结构检测教案.docx

长江大学城市建设学院教师教案及讲稿课程名称结构检测总学时数32理论学时16实验学时16学分2课程类型学科祭础课（）专业核心课（）注1在选中的括号中打钩即可专业选惚课（）公共基础课<）注：在选中的括“中打构即可考核方式考试（>考查（J>注：在选中的拈号中打钩即可是否采用多煤体是是否采用双语教学否所用教材教材名称建筑结构试骁理论与技术教材作者李忠特出版社及出版时间天津大学出版社.2002年参考书目名称作者出版社及出版时间建筑结构试验姚振纲同济大学出版社,1998年+.木_1.程结构试验姚源峰中国建筑工业出版社,2001年结构试脸马永欣科学出版社,2001年建筑结构试裟王炳明清华大学出版社，1997年第I讲第5篇，第I次深2008年9月30日章、节名称第一承绪论1.1 结构试验的定义1.2 结构试验的分类1.3 结构试聆的目的第二章结构峥载试验2.1 静岐试验的加段设备2.2 静栽试验的麻测仪器教学目的与教学要求了解结构试脸的概念、分类,结构静秋试粉的加载原理与琏测原理教学重、难点结构惮软试验的加载原理与M测原理教学方法讲授教学内容1.1结构试验的定义1、工程结构的概念：工程结构是以工程材料为主体构成的不同类型的承重构件（梁、板、柱等）相互连接组成的综合体，在一定经济条件的制约下，要求结构在规定的使用期内安全有效地承受外部及内部形成的各种作用，以满足结构在功能及使用上的要求.2、结构试验的产生及意义：为了达到上述工程结树的目的要求设计者必须综合考虑结构在它的整个生命周期中如何适应可能产生的各种风险.如在建造阶段可能产生的设计施匚中的失误和疏忽.正常使用阶段来自各种非正常的外界活动特别是自然和人为的灾宙，以及老化阶段出现的各种损伤的枳象和正常抗力的丧失等.为此，工程技术人员为了进行合理的设计，必须掌握在各种作用下结构的实际应力分布和工作状态.了解结构构件的刚收、抗裂性储以及实际所具有的强度及安全储备，在应力分析工作中，一方面可以利用传统的埋论计算方法,另-方面也可以利用实验方法，即通过结构试胎，采用实验分析方法来解决.特别电电子计算机技术的发展，它不仅为用数学模型方法进行计算分析创造了条件,同样利用H-算机控制的结构试验.为实现荷俄模拟、数据采集和数据处理，以及将个试脸实现自动化提供了有利条件,使结构试脸技术的发展，产生了根本性的变化,人们利用计蚱机控制的多维地震模拟振动台可以实现地爬波的人工再现，模拟地而运动对结构作用的全部过程：用计经机联机的拟动力何服加政系统帮助.人们在静力状态下状测结构的动力反应：由计机完成的各种数据我第和自动处卉系统可以准确、及时、完整地收集并表达荷栽与结构行为的各种信息.计算机也加强了人们进行结构试骆的能力。因此，结构试验仍然是发展结构理论和解决工程设计方法的主要手段之一.在结构工程学科的发展演变过程中形成的由结构试验、结构理论与结内计灯-:极构成的新学科结佝中，结构试验本身也成为一门真正的试验科学.实践是检验真理的唯一标准.科学实践是人们正确认识事物本质的一个源泉,可以帮助人们认识事物的内在规律。在结构工程学科中，人们为了正确认识结构的性能和不断深化这种认识,结何试验也是一种1.1.被实践所证明的行之有效的方法。结构在外荷我作用下，它就可能产生各种反应。钢筋混凝土简支维在龄力荷我作用下，可以通过测得梁在不同阶段褥挠度、角变位、极面上纤维应变和裂缝宽度等参数.来分析梁的整个受力过程及结构的强度、刚度和抗裂性能.当一个框架承受水平的动力荷载作用时同样可以从测得结构的白提版率、阳足系数、振幅（动位移）和动应变等研究结构的动力特性和结构承受动力荷载作用下的动力反应。