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结构抗震第1章m1精品PPT课件
第一章 基本知识
2021/2/27
建 第一章 地震及结构抗震基本知识
筑
构
地震成因及地震类型
抗
地震波及其传播
震
地震震级与烈度
12
中国地震特点与地震灾害
(—
13
结构抗震设防
学
年
)
1
第一章 基本知识
2021/2/27
建
1. 1 地震成因与地震类型
筑
构 地震灾害
抗 *地震发生频度:全世界每年发生的地震约达五百万次.
(—
12
剪切波
13
学 年 横波是由震源向外传递的剪切波,质点的振动方向与波的
前进方向垂直分SH波与SV波 。横波的传播过程是介质质 点不断受剪变形的过程,因此横波只能在固体介质中传播。
17
)
第一章 基本知识
2021/2/27
纵波与横波的传播速度
12 的种类来看,又分为正断层,逆断层以及横向断层。
(—
13
学 年 (a)正断层
(b)逆断层
(c)横向断层
)
15
第一章 基本知识
2021/2/27
1. 2 地震波及其传播
建 筑 构
一、地震波构成
• 地震波:地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向 传播。分为体波和面波。
抗 • 体波是通过地球本体传递的波,包括纵波和横波。 震 • 面波为沿地表传播的次生波,指乐甫(Love)波和瑞雷
抗
震
12
(—
古登堡界面
学
年
)
5
第一章 基本知识
2021/2/27
建 1.地壳
筑 (1)地壳界限:地球外表面的一层很薄的外壳,它由各
2021/2/27
建 第一章 地震及结构抗震基本知识
筑
构
地震成因及地震类型
抗
地震波及其传播
震
地震震级与烈度
12
中国地震特点与地震灾害
(—
13
结构抗震设防
学
年
)
1
第一章 基本知识
2021/2/27
建
1. 1 地震成因与地震类型
筑
构 地震灾害
抗 *地震发生频度:全世界每年发生的地震约达五百万次.
(—
12
剪切波
13
学 年 横波是由震源向外传递的剪切波,质点的振动方向与波的
前进方向垂直分SH波与SV波 。横波的传播过程是介质质 点不断受剪变形的过程,因此横波只能在固体介质中传播。
17
)
第一章 基本知识
2021/2/27
纵波与横波的传播速度
12 的种类来看,又分为正断层,逆断层以及横向断层。
(—
13
学 年 (a)正断层
(b)逆断层
(c)横向断层
)
15
第一章 基本知识
2021/2/27
1. 2 地震波及其传播
建 筑 构
一、地震波构成
• 地震波:地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向 传播。分为体波和面波。
抗 • 体波是通过地球本体传递的波,包括纵波和横波。 震 • 面波为沿地表传播的次生波,指乐甫(Love)波和瑞雷
抗
震
12
(—
古登堡界面
学
年
)
5
第一章 基本知识
2021/2/27
建 1.地壳
筑 (1)地壳界限:地球外表面的一层很薄的外壳,它由各
《工程结构抗震设计》课件
• 确保结构的整体稳定性。
实例分析
城市高层建筑的抗震设计实例分析
城市高层建筑的抗震设计非常重要,通过分析实例 可以了解如何应用抗震设计原理保护建筑的安全。
实体模拟分析方法
实体模拟分析是一种重要的工具,用于模拟和评估 结构在地震中的响应。
总结
• 工程结构抗震设计对于保护人们的生命和财产是至关重要的。 • 抗震设计不断发展,新的技术和方法可以提高建筑物的抗震性能。
抗震设计的减震措施
1
钢性能隔震
钢性能隔震系统利用弹簧和减震器等装置降低地震力对结构的和防震支承系统通过吸收和耗散地震能量,提高结构的抗震性能。
3
预应力混凝土结构
