第七章 结构抗震试验PPT课件
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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
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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
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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。
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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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液压加载器 试件
承力架 管路系统 操作台
试验台座
20
日本建研式低周反复加载装置（固端平移式试验装置）
21
砖石及砌块墙体在低周反复加载试验时 的加载制度
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2、双向反复加载制度 1) x、y 轴双向同步加载 2) x、y 轴双向非同步加载
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双向反复加载也称为二维反复 加载，如右图。
即从X、Y两个主轴方向同时施 加低周反复荷载。
这是为了研究地震对结构构件 的空间组合影响。 双向反复加载试验的加载制 度，可采用双向同步或非同步 的加载制度。双向非同步加载 制度按照两个方向加载步调的 差异，又可分为若干种。下图 为各种双向反复加载试验的加 载制度。
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3．地震模拟振动台试验 振动台能够模拟天然
地震振动，将结构模型 固定在振动台上，输入 地震波，则可以观测和 测试结构模型的振动反 应和破坏过程。
振动台试验的不足： 模型比例小，尺寸效应 明显，模型与原型的相 似关系复杂。如下图为 东方明珠电视塔的振动 台模型试验。
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7.2 低周反复加载试验 7.2.1低周反复加载试验的加载制度
1.加载器的数量和荷载的大小根据砌体截面及控制 竖向应力的大小来设计确定。
2.水平反复荷载 ♦在弹性阶段（砌体开裂前）以荷载控制，取预计极 限荷载的1/5~1/10。 ♦墙体开裂后按变形进行控制。 ♦每级荷载反复循环的次数：主要看试件变形是否趋 于稳定而定。
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1. 砖石及砌块结构抗震性能研究（续）
第七章 结构抗震试验
学习目的和要求:了解和掌握低周反复加载试验的加载制
度和试验方法，及不同于静力试验的特殊性，对拟动力 试验的工作原理和试验流程，及振动台试验有一般了解。
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7.1 概述
7.1.1 结构抗震试验的任务 1．对结构的抗震性能进行研究，主要从结构
的强度、刚度、延性、耗能能力、恢复力特性 等方面进行研究和评价。主要采用低周反复荷 载试验法。 2．对结构的预期地震反应进行验证，主要通 过振动台试验或拟动力试验，验证结构的理论 计算地震反应。
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7.2.2 低周反复加载试验的加载设计
试验设备与加载装置 加载设备：双向千斤顶； 反力墙； 试验台座； 荷载架等；如图示：
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1.砖石及砌块结构抗震性能研究（续） 一、试件和边界条件的模拟：符合实际结构受力图式。
横墙：单层单片墙体
横墙：双层单片墙体
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纵墙（双肢或单肢窗间墙试件）
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二、试验装置和加载设计 墙体顶部能自由平移，避免竖向荷载产生水
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《建筑抗震试验方法规程》 (JGJ101-96) 建议的几种试验加载装置
(a)墙片试验装置
(b)梁式构件试验装置
32
(c)梁柱节点试验装置
(d)测P-△效应的节点试验装置
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典型的拟静力试验加载系统
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7.2.4 低周反复加载试验的数据资料整理
需要整理的参数种类：滞回曲线（如下图 左），强度、刚度、延性、退化率、耗能等。
反复的周期远大于结构的固有周期，荷载实际 是静荷载。
低周反复加载试验的不足：加载程序是试验 者主观确定的，与地震荷载的作用情况完全不 一致。
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2．拟动力试验 又称为伪动力试验、计算机－加载器联机试验。如下 图为建筑结构单元的拟动力试验。
拟动力试验的特点： （1）试验中弹塑性动力反应数值分析过程，不需要预 先假设结构的恢复力特性。 （2）试验加载周期较长； （3）加载器的作用力大，可进行大比例模型试验。 拟动力试验的不足： （1）加载周期长，不能反映地震时的应变速率； （2）加载器数量一般较少，不能反映实际荷载分布。
三、试验观测项目与测点布置 裂缝及初裂荷载：初裂荷载的判定（目测、应
变片、曲线拐点） 破坏荷载 墙体位移和荷载变形曲线：消除支座位移影响、
平面外偏心影响 应变测量：由于墙体（砖、砂浆）由两种材料
组成，具有不均匀性，用大标距的电阻应变片 或机械引伸仪测量，或大标距的位移计等
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2钢筋混凝土框架梁柱节点组合体的抗震性能试验 框架节点复杂的受力特征（水平荷载下）：以抗剪为主。
真实地震的位移时程曲线（多为加速度时程曲线）
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1.单向反复加载制度 常用的三种加载方法
①控制位移加载法；②控制荷载加载法； ③控制荷载和位移混合加载法。
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1）控制位移加载法 常以屈服位移或最大层间位移的某一百分比来 控制加载 ♦ 变幅加载：常作为探索性试验研究用（我国 规范规定同一级荷载下重复三次）。 ♦ 等幅加载：用于研究强度退化和刚度退化 （规范规定不少于5次）。 ♦ 变幅等幅混合加载：研究内容广，常用于综 合性研究（等幅2~10次不等）。
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
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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