近年来在结构抗俄研究中,经常是通过结构在承殳低周反反荷载作用下由试脸所得的反应力与变膨关系的滞回曲战为分析抗震结构的强度、刚度、廷性、刚度退化、变形能力等提供数据资料，3、结构试验的定义：就是在结构物或试验对象（实物或模型）上，使用仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段,在荷致（理力、机械优动力、地迭力、风力）或其他因素（温度、变形作用下,通过量测与结构工作性能行关的各种参数变形、挠度、戌变、振幅、频率）从强度（稳定刚度和抗裂性以及结构实际破坏形态来判明建筑结构的实际工作性假，估计结构的承载能力，确定结构对使用要求的符合程度，并用以桧验和发展结构的计算理论.1.2结构试验的目的K生产性试验的目的舷常是具有直接的生产目的，它是以实际建筑物或结构构件为试验鉴定的对象.经过试验对具体结构作出正确的技术结论.一般这类性质的试验经常用来解决以下有关的问遨.结构的设计和脩工通过试脸进行鉴定时于一些比较重要的结构与工程,除在设计阶段进行必要而大埴的试验研究外，在实际结构隹成以后，要求通过试骁，综合性地格定其粒状的可序程度。上海南浦大桥和杨浦大桥建成后的荷我试验和秦山核电孙安全壳结构整体加压试脸均M此例.工程改建或加固，通过试验判断具体结构的实际承拨能力对于旧有建筑的扩建加层,为了生产普耍提高车间起重能力或由干建筑抗震需要提高抗爬烈度而进行加固等.在单凭理论计算不能褥到分析结论时,经常是通过试验以确定这些结构的潜在能力.这对于缺乏IH有结构的设计计算与图纸资料时在要求改变结构工作条件的情况卜更有必要.普时上海几个解放前建造的仓库冷库的楼盖做了承载能力试验，通过鉴定楼盖的现有承载能力，以期提高楼面荷载来满足增加仓库冷库储藏量的需要，.处理工程事故,通过试脸鉴定提供技术根如；时守遭受地震、火灾、爆炸等原因而受报的结构.或他在建造和使用过程中发现有严重缺陷腕工质地事故.结构过度变形和严重开裂等）的危险性建筑.也往往有必要进行详细的检脸。上海某塑料厂的成型车间，在施工过程中发生火灾，以致使一座三层的混合结构房屋遭到破坏，i墙开裂,楼盖混糠土利落，网筋外露，最后选择了楼面中破坏较为产函的楼板和次梁进行了荷软试验，汨出了楼面结构在受灾破坏情况下的承载能力；唐山地震后，为对北京农业展览馆主体结构加固需要，通过环境随机振动试验，采用传递函数讷进行结构模态分析，并通过振动分析法汨该结构模态参数，以上的试验均为进行结构加固提供了必要的数据和资料.已建结构的可他性检脸、通过试脍推断和估计结构的剜余寿命已建结构随首建造年份和使用时间的增长，结构就逐渐出现不同程度的老化现象.有的已到了老龄期、退化期和更换期，有的则到危险期，为了保证已建建筑的安全使用，尽可能地延长它的使用寿命和防止建筑物破环、倒塌等由大产收的发生，国内外对建筑物的使用寿命,特别是对使用寿命中的粼余期限，即创余寿命特别关注.通过对已建建筑进行观察、检测,分析普查后,按可靠性鉴定双程评定结构所秘的安全等级.由此推断其可匏性和估计其剩余寿命.可挑性鉴定大多数是采用作破损检测的试脸方法。我国,解放前和建国初期电成的钢铁厂.如武汉钏铁厂、本溪钢铁厂等的炼铁、炼钢、汽钢等车间均进行过检杳荏定。.界定预制构件产品的旗依对于在构件厂或现场成批生产的钢筋混凝土预制构件，在构件出厂或现场安装之前，必须根据科学抽样试脸的原则,按照预制构件质量检验评定标准和试验规程的要求.通过少量的试件试验.以推断成批产品的质量.（2）科学研究性试脸的目的是验证结构设计计算的各种假定：通过制订各种设计规范，发展新的设计理论，改进设计计算方法：为发展和推广新结构新材料及新工艺提供理论与实践的羟验。.验证结构计算理论的般定在结构设计中，人们注常为了计算上的方便，对结构构件的计算图式和本构关系作某些简化的线定.例如在较大瞪度的钢筋混凝h结构厂房中,采用3036m涔度醛收杆形式的预应力钢筋混凝土空腹行架.在设计中这类桁架的计算图式可假定为多次超静定的空腹桥架,也可按两皎拱计算，而将所有的短杆看成是不受力的吊杆，i般这可以通过试验研究来加以脸证.在构件静力和动力分析中,本构关系的模型化,则完全是通过式脸加以确定的。.