预应力混凝土结构可以通过提前施加预应力,增加结构的刚度和抗震性能。
抗震设计的加固措施
钢板加固方法
• 在结构的受力区域添加 钢板,增加结构的承载
概念和意义
工程结构抗震设计是确保建筑结构在地震中不会造成严重破坏或倒塌的工程 设计过程。它的目的是保护人们的生命和财产免受地震的危害。
地震波分析
地震波的特征和分类
地震波是地震能量传播的震 动波动。它们分为P波、S波 和表面波等不同类型。
水平向地震波分析方法
水平向地震波分析可以帮助 我们理解结构在水平地震力 作用下的响应和行为。
• 能增力加。 结构的刚度,减少 变形。
• 提升结构的抗震性能。
纤维增强复合材料加固方 法
• 使用纤维增强复合材料 包覆结构的受力区域。
• 提高结构的强度和刚度。 • 改善结构的延性和抗震
性能。
砼柱加固方法
• 在现有砼柱周围添加钢 筋和混凝土,增加柱子 的承载能力。
• 提升柱子的抗震能力, 减少柱子的变形。
实例分析
城市高层建筑的抗震设计实例分析
城市高层建筑的抗震设计非常重要,通过分析实例 可以了解如何应用抗震设计原理保护建筑的安全。
实体模拟分析方法
实体模拟分析是一种重要的工具,用于模拟和评估 结构在地震中的响应。
总结
• 工程结构抗震设计对于保护人们的生命和财产是至关重要的。 • 抗震设计不断发展,新的技术和方法可以提高建筑物的抗震性能。
抗震设计的减震措施
1
钢性能隔震
钢性能隔震系统利用弹簧和减震器等装置降低地震力对结构的和防震支承系统通过吸收和耗散地震能量,提高结构的抗震性能。
3
预应力混凝土结构
预应力混凝土结构可以通过提前施加预应力,增加结构的刚度和抗震性能。
抗震设计的加固措施
钢板加固方法
• 在结构的受力区域添加 钢板,增加结构的承载
概念和意义
工程结构抗震设计是确保建筑结构在地震中不会造成严重破坏或倒塌的工程 设计过程。它的目的是保护人们的生命和财产免受地震的危害。
地震波分析
地震波的特征和分类
地震波是地震能量传播的震 动波动。它们分为P波、S波 和表面波等不同类型。
水平向地震波分析方法
水平向地震波分析可以帮助 我们理解结构在水平地震力 作用下的响应和行为。
• 能增力加。 结构的刚度,减少 变形。
• 提升结构的抗震性能。
纤维增强复合材料加固方 法
• 使用纤维增强复合材料 包覆结构的受力区域。
• 提高结构的强度和刚度。 • 改善结构的延性和抗震
性能。
砼柱加固方法
• 在现有砼柱周围添加钢 筋和混凝土,增加柱子 的承载能力。
• 提升柱子的抗震能力, 减少柱子的变形。
工程结构抗震与防灾PPT课件
计算原则
各ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ建筑结构的抗震计算
➢ 竖向抗侧力构件不连续示例 ➢ 楼层承载力突变(有薄弱层)
2.1
计算原则
地基与结构相互作用的影响
➢ 由于地基与结构动力相互作用的影响,按刚性地基分析 的建筑结构水平地震作用在一定范围内有明显的折减。 ➢ 适用范围:8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地,采用箱基、 刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑, 当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时, 对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按规定折减,其层 间变形可按折减后的楼层剪力计算。 ➢ 折减后各楼层的水平地震剪力应满足楼层水平地震剪力 最小值的要求。
2.1
计算原则
结构抗震验算的基本原则
宜进行弹塑性变形验算的结构
➢ 《抗震规范》规定,以下结构宜进行罕遇地震下的 弹塑性变形验算:
