建筑结构试验论文

建筑结构试验论文标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

成员王宁、梅瑀石、党楠

学号

院系土木工程与建筑学院

专业土木工程

年级 2013级

指导教师申道明

建筑结构试验

【摘要】：建筑结构试验是在结构工程学科的发展基础，主要应用在生产

和科研当中。工程结构试验就是以试验方式测定结构在各种作用下的相关

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

构的安全使用和涉及理论的建立提供重要的依据。本文将重点介绍结构的

静力加载试验

【关键词】：结构试验动载试验静力加载试验

一、工程结构试验的分类

1. 1 科学研究性试验研究性试验是以研究和探索为目的, 其任务是通过试验验

证结构设计计算的各种假定, 提出新的结构理论, 寻求新的更合理的计算方法, 或为开

发一种新结构、新材料、新工艺而进行的系统性试验研究。试验时要采用专门的或特殊

设计的试验装置和先进的量测仪表, 对试验对象在承受各种荷载后的性能进行详细观测, 取得可靠的数据, 找出规律, 为设计和施工提供必要的参数。研究性试验的试验对象称

为试件或试验构件。 2. 2 生产鉴定性试验生产鉴定性试验以直接服务于生产为目的, 以真实结构为对象, 通过试验检测是否符合规范或设计要求, 并作出正确的技术结论。

二、结构试验解决的问题

（1）通过结构试验，验证结构计算理论或通过试验创立新的理论。比如不符合规范规定的型结构体系、新的设计方法的可行性试验研究等。

（2）通过结构试验，制定工程技术标准。由于工程结构关系到国家的公共安全和经济发展，所以，建筑结构设计、施工和维护都必须有严格的控制标准，在制定各种

结构的规范和标准时，除了总结已有的工程经验和结构理论外，我们还需要做大

量的构件或结构试验。系统化的结构试验和结构研究也为结构的安全性、使用

性、耐久性提供了可靠的保证。

（3）通过结构试验检验结构、构件的质量。

（4）通过结构试验确定已建的结构的承载能力，特别是在结构在单凭结构计算不足以完全确定结构的承载能力的时候，就必须要通过结构试验来确定结构的承载能

力。

（5）通过解雇试验验证结构设计的安全度。这种结构试验的对象多为缩小的建筑结构模型，比如大跨度结构的屋盖或高层结构的抗震试验等。

三、工程结构试验设计原理和方法

3.1设计原理

结构试验可以分为试验规划与设计、试验技术准备、试验实施过程、试验数据分析与总结四个阶段。

（1）规划与设计阶段。结构试验室一项细致而复杂的工作，试验前应该认真做好试验的规划，要明确试验的目的、试验的研究方法、试验装置的设置，要做好试验过程中的加载过程设计、观测方案的设计，并充分考虑试验中的中止条件和安全措施。

（2）试验技术准备阶段。在试验之前要做好试验技术装备，这个阶段要做好试件制备、预埋传感件，安装试验装置及试件、安装试验原件、调试标定仪器设备以及相关的材料性能测试等。此外，在试验技术准备阶段还需确定试验的加载和观测方案。

（3）试验实施阶段。在试验的实施过程中，主要是试验仪器的操作和试验试件的观测。这一个阶段的工作内容主要包括：记录试件的初始数据，采集并记录试验过程中的试验数据，观测试验构件的反应特征，如裂缝、变形、破坏形态等。（4）试验数据的分析阶段。在试验结束后，要及时整理试验数据，撰写试验报告。这一阶段的工作主要包括：整理试验结果、判断异常数据、绘制试验曲线图表、分析试验误差，分析并总结试验现象。

3.2试验方法

3.2.1静力加载试验

静力加载试验使用的仪器、仪表和设备可以分为加载设备、测量原件和仪表、放大仪和记录仪等仪器设备。在静力加载试验中观测的物理量为力、位移、应变、裂缝宽度与分布、破坏形态或失稳状态等。以下将重点分析静力加载的加载设备、支座和试件的设计以及应变片的工作原理。