为制订设计规范提供依据我国现行的各种结构设计规范除了总结已有大科学实验的成果和经蕤以外，为了理论和设计方法的发展，进行了大设钢筋混凝土结构、游石结构和网结内的梁、柱、框架、节点、墙板、砌体等实物和缩尺模型的试验，以及实体建筑物的试验研究，为我国编制各类结构设计规范提供了基本资料与试验数据,事实上现行规范采用的钢筋混凝土结构构件和共石结构的计算.理论，几乎全部是以试胶研究的宜接结果为基础的，这也进一步体现了结构试照学科在发展设计理论和改迸设计方法上的作用.为发展和推广新结构新材料与新工艺提供实践经验随乔建筑科学和聪本建设发展的需要，新结构新材料和新工艺不断涌现,例如在纲筋混凝土结构中各种新钢种的应用.薄鸵弯曲轻型钢结构的设计推广,开板、滑模施工工之的发展,以及大跨度结构、诙层建筑与特种结构的设计施工等.但是一种新材料的应用，一个新结构的设计和新工艺的施工.往往编要经过多次的工程实践与科学试验.即由实践到认识,由认识到实践的多次反发,从而枳累资料，丰富认识,使设计计算理论不断改进和不断完善。结合我国别材生产的特点，白对16卷及硅软类或硅乳类等钢种的原材料和使用这类钢材的结构构件做了大疑的试蛤，上海某剧场改建工程中，在以往理论研究和通过模型试胎枳崟的经验基咄上,采用了一种新的映台结构形式预应力悬带结构.有效的解决了建筑空间与结构受力性能的矛盾.为了试验是带跳价的结构性旎,进行了现场的的力和动力试脸,获得了结构刚度、次弯距影响、货应力损失和结构白振频率等第一手资料，为这种结构的推广使用提供了经脸。在目前高层建筑的设计建设中，刻简中简的结构体系进行了较多的试验研究，又如在升板结构与沿模施工中，通过现场实测枳累了大量与施工工艺有关的数据，为发展以升带滑、沿升结合的新工艺创造了条件.1.3结构试蛤的分类建筑结构试脸除了上述按试段目的分为生产性试脸和研究性试脍以外，还经常以试骁时貌、荷我性质、试验场合、试舞时间等不同因素进行分类。(1)H型试蛤和模型试验直型试蛤的试验对象是实际结构(实物)或者是按实物结构足尺笈制的结构或构件.对于实物试验一般均用于生产性试验，例如秦山核电站安全壳加压整体性试验就是一种非破坏性的现场试验.对于工业厂房结构的刚度试验、楼蓝承岐能力试验等均在实际结构上加段hi测.另外在高层建筑上直接进行风振测试和通过环境防机振动测定结构动力特性等均属此类.在其型试验中另一类就是足尺结构或构件的试验以往一般对构件的足尺试脸做得较多事实上试脸对象就是一根梁、一块板或一根屋架之类得实物构件，它可以在试脸室内试脸，也可以在现场进行。由于建筑结构抗级研究的发展，国内外开始Hi视对结构整体性能的试会研究，因为通过对这类足尺结阂物进行试验，可以对结构构造、各构件之间的相互作用、结构的整体刚度以及结构破坏阶段的实际工作进行全面观测了解.从1973年起，我国各地先后进行的装配整体式框架结构，钢筋混凝土.大板、曲石结构、中型砌块、框架轻板等不同开间不同层高的足尺结构试验有10例之多，其中1979年总上海五层砂酸盐砌块房屋的抗霆破坏试粉中，通过液压同步加载器加栽，在国内足尺结构现场试脸中第一次比较理想地测得结构物在低周用更荷载下的饯熨力特性曲规，由于对测试要求保证精度，为了防止环境因素对试验的干扰影响，目前国外已将这类足尺结构从现场转移到结构试验室内诳行试验.如日本已在室内完成了七层房屋足尺结构的抗霆静力试用.近年来国内大型结构试验室的建设也已经考虑到这类试验的要求.模里试脸当进行真型结构试验由于投资大、周期长、测此精度受环境因素等影响，在物侦上或技术上存在某此困就时，人们在结构设计的方案阶段进行初步探索比较或对设计理论计算方法诳行探讨研究时，可以采用比典型结构缩小的模型进行试验.模型是仿照典型（其实结构）并按照一定比例关系复制而成的试5金代表物,它具有实际结构的全部或部分特征.但尺寸却可比典型小得多的缩尺结构.