结构低周反复加载

一种源自文库法假定恢复力模型，然后通过计算机 计算分析，确定结构位移作为加载指令：
这种方法问题主要是在试验前必须确 定结构的恢复力特性，而假定试验模型是 否符合实际情况，还要试验结果来验证。
很难得到结构在地震作用下的真实反 应。
为了克服这个问题，提出了计算机－ 加载器联机加载试验，也称为拟动力试验。
钢筋混凝土柱滞回曲线
恢复力模型
恢复力：结构或构件承受外力产生变形后企图恢 复都原有状态的抗力，称为恢复力。
➢ 衡量结构的耗能能力，确定结构等效阻尼 比，从恢复力曲线确定结构一次加载到骨 架曲线，结构的初始刚度和刚度退化等重 要参数。
➢ 通过试验可以从强度、变形和能量等三个 方面判别和鉴定结构的抗震性能。
拟动力试验的工作原理
不需要假定恢复力模型，而可以由计 算机完成非线性地震反应微分方程的求解， 而恢复力是通过直接测量作用在试验对象 上的加载器的荷载值确定。
6.1 概述
低周反复加载静力试验方法：主要研究 结构在地震作用下的性能。采用假定在第 一振型条件下，给试验对象施加低周反复 循环的力或位移。
由于反复加载时每一加载周期远远大于 结构本身的周期，实质上还是采用静力的 方法近似模拟地震作用。所以又称为伪静 力或拟静力试验。
目的：
研究结构在地震作用下的恢复力特性， 确定结构构件的恢复力计算模型。
➢ 三、试验观察项目的测点布置
➢ 试验观察内容可根据试验目的来确定， 一般要求量测的项目有：
➢ 支座反力、荷载变形曲线、变形（梁端和 柱端位移）、梁或柱端塑性铰曲率或截面 转角、节点核心区剪切角，钢筋应力，核 心区箍筋应力，钢筋滑移以及裂缝观察。
➢ １. 荷载和支座反力通过测力传感器测定， 梁端加载需要柱端支座反力，而柱端加载 需要梁端支座反力。
➢ 6.2 结构低周反复加载静力试验的加载制度
加载制度：一般国内外较普遍的为控制 位移加载、控制作用力加载和控制作用力 和位移的混合加载。
一、控制位移加载
是一种普遍的加载方式。加载过程中以 位移为控制值，或以屈服位移的倍数为加 载的控制值。位移可以是线位移，也可以 是转角、曲率或应变。
➢ 位移控制加载一般有等幅加载、变幅加 载和变幅等幅混合加载。
➢ ６. 钢筋应力一般通过电阻应变计测定。
➢
７. 梁内纵筋滑移可通过主筋上一点对 柱面混凝土一点的位移来确定。
6.4 计算机-加载器联机试验
尽管低周反复加载试验可以测定结构在 反复荷载作用下的性能，但是由于试验历 程预先人为设定，不能反映结构在地震作 用下的真实反应。为了真实了解结构在地 震作用下的真实反应，需要按照地震反应 制定加载历程。
➢ 通过试验结构或构件的破坏机理，为改进 抗震设计方法和修改设计规范提供依据。
➢ 优点：试验过程中 可以随时停下来观察结 构的开裂和破坏状态，可根据试验需要修 正和改变加载历程。
➢ 不足之处是：加载历程是事先由试验者确 定的，与地震 记录不发生关系。由于荷载 在是按照力或位移对称反复加载，与实际 地震反应相差很远，另外不能反映应变速 率对结构的影响。
实现低周反复加荷要求。由于结构屈服后 很难以力控制加载，所以一般较少采用。
控制力和控制位移混合加载法 一般采用先控制力然后再控制位移加载方法。 先控制力加载时，不管位移是多少，先加 载到结构屈服，然后施加位移（一般以一 参考位移倍数加载），直到结构破坏。
➢ 6.2 双向加载制度 ➢ 为了研究地震对结构构件的空间组合效
➢ 梁、柱节点试件安装在荷载支撑架内，柱 上、下端都有铰支座，在柱顶通过自由端 施加轴向荷载。
➢ 在梁的两端施加反对称低周反复荷载。
梁柱组合体有侧移柱端加载试验装置 为了反映节点在地震荷载作用下实际受
力性质，可以采用专门的几何可变式试验 架来满足试验要求。
➢ 加载程序： ➢ 一般采用混合加载法 ➢ 开始采用力的控制方法， ➢ 等到加到梁的屈服荷载， ➢ 然后采用位移加载控制。 ➢ 需要研究强度和 ➢ 刚度退化时同一位移 ➢ 下反复循环３－５次。
➢ 变幅加载：一般用于确定构件恢复力特性 建立恢复力模型。
➢ 等幅加载主要确定结构在特定位移幅值下 的特定性能。一般研究结构强度降低率和 刚度退化规律。
➢ 等幅和变幅混合加载：综合研究结构的性 能。研究结构在不同加载幅值顺序对构件 性能的影响。
控制作用力加载法： 通过控制施加于结构或构件上的力的变化
➢ ２. 荷载变形曲线通过电子位移计测得；
➢ ３. 对于梁端或柱端位移的测定，主要是量 测加载截面处的位移，并在控制位移加载 阶段依次控制加载程序；
➢ ４. 对于构件塑性铰区段曲率和转角的测点， 一般可在梁或柱距离柱或梁截面１／２截 面高度布置。
➢ ５. 节点核心区剪切角可通过核心对角线位 移量来确定；
应，在X和Y方向同时施加低周反复荷载。 ➢ 包括X和Y方向同步加载； ➢ X和Y方向不同步加载
6.3 结构低周反复加载静力试验
主要讲钢筋混凝土梁、柱节点组合体的 抗震性能试验
对于钢筋混凝土框架结构，节点抗震性 能好坏直接影响结构整体抗震性能。节点 承受弯矩、轴力和剪力的作用，这样复杂 的应力使节点产生复杂的变形，其中主要 是剪切变形。这样不仅使梁柱连接不能保 持直角，而且框架的应力和变形状态都会 发生变化，所以对结构抗震来说，节点抗 震性能研究比一般结构更有意义。
视为可移动的铰，下柱反弯点可视为固定铰。节 点两侧梁的反弯点可视为可水平移动的铰。
➢
模拟这种边界条件，柱端需要施加侧向位移和荷载， 加载和支座装置比较复杂。在实际试验中一般采用柱 端为固定铰，梁两侧反弯点为自由端，适合于梁端塑 性铰或核心区为研究对象，但要研究柱端塑性铰，需 要在柱端施加荷载。
➢ 二、试验装置和加载设计
➢ 一、试件和边界条件的模拟
（a) 一般取上、下柱反弯点比为1 （b) 对于柱铰型结构，上、下柱反 弯点取为2.
➢ 为了反映钢筋混凝土材料特性，试件尺寸一般 不小于实际构件的1/2。最好采用足尺试件。
➢ 为了避免梁首先发生剪切破坏，建议梁的高跨 比一般不小于1/3。
➢ 边界条件： ➢ 实际框架在水平荷载作用下，节点上柱反弯点可