✓ 规范规定的高度范围且属于规范规定的竖向不规 则类型的高层建筑结构 ✓ 7度III、IV类场地和8度时乙类建筑中钢筋混凝 土结构和钢结构 ✓ 板柱-抗震墙结构和底部框架砖房 ✓ 高度不大于150m的钢结构
2.2
地震作用
重力荷载代表值的确定
➢ 结构抗震设计时所考虑的重力荷载,称为重力荷载代表 值。重力荷载分为恒载(自重)和活载(可变荷载)两种。 地震发生时的活载水平一般小于标准值,采用组合值系数 考虑活载的折减。
《抗震规范》规定:
回顾:荷载的标准值是指其在结构的使用期间内可能出现 的最大荷载值。
2.2
Elcentro 1940 (N-S) 地震记录
2.3
单自由度弹性体系的定义: ➢ 单质点弹性体系:将结构参与振动的全部质量集中于 一点,用无质量的弹性直杆支承于地面上的体系; ➢ 单向振动体系
工程结构抗震设计ppt
2.地震作用的计算
可采用底部剪力法。
3.楼层地震剪力在墙体间的分配
当抗震横墙间距不超过限值要求时,认为 横向地震作用全部由横墙承担 纵向地震作用全部由纵墙承担
各道墙间地震剪力的分配 1)刚性楼盖房屋:横墙承受的地震剪力按各横墙
的侧移刚度比例分配 2)柔性楼盖房屋:横墙承受的地震剪力按各横墙
从属面积上的重力荷载比例分配 3)中等刚性买的VIP时长期间,下载特权不清零。
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上述两种方法的平均值 4)纵向地震剪力可按各纵墙的侧移刚度比例分配
4.同一道墙上各墙段间地震剪力分配
地震剪力按各墙段的侧移刚度比例分配
5.墙体抗震承载力验算
(1)各类砌体的抗震抗剪强度设计值 fvE
fvE =N fv
式中,fv——非抗震设计的砌体抗剪强度设计值 N——砌体强度的正应力影响系数
(2)墙体截面的抗剪强度验算 选择不利墙段 1)承担水平地震作用较大的墙段 2)竖向压应力较小的墙段 3)墙体截面被削弱较多的墙段
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可采用底部剪力法。
3.楼层地震剪力在墙体间的分配
当抗震横墙间距不超过限值要求时,认为 横向地震作用全部由横墙承担 纵向地震作用全部由纵墙承担
各道墙间地震剪力的分配 1)刚性楼盖房屋:横墙承受的地震剪力按各横墙
的侧移刚度比例分配 2)柔性楼盖房屋:横墙承受的地震剪力按各横墙
从属面积上的重力荷载比例分配 3)中等刚性买的VIP时长期间,下载特权不清零。
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上述两种方法的平均值 4)纵向地震剪力可按各纵墙的侧移刚度比例分配
4.同一道墙上各墙段间地震剪力分配
地震剪力按各墙段的侧移刚度比例分配
5.墙体抗震承载力验算
(1)各类砌体的抗震抗剪强度设计值 fvE
fvE =N fv
式中,fv——非抗震设计的砌体抗剪强度设计值 N——砌体强度的正应力影响系数
(2)墙体截面的抗剪强度验算 选择不利墙段 1)承担水平地震作用较大的墙段 2)竖向压应力较小的墙段 3)墙体截面被削弱较多的墙段
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工程结构抗震设计PPT课件
2. 罕遇地震作用下,不同层数都取0.05。
三、变形验算
1. 多遇地震下,层间变形应不超过层高的1/300;
2. 罕遇地震下,层间变形不应超过层高的1/50。
工程结构的隔震与减震 第一节 结构控制的基本概念
一、抗震理论的发展阶段
1.静力理论,即抗侧力系数法 刚性结构体系,无法真正实现 2.弹性地震反应谱分析方法 设计思想:“小震不坏,大震不倒” 延性结构体系,应用日益受到限制
楼梯间墙体空间刚度差
6.楼盖与屋盖的破坏