模型的设计制作与试脸是根据相似理论，用适当的比例尺和相似材料制成与口型儿何相似的试骁对象，在模型上施加相似力系（或称比例荷我），使模型受力后也演出型结构的实际工作，以后按照相似理论由模型试骗结果推豫实际结构的工作。为此这类模型要求有比较严格的模拟条件，即要求做到几何相似、力学相似和材料相似.<2>静力试5金和动力试脸好力试5金冲力成脸是结构试脸中最大量必常见的翦本试脸,因为大部分建筑结构在工作时所承受的是静力荷我，殷可以通过电力或各种类型的加我设备来实现和湎足加我要求，龄力试验的加我过程是从零开始逐步遢增一ri到结树破坏为止，也就是在一个不长的时间段内完成试验加致的全过程，我们称它为结构静力总附加我试验.近年来由于探索结构抗箧性能,结构抗靛试5金无疑成为-种通要的手段.结构抗麴静力试验是以静力的方式模拟地震作用的试验,它是一种控制荷我或控制变形作用于结构所周期性的反安静力荷我，为区别于一股单调加或试脸，称之为低周反发静力加载试验.亦有称之为伪群力试验,目前国内外结构抗麴试验较多集中在这一方面.静力试验的最大优点是加载设备相对来说比较简单,荷就可以逐步施加.还可以停卜来仔细观测结构变形的发展，给人们以最明确和清晰的破坏概念0在实际工作中即使是承受动力荷载的结何在试脸过程中为了了解静力荷载下的工作特性，在动力试股之前往往也先迸行用力试验，如结构构件的疲劳试裟就是这样，峥力试验的骁点是不能反映应变速率对结构的影响，特别是在结构抗趣试验中与任意一次确定性的非线性地然反应相差很远.目前在抗震静力试验中虽然发展一种计W机与加致器联机试验系统.可以弥补后一种缺点,但设备耗资大大增加而且静力试验的每个加放周期还是远远大于实际结构的基本周期.动力试脸对于那些在实际工作中主要承受动力作用的结构或构件，为了了解结构在动力荷我作用下的工作性能，槛要进行结构动力试裟，通过动力加教设;I1.接对结构构件施加动力荷教.如研究厂房结构承受吊车及动力设备作用下的动力特性，吊车梁的疲劳强度与疲劳寿命问跑.多层厂房由于机涔设备I：楼后所产生的振动影响.又如高层建筑和高能构筑物（塔桅、烟囱）等在风毂作用下的动力问遨.结构抗掰炸抗冲击荷毂（冲击波）的影响等,特别是结构抗震性能的研究中除了用上述静力加载模拟以外，更为理想的是口接施加动力荷我进行试验，目前抗熊动力试蛤股用电液伺服加栽设备或胞雀模拟振动台等设备来进行，对于现场或野外的动力试脍，利用环境随机振动试验测定结构动力特性模态参数也日益增多.另外还可以利用人工爆炸产生人J1.地盘的方法基至直接利用天然地震对结构进行试验.由于荷载特性的不同,动力试5金的加载设品和测试手段也与静力有很大的差别.并且要比静力试5金更杂得多.（3）蚯期荷裁试股和长期荷或试龄短期荷载试脸，即荷我从零开始施加到最后结构破坏或到某阶段进行卸荷的时：司总和只有几卜分钟,几小时或者几天。对于主要承受静力荷成的结构构件实际上荷载经常是长期作用的，但是在iS行结构试验时限于试验条件、时间和乐于解决问题的步骤,我们不出不大Is采用对于承受动荷我的结构，即使是结构的疲劳试验,则整个加段过程也仅在几天内完成,与实际，作有一定差别.对于理炸、地徙等特殊荷段作用时，整个试验加荷过程只有几杪甚至是微杪或毫秒级的时速.这种试验实际上是一种瞬态的冲击试验.所以严格地讲这种短期荷载试脸不能代皆长年累月进行的长期待我试验。这种由于具体客观因素域技术的限制所产生的影响，我们在分析试脸结果时就必须加以考虑“长期荷我试蛤，对于研究结构在长期荷载作用下的性能，如混凝土结构的徐变，Hi应力结构中钢筋的松的等就必须要进行群力荷我的长期试脸.这种长期荷技试验也可称为持久试验,它将连续进行几个月或几年时间，通过试验以狭解结构的变形随时间变化的规律.为了保证试验的精度经常需要对试5金环境仃严格的控制.如保持恒温恒湿,防止根动影响等，当然这就必须在试验室内进行.