工程结构抗震试验教材PPT课件

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工程结构抗震试验
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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。
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
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b.梁柱节点组合体有侧移柱端加载装置
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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
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
C.X型梁柱节点组合体试验装置
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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
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。
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。
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Βιβλιοθήκη Baidu框架和整体 结构等。
5.2.1加载装置
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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：
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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
5.2.4.5 骨架曲线
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
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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
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。
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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。
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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。
5.1.3.4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。