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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
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考虑二次地震影响和混合位移加载制度
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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。
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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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液压加载器 试件
承力架 管路系统 操作台
试验台座
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日本建研式低周反复加载装置（固端平移式试验装置）
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砖石及砌块墙体在低周反复加载试验时 的加载制度
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2、双向反复加载制度 1) x、y 轴双向同步加载 2) x、y 轴双向非同步加载
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双向反复加载也称为二维反复 加载，如右图。
即从X、Y两个主轴方向同时施 加低周反复荷载。
这是为了研究地震对结构构件 的空间组合影响。 双向反复加载试验的加载制 度，可采用双向同步或非同步 的加载制度。双向非同步加载 制度按照两个方向加载步调的 差异，又可分为若干种。下图 为各种双向反复加载试验的加 载制度。
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3．地震模拟振动台试验 振动台能够模拟天然
地震振动，将结构模型 固定在振动台上，输入 地震波，则可以观测和 测试结构模型的振动反 应和破坏过程。
振动台试验的不足： 模型比例小，尺寸效应 明显，模型与原型的相 似关系复杂。如下图为 东方明珠电视塔的振动 台模型试验。
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7.2 低周反复加载试验 7.2.1低周反复加载试验的加载制度
1.加载器的数量和荷载的大小根据砌体截面及控制 竖向应力的大小来设计确定。
2.水平反复荷载 ♦在弹性阶段（砌体开裂前）以荷载控制，取预计极 限荷载的1/5~1/10。 ♦墙体开裂后按变形进行控制。 ♦每级荷载反复循环的次数：主要看试件变形是否趋 于稳定而定。
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1. 砖石及砌块结构抗震性能研究（续）
第七章 结构抗震试验
学习目的和要求:了解和掌握低周反复加载试验的加载制
度和试验方法，及不同于静力试验的特殊性，对拟动力 试验的工作原理和试验流程，及振动台试验有一般了解。
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7.1 概述
7.1.1 结构抗震试验的任务 1．对结构的抗震性能进行研究，主要从结构
的强度、刚度、延性、耗能能力、恢复力特性 等方面进行研究和评价。主要采用低周反复荷 载试验法。 2．对结构的预期地震反应进行验证，主要通 过振动台试验或拟动力试验，验证结构的理论 计算地震反应。
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7.2.2 低周反复加载试验的加载设计
试验设备与加载装置 加载设备：双向千斤顶； 反力墙； 试验台座； 荷载架等；如图示：
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1.砖石及砌块结构抗震性能研究（续） 一、试件和边界条件的模拟：符合实际结构受力图式。
横墙：单层单片墙体
横墙：双层单片墙体
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纵墙（双肢或单肢窗间墙试件）
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二、试验装置和加载设计 墙体顶部能自由平移，避免竖向荷载产生水
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《建筑抗震试验方法规程》 (JGJ101-96) 建议的几种试验加载装置
(a)墙片试验装置
(b)梁式构件试验装置
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(c)梁柱节点试验装置
(d)测P-△效应的节点试验装置
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典型的拟静力试验加载系统
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7.2.4 低周反复加载试验的数据资料整理
需要整理的参数种类：滞回曲线（如下图 左），强度、刚度、延性、退化率、耗能等。
反复的周期远大于结构的固有周期，荷载实际 是静荷载。
低周反复加载试验的不足：加载程序是试验 者主观确定的，与地震荷载的作用情况完全不 一致。
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2．拟动力试验 又称为伪动力试验、计算机－加载器联机试验。如下 图为建筑结构单元的拟动力试验。
拟动力试验的特点： （1）试验中弹塑性动力反应数值分析过程，不需要预 先假设结构的恢复力特性。 （2）试验加载周期较长； （3）加载器的作用力大，可进行大比例模型试验。 拟动力试验的不足： （1）加载周期长，不能反映地震时的应变速率； （2）加载器数量一般较少，不能反映实际荷载分布。
三、试验观测项目与测点布置 裂缝及初裂荷载：初裂荷载的判定（目测、应
变片、曲线拐点） 破坏荷载 墙体位移和荷载变形曲线：消除支座位移影响、
平面外偏心影响 应变测量：由于墙体（砖、砂浆）由两种材料
组成，具有不均匀性，用大标距的电阻应变片 或机械引伸仪测量，或大标距的位移计等
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2钢筋混凝土框架梁柱节点组合体的抗震性能试验 框架节点复杂的受力特征（水平荷载下）：以抗剪为主。
真实地震的位移时程曲线（多为加速度时程曲线）
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1.单向反复加载制度 常用的三种加载方法
①控制位移加载法；②控制荷载加载法； ③控制荷载和位移混合加载法。
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1）控制位移加载法 常以屈服位移或最大层间位移的某一百分比来 控制加载 ♦ 变幅加载：常作为探索性试验研究用（我国 规范规定同一级荷载下重复三次）。 ♦ 等幅加载：用于研究强度退化和刚度退化 （规范规定不少于5次）。 ♦ 变幅等幅混合加载：研究内容广，常用于综 合性研究（等幅2~10次不等）。