如果能在现场对实际工作中的结构物进行系统长期的观测.则这样枳米和获得的数据资料对于研究结构的实际工作.进一步完善和发展电筑结构的实践和理论都具级D有极为重要的意义。（4）试脸室试脸和现场试验建筑结构和构件的试验研究即可以在有专门设备的试胎空内进行，也可以在现场进行试验.试验室试验由于可以获得IU好的工作条件,可以应用精密和灵陂的仪器设备进行试验,具有较高的准确度.甚至可以人为的创造一个适宜的工作环境,以减少或消除各种不利因素对试胞的影响.所以适宜于进行研究性试验.这样有可能突出研究的主要方面，而消除一些时试脸结构实际工作有影响的次要因素，这种试脍可以在式型结构上边行，也可以采用小尺寸的模型试骁，并可以将结构一且试验到破坏,尤其近年来发展足尺结构的整体试蛤，大型试验室为之提供了比较理想的条件。现场试验与室内试聆相比由于客观环境条件的影响，不直使用商精度的仪器设备来进行观测，相对来看，进行试验的方法也可能比较简单机率，所以试验精度和准确度较差.现场试验多数用以解决生产性的何即.所以大盘性试脸是在生产和施工现场进行.有时研究或检脸的对象就是已经使用或将要使用的结构勒,它可以获得近乎完全实际工作状态下的数据资料。第二聿结构静放试验2.1惮我试验的加我设备案例教学：受弯构件的试船一试件的安装和加栽设得和加载方法单向板和梁是受驾构件中的典型构件，同时也是建筑中的基本承卡构件，预制板和梁等受弯构件一般都是简支的，在试验安装时都采用正位试蛤，其一端采用铁交承，另瑞采用滚动支承，为了保证构件与克承面的紧密接触，在支墩与钢板，钢板与构件之间应用砂浆找平，对于板这样宽度较大的试件,要防止与避免支承而产生翘曲.板一般是承受均布荷载.试验加战时应符荷载施加均匀,当用重力直接加毂时,应在板面上划分区杭，表示出荷或安放的位置并堆放成垛，姆垛之间应用有间眼，避免因构件受我弯曲后由于荷我间相互作用产生起拱作用，形成荷载传递不纾明确，以致改变试件受敕后的工作状态。梁所受的荷技较大，当施加第中荷我时可以用杠杆更力加教，史方便的常用液压加放器通过分配梁予以分侬.或用液压加坡系统捽制多分加载湍直接加载.构件试验时的荷载图式应符合设计规定和实际受我情况.当试验荷我的布儿图式不能完全与设计的规定或实际情况相符时，或者为试脸加载的方便及受加拨条件限制时，可以采用等效的原则进行描算，即使试脸构件的内力图形与设计或实际的门力图形和等或接近，并使两者最大受力裁面的内力值相等，在这条件下求得试裟等效荷税，在受弯构件试验中经常是用几个集中荷钱来代替均布荷我.所示采用在跨度四分点加两个集中荷教的方式来代普均有荷靓,并取试验梁的睑中弯矩等于设计弯掂时的荷我作为梁的试验荷载,这时支座截面的最大剪力也可以达到均行荷载梁的剪力设计数值。如能采用四个等距集中荷载来进行加成试脸时，则将可得到更为满意的结果。如卜图示.当采用上列等效荷载试验时能较好地满足M与V值的等效.但试件的变形.即刚度不一定满足等效条件,此时应考虑进行修正.按同样原则也可求得变形相等的等效荷教.«.V2. 2部或试验的仪测内容与仪器时于科学研究性试脸，除强度、抗裂度、挠度和裂缱观测外，还测埴构件某g部位的应力,以分析构件中该部位的应力大小和分布规律.1 .挠度的测量梁的挽度假是吊测数据中G能反映其总的工作性能的一项指标，因为梁的任何部位的异常变形或局部破坏（开裂）都将通过挽度或在挠度曲线中反映出来.而于梁式结构最主要的是测定跆中最大挠度假九N及弹性挠僮曲税.为了求得梁的立正挽度.八“，试验者必须注意支座沉陷的影响。时于下图所示的梁.在试验时由于荷载的作用,其两个端点处支座常常会有沉陷,以致使梁产生刚性位移，因此，如果冷中的挽度是相对地而进行测定的话，则同时还必须测定梁两端支承面相对同地面的况陷侑，所以最少要布达三个测点，9g->j1?上O,耳2.应变测量：梁是受弯构件.试验时要Ift测由于弯曲产生的应变,一般在梁承受正负弯城最大的级面或弯矩