墙体倒塌,支撑长度过小
7.附属构件的破坏 与主体建筑连接差
第二节
建筑布置与结构选型
1.建筑布置和结构体系
(1)建筑物平面布置 宜规整、对称 (2)建筑物体型和立面
体型宜规则、对称,各部分重量和刚度均匀
立面宜避免高低错落、局部突出等
(3)建筑物的结构体系
1)优先采用横墙承重方案,其次采用纵横墙混合承 重方案,纵墙承重方案不利抗震
2. 对于大于9度的地区,应进行专门研究;
3. 基本烈度为6度的地区,除国家特别规定外,可 采用简易设防,或不进行抗震验算。
(三)抗震设防目标 按规范要求进行抗震设计的公路工程在发生与之相当的基本 烈度地震影响时 1. 位于一般地段的高速公路、一级公路工程,经一般整修即 可正常使用; 2. 位于一般地段的二级公路及位于软弱粘性土层或液化土层 上的高速公路、二级公路工程,经短期抢修即可恢复使用;
b. 试确定上题改为框-剪、剪力墙结构时的抗震等级。
3.结构布置 (1)柱网布置 柱网布置:要简单规整,刚度分布均匀,满足生 产工艺、使用情况下力求经济合理
(2)结构平面布置
宜简单、规则、对称 (3)结构竖向布置 体型力求规则均匀,抗侧力构件宜上下连续贯通。 4.抗震缝布置
工程结构抗震试验教材PPT课件
5.1.3.4人工地震模拟试验
采用地面或地下爆炸法引起地面运动的动力效应 来模拟某一烈度或某一确定性天然地震对结构的影响, 对大比列模型或足尺结构进行试验,并已在实际工程 试验中得到实践。
优点:方法直观简单,并可考虑场地的影响。 缺点:但试验费用高、难度大。
5.1.3.5天然地震试验
在频繁出现地震的地区或短期预报可能出现较大 地震的地区,有意识地建造一些试验性结构或在已建 结构上安装测震仪,以便一旦发生地震时可以得到结 构的反应。
工程结构抗震试验教材(PPT48页)
5.2.4.6 延性系数是指试验构件塑性变形能力的一个 指标,反映了结构构件抗震性能的好坏,按 下式计算:
工程结构抗震试验教材(PPT48页)
工程结构抗震试验教材(PPT48页)
5.2.4.7
退化率
反映试验结构构件抗力随反复加载次数的增加而降低的指 标。
(1)当研究承载力退化时,用承载力降低系数表示退化率
试验加载装置多采用反力墙或者专用抗侧力构架, 加载设备主要是用推拉千斤顶或电伺服结构试验系统 装置,并用计算机进行控制和数据采集。
图5.1 典型的拟静力试验系统加载
5.2.2加载制度
(1)单向反复加载制度 a.位移控制加载; b.力控制加载;
c.力—位移混合控制加载。
5.2.3钢管混凝土框架梁柱节点试验
5.1.3.2拟动力试验
拟动力试验又称计算机—加载器联机试验,是将 计算机的计算和控制与结构试验有机地结合在一起的 实验方法。
优点:结构的恢复力特性不再来自数学模型,而 是直接从被试验结构上实时侧取。
不足:拟动力试验不能反映实际地震作用时材料
应变速率的影响;
拟动力试验只能通过单个或几个加载器对试件加 载,不能完全模拟地震作用时结构实际所受的作用力 分布
工程结构抗震试验教材(48张)PPT
试验加载装置多采用反力墙或者专用抗 侧力构架,加载设备主要是用推拉千斤顶或电伺服结 构试验系统装置,并用计算机进行控制和数据采集。
图5.1 典型的拟静力试验系统加载
5.2.2加载制度
(1)单向反复加载制度 a.位移控制加载; b.力控制加载;
c.力—位移混合控制加载。
5.2.3钢管混凝土框架梁柱节点试验
5.1.3.3地震模拟振动台试验
地震模拟振动台可以真实地再现地震过 程,可以在振动台台面上再现天然地震记录,安装在 振动台上的试件就能收到类似天然地震的作用。
地震模拟振动台试验可以再现结构在地 震作用下结构开裂、破坏的全过程,能反映应变速率 的影响,对超高层或原型结构进行整体模型试验。