（1）加载设备。试验的加载方法可以分为重力加载、液压加载机械加载和气压加载。重力加载的加载设备较为简单，重力加载主要用于长期试验和现场试验，

一般来说，加载的劳动量大，安全性较差，对于破坏型试验一般不采用。液压

加载设备是在结构试验中用的比较多的一种加载设备，液压加载设备一般有液

压泵源、液压管路、控制装置和加载油缸组成。加载时用的最多的实际上是液

压千斤顶，它是一种小型的集成化液压加载系统。液压千斤顶主要用于反力梁

的静力加载试验中，而且在试验中主要用的是手动的液压千斤顶，这种手动的

液压千斤顶无需电源，使用时比较方便，因此，比较适合用在结构试验中。（2）支座设计。根据试验的目的的不同，有两种不同的思路来设计试验装置的支座或支墩。一种思路是被试验结构或构件的边界条件与实际结构一致，此为模拟

实验。另一种思路是被试验结构或构件的边界条件尽可能理想化，受力条件明

确并与结构设计所采用的计算简图一致，这种设置方法可以使结构的受力性能

得到正确的分析。在结构试验中，所才用的支座设计思路一般属于第二种设计

思路。

（3）试验台和反力架。在静力加载试验中，试验台的支座下部的钢梁与加载架上的横梁形成平衡体系，加载千斤顶的反力通过加载钢架的拉杆传至下部钢梁上，

使钢梁的支座对钢梁施加向下的力，形成力平衡体系。这种加载的试验支座主

要用在小型的机构试验当中。与反力架一起工作的还有试验台，试验台一般由

封闭的钢架组成。结构试验当中一般采用地槽式反力台座和螺旋式反力台座。

地槽式反力台座是将结构试验的场地设计成一块整体现浇的钢筋混凝土厚板，

在厚板上留设有纵向的槽道，称为地槽。在槽道内部设置有地脚螺栓，用来固

定加载的反力钢架，在工作时，地脚螺栓可以沿着地槽移动，使得反力钢架的

位置可以根据不同的试验调整。反力钢架主要由立柱和横梁组成，台式支座的

立柱为螺旋杆形式，板式台座上的立柱多采用工字形截面的型钢。在设计时，

为了避免立柱收到过大的弯矩，立柱和横梁之间的链接可以做成铰接。试验台

座、反力钢架和反力墙的设计不仅仅要满足承载力的要求，还要满足刚度的要

求以及承受反复荷载时的疲劳强度要求。

（4）应变片的工作原理。静力加载试验中的应变片可以分为梁的应变片和钢筋的应变片。它们的工作原理的搜是相同的，在受到外荷载的作用时，构件的表面会

产生变形，这时便会带动应变片产生机械变形，应变片的机械变形会使其电阻

值发生变化，电阻值得变化在电流计上具体体现为电流的变化，在试验数据的

收集过程中，可以利用电阻值的变化转化测量出构件物理量的变化。

（5）试件设计。静力加载试验的构件在设计时，可以采用与原结构试件一致的构件，也可以采用缩小比例的模型。构件的设计主要包括构件形、构件的尺寸和

数量以及构造设计。当试件的尺寸与实际结构的尺寸相同时，称为真型试件，

试件的尺寸比实际结构尺寸小时，称为模型试件。在静力加载试验中，当以研

究构件或截面的力学性能为主要目的时，预应力混凝土和钢筋混凝土试件的尺

寸由材料特性所要求的最小尺寸控制。

（6）试验用仪器仪表。结构试验的目的是通过试验了解结构的静力性能和破坏特征。所以，在试验时必须采用合理的测量手段和数据收集方法获得有效可靠的

数据。为了得到准确的试验数据，在试验中可以采用电子测量系统来收集数

据。测量系统的组成包括三个部分：传感部分、放大部分、显示部分。传感部

分主要是传感原件或传感器，放大部分主要是对信号进行放大，显示部分将经

过烦的机械或电子信号通过指针、磁盘记录下来以方便读数。在试验时，为了

准确的数据，必须充分了解仪器的工作性能，如仪器表的量程、灵敏度、分辨

率、准确度、线性度、漂移量等。

结构中遇到的动载有两类：振动荷载与移动荷载。测定结构的动力特性的方法有：①自由振动法；②共振法；③脉动法。激振就是对结构施加振动荷载。振动试验的目的是测定结构的特性、结构的响应几结构的破坏特性等。

结构振动试验通常有以下几项内容：

（1）结构的振动位移、速度、加速度的测量；

（2）结构动力特性测定；

（3）结构的振动反应测量。

一、结构振动参数的测定

振动可以分为简谐振动、复杂的周期振动、无周期的复杂振动和随机振动。

1、时间历程曲线：如果在横轴为时间的直角坐标系中描绘结构振动位移、速度、加速度的历程，则称为时间历程曲线。