足刚度要求 受力条件、边界条件和变形条件 构造简单，经济节约
2.5 结构试验的观察和测试设计
在测试方案中确定：
按整个试验的目的和要求，确定测试项目参数 选择相应测点位置
控制测点、校核性测点
选择测试设备、传感器、测定方法
参数 （2）磁电式速度传感器
EBLnvB：磁感应强度 （3） 压电式加速度传感器
利用压电效应: E ~ F ~ KX(振子) ~ a(被测物加速度)
4.3 记录、显示器
X—Y记录仪（双通道、多通道） 光电示波器 磁带记录仪 计算机硬盘、显示器
4.4 数据采集系统
见Word文档
第五章 结构单调加载静力试验
穿心式 3.3.2 多千斤顶加载系统 3.3.3 大型结构试验机
压力机、万能机、万吨水压机… 3.3.4 电液伺服液压加载系统（配计算机数控、数据采
集等） （1） 单顶（Actuator作动器） （2） 多顶：MTS振动台、SCHENCK机、INSTRON机等
3.4 机械加载法
吊链、卷扬机、绞车、花蓝螺丝、螺旋千斤顶、弹簧 等