局限性:一般振动台试验都为模型试 验,比列较小,容易产生尺寸效应,难以模拟结构构 造。
5.2.4.3极限荷载:取试验结构构件所能承受的最大荷 载值。
5.2.4.4 破损荷载和极限变形
在试验过程中,试验构件达到极限荷载后,出现大较大 变形,但仍有可能修复时所对应的荷载值,称为破损 荷载。一般宜取极限荷载下降的15%时所对应的荷载 值作为破损荷载,其相应的变形为极限变形。
5.2.4.5 骨架曲线
5.1.2结构抗震试验内容
结构抗震试验设计抗震试验分析 ——目的
5.1.3结构抗震试验分类
结构抗震试验可以分为两大类: 结构抗震静力试验 结构抗震动力试验
室内:拟静力试验、拟动力试验、模拟振动台 试验
现场:人工地震模拟试验、天然地震试验
5.1.3.1 拟静力试验
5.1.3.2拟动力试验
拟动力试验又称计算机—加载器联机试 验,是将计算机的计算和控制与结构试验有机地结合 在一起的实验方法。
优点:结构的恢复力特性不再来自数学模 型,而是直接从被试验结构上实时侧取。
图5.1 典型的拟静力试验系统加载
5.2.2加载制度
(1)单向反复加载制度 a.位移控制加载; b.力控制加载;
c.力—位移混合控制加载。
5.2.3钢管混凝土框架梁柱节点试验
5.1.3.3地震模拟振动台试验
地震模拟振动台可以真实地再现地震过 程,可以在振动台台面上再现天然地震记录,安装在 振动台上的试件就能收到类似天然地震的作用。
地震模拟振动台试验可以再现结构在地 震作用下结构开裂、破坏的全过程,能反映应变速率 的影响,对超高层或原型结构进行整体模型试验。
局限性:一般振动台试验都为模型试 验,比列较小,容易产生尺寸效应,难以模拟结构构 造。
5.2.4.3极限荷载:取试验结构构件所能承受的最大荷 载值。
5.2.4.4 破损荷载和极限变形
在试验过程中,试验构件达到极限荷载后,出现大较大 变形,但仍有可能修复时所对应的荷载值,称为破损 荷载。一般宜取极限荷载下降的15%时所对应的荷载 值作为破损荷载,其相应的变形为极限变形。
5.2.4.5 骨架曲线
5.1.2结构抗震试验内容
结构抗震试验设计抗震试验分析 ——目的
5.1.3结构抗震试验分类
结构抗震试验可以分为两大类: 结构抗震静力试验 结构抗震动力试验
室内:拟静力试验、拟动力试验、模拟振动台 试验
现场:人工地震模拟试验、天然地震试验
5.1.3.1 拟静力试验
5.1.3.2拟动力试验
拟动力试验又称计算机—加载器联机试 验,是将计算机的计算和控制与结构试验有机地结合 在一起的实验方法。
优点:结构的恢复力特性不再来自数学模 型,而是直接从被试验结构上实时侧取。
建筑结构抗震试验方法ppt课件
在上述三种位移控制加载制度中。以变幅等幅
混合加载方案使用得最多。
18
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(2) 力控制加载
力控制加载是在加载过程中,以力作为控制值, 按一定的力幅值进行循环加载。因为试件屈服后难 以控制加载的力,所以这种加载制度较少单独使用。
19
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结构实验技术
教授 土木工程学院
1
Lab of Prof. Tian Shizhu
§2.7 建筑结构抗震试验方法
地震造成的灾害是极其严重的: 1976年唐山地震;1985年墨西哥城地震 1995年阪神地震;1999年台湾地震 2008年汶川地震等
为了减少人员伤亡和经济损失,提高建筑物 的抗震能力,确保人民生命和财产不受损失,需 要进行抗震理论的研究。
36
Lab of Prof. Tian Shizhu
(6) 耗能
目前对构件的耗能能力没有统一的评定标准。 常用等效粘滞阻尼系数与功比指数来表示。 等效粘滞阻尼系数(如图):
he
1 2
.
ABC OBD
图形面积 三角形面积
功比指数:
I
s w
Qi i Qy y
37
Lab of Prof. Tian Shizhu
21
Lab of Prof. Tian Shizhu
如图为在梁一柱节点拟静力试验中被普遍采用的一 种力—位移混合加载制度。
22
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4.双向反复加载制度
为了研究地震对结构构件的空间组合效应,克 服采用在结构构件单方向(平面内)加载时不考虑另 一方向(平面外)地震力同时作用对结构影响的局限 性,可在x,y两个主轴方向(二维)同时施加低周反 复荷载。
混合加载方案使用得最多。
18
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(2) 力控制加载
力控制加载是在加载过程中,以力作为控制值, 按一定的力幅值进行循环加载。因为试件屈服后难 以控制加载的力,所以这种加载制度较少单独使用。
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结构实验技术
教授 土木工程学院
1
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§2.7 建筑结构抗震试验方法
地震造成的灾害是极其严重的: 1976年唐山地震;1985年墨西哥城地震 1995年阪神地震;1999年台湾地震 2008年汶川地震等
为了减少人员伤亡和经济损失,提高建筑物 的抗震能力,确保人民生命和财产不受损失,需 要进行抗震理论的研究。
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(6) 耗能
目前对构件的耗能能力没有统一的评定标准。 常用等效粘滞阻尼系数与功比指数来表示。 等效粘滞阻尼系数(如图):
he
1 2
.
ABC OBD
图形面积 三角形面积
功比指数:
I
s w
Qi i Qy y
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如图为在梁一柱节点拟静力试验中被普遍采用的一 种力—位移混合加载制度。
22
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4.双向反复加载制度
为了研究地震对结构构件的空间组合效应,克 服采用在结构构件单方向(平面内)加载时不考虑另 一方向(平面外)地震力同时作用对结构影响的局限 性,可在x,y两个主轴方向(二维)同时施加低周反 复荷载。
第七章 结构抗震试验PPT课件
2
7.1.2 结构抗震试验的分类和特点
目前的抗震试验方法有三种: (1)低周反复加载试验 (2)拟动力试验 (3)地震模拟振动台试验
3
7.1.2 结构抗震试验的分类和特点(续)
试验方法:是以一定的荷载或位移作为控制值 对试件进行低周反复加载,以获得结构非线性 的荷载—变形特性。
1.低周反复加载试验 又称为拟静力试验、伪静力试验。 低周反复加载试验的荷载特点是:试验荷载
10
1.单向反复加载制度(续)
位移控制加载
(a)变幅加载
(b)等幅加载
(c)变幅等幅混合加载
11
考虑二次地震影响和混合位移加载制度
12
2) 力控制加载(很少用)
3) 力—位移混合控制加载
梁
柱
节
点
通
常
采
用
的
方
案
一般在结构屈服前,荷载变化大,而位移变小,此时采用控制作用力 加载;结构屈服后,荷载变化小,位移变化大,此时采用控制位移加载。
26
2.钢筋混凝土框架梁柱节点组合体的抗震性能试验(续)
一、试件和边界条件的模拟:十字型节点、上下左右 反弯处截取试件
由于节点受力的复杂性,试件比例不少于1/2并辅以 足尺试件。
柱端加载方案和梁端加载方案:区别在于P-Δ效应
X形试件:梁有轴力、柱轴力可变。
27
二、试验装置和加载设计
梁柱节点组合体梁端加载试验装置 柱端加载试验装置 三、试验观测项目的测点布置(教材P149-150)
平约束。 多个加载器的同步加载:液压加载器的优点,
或采用多个分配梁式。 ♦ 建研式低周反复加载装置:钢横梁的水平 移动(见后图) 竖向荷载的施加需配置稳压装置。
7.1.2 结构抗震试验的分类和特点
目前的抗震试验方法有三种: (1)低周反复加载试验 (2)拟动力试验 (3)地震模拟振动台试验
3
7.1.2 结构抗震试验的分类和特点(续)
试验方法:是以一定的荷载或位移作为控制值 对试件进行低周反复加载,以获得结构非线性 的荷载—变形特性。
1.低周反复加载试验 又称为拟静力试验、伪静力试验。 低周反复加载试验的荷载特点是:试验荷载
10
1.单向反复加载制度(续)
位移控制加载
(a)变幅加载
(b)等幅加载
(c)变幅等幅混合加载
11
考虑二次地震影响和混合位移加载制度
12
2) 力控制加载(很少用)
3) 力—位移混合控制加载
梁
柱
节
点
通
常
采
用
的
方
案
一般在结构屈服前,荷载变化大,而位移变小,此时采用控制作用力 加载;结构屈服后,荷载变化小,位移变化大,此时采用控制位移加载。
26
2.钢筋混凝土框架梁柱节点组合体的抗震性能试验(续)
一、试件和边界条件的模拟:十字型节点、上下左右 反弯处截取试件
由于节点受力的复杂性,试件比例不少于1/2并辅以 足尺试件。
柱端加载方案和梁端加载方案:区别在于P-Δ效应
X形试件:梁有轴力、柱轴力可变。
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二、试验装置和加载设计
梁柱节点组合体梁端加载试验装置 柱端加载试验装置 三、试验观测项目的测点布置(教材P149-150)
平约束。 多个加载器的同步加载:液压加载器的优点,
或采用多个分配梁式。 ♦ 建研式低周反复加载装置:钢横梁的水平 移动(见后图) 竖向荷载的施加需配置稳压装置。
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5.2.4.7 退化率
反映试验结构构件抗力随反复加载次数的增加而降低的指 标。
(1)当研究承载力退化时,用承载力降低系数表示退化率
并按下式计算:
(2)当研究刚度退化时,即在位移不变的条件下,随反 复加载次数的增加而刚度降低的情况,用环线刚度表示退 化率并按下式计算:
5.2.4.8 能量耗散
试件结构构件的能量耗散能力,应以荷载—变形 滞回曲线包围的面积来衡量,能量耗散系数E应按下 式计算(图5.14);
5.1.3.4人工地震模拟试验
采用地面或地下爆炸法引起地面运动的 动力效应来模拟某一烈度或某一确定性天然地震对结 构的影响,对大比列模型或足尺结构进行试验,并已 在实际工程试验中得到实践。
影响。
优点:方法直观简单,并可考虑场地的
缺点:但试验费用高、难度大。
5.1.3.5天然地震试验
在频繁出现地震的地区或短期预报可能 出现较大地震的地区,有意识地建造一些试验性结构 或在已建结构上安装测震仪,以便一旦发生地震时可 以得到结构的反应。
工程结构抗震试验
5.1概述
结构抗震试验的目的: (1)确定结构线性动力特性,即结构在弹性阶段变形比较
小的情况下的自振周期、振型、能量耗散和阻尼值; (2)研究结构的非线性性能,如结构进入非线性阶段的能
量耗散、滞回特性、延性性能、破坏机理和破坏特征。 5.1.1结构抗震试验的特点 (1)荷载以动力形式出现; (2)加速度作用引起惯性力; (3)动荷载作用于结构有应变速率问题。
试验加载装置多采用反力墙或者专用抗 侧力构架,加载设备主要是用推拉千斤顶或电伺服结 构试验系统装置,并用计算机进行控制和数据采集。
图5.1 典型的拟静力试验系统加载
5.2.2加载制度
(1)单向反复加载制度 a.位移控制加载; b.力控制加载;
c.力—位移混合控制加载。
5.2.3钢管混凝土框架梁柱节点试验
优点:方法真实、可靠。 缺点:费用高,实现难度较大
5.2拟静力试验
拟静力试验方法是目前研究结构或构件 抗震性能应用最广泛的试验方法,它是采用一定的荷 载控制或变形控制对试件进行低周反复加载,使试件 从弹性阶段直至破坏的一种试验。
试件种类:梁、板、柱、节点、墙、框 架和整体结构等。
5.2.1加载装置
5.1.3.2拟动力试验
拟动力试验又称计算机—加载器联机试 验,是将计算机的计算和控制与结构试验有机地结合 在一起的实验方法。
优点:结构的恢复力特性不再来自数学模动力试验不能反映实际地震作
用时材料应变速率的影响;
拟动力试验只能通过单个或几个加载器对 试件加载,不能完全模拟地震作用时结构实际所受的 作用力分布
5.3 拟动力试验
拟动力试验是由计算机进行数值分析并控制加 载。
5.3.1 拟动力试验设备
拟动力试验的加载设备与拟静力试验类似,一般由 计算机、液压伺服加载器、传感器、试验台架等组成 。
由给定地震加速度记录通过计算机进行非线性结构 动力分析,将计算机得到的位移反应作为输入数据, 以控制加载器对结构进行试验。这种方法需要在试验 前假定结构的恢复力特性模型。
5.2.4.3极限荷载:取试验结构构件所能承受的最大荷 载值。
5.2.4.4 破损荷载和极限变形
在试验过程中,试验构件达到极限荷载后,出现大较大 变形,但仍有可能修复时所对应的荷载值,称为破损 荷载。一般宜取极限荷载下降的15%时所对应的荷载 值作为破损荷载,其相应的变形为极限变形。
5.2.4.5 骨架曲线
5.1.2结构抗震试验内容
结构抗震试验设计 ——关键
结构抗震试验
——中心
结构抗震试验分析 ——目的
5.1.3结构抗震试验分类
结构抗震试验可以分为两大类: 结构抗震静力试验 结构抗震动力试验
室内:拟静力试验、拟动力试验、模拟振动台 试验
现场:人工地震模拟试验、天然地震试验
5.1.3.1 拟静力试验
拟静力试验又称为低周反复加载试验或伪静力 试验,一般给试验对象施加低周反复作用的力或位移, 来模拟地震时结构的作用,并评定结构的抗震性能和 能力。
拟静力试验实质上是用静力加载方式模拟地震对结 构物的作用。
优点:在试验过程中可以随时停下来观测试件的开 裂和破坏状态,并可根据试验需要改变加载历程。
不足:试验的加载历程是研究者事先主观确定的, 与实际地震作用历程无关,不能反映实际地震作用时 应变速率的影响。
5.2.3.4试验观测项目
荷载及支座反力; 荷载—变形曲线; 塑性铰区段曲线率或转角; 节点核心区剪切角; 梁柱纵筋应力; 核心区箍筋应力; 钢筋滑移。
5.2.4试验数据的确定
通过拟静力试验可以得到如下数据:
5.2.4.1 开裂荷载:对于混凝土结构构件,取出现第一 条垂直裂缝或斜裂缝时的荷载。
5.2.4.2 屈服荷载和屈服变形:取试验结构构件在荷载 稍有增加而变形有较大增长时所承受的最小荷载和与 其相应的变形为屈服变形,对混凝土构件系指受拉主 筋应力屈服时的荷载或相应变形。
5.1.3.3地震模拟振动台试验
地震模拟振动台可以真实地再现地震过 程,可以在振动台台面上再现天然地震记录,安装在 振动台上的试件就能收到类似天然地震的作用。
地震模拟振动台试验可以再现结构在地 震作用下结构开裂、破坏的全过程,能反映应变速率 的影响,对超高层或原型结构进行整体模型试验。
局限性:一般振动台试验都为模型试 验,比列较小,容易产生尺寸效应,难以模拟结构构 造。
5.2.3.1试件形式:工字型、X形
(2)双向反复加载制度
a.x、y轴双向同步加载; b. a.x、y轴双向非同步加载。
5.2.3.2试验装置
a.梁柱节点组合体梁端加载装置
b.梁柱节点组合体有侧移柱端加载装置
C.X型梁柱节点组合体试验装置
5.2.3.3试验加载程序
控制作用力和控制位移的混合加载法
取荷载—位移曲线各级第一循环的峰点(回载顶点)连 接起来的包络线作为骨架曲线。骨架曲线在研究非线 性地震时,反映了每次循环的荷载—位移曲线达到最 大峰点的轨迹,反映了试验构件的抗震烈度、承载力 和延性特点
5.2.4.6
延性系数是指试验构件塑性变形能力的一 个指标,反映了结构构件抗震性能的好坏, 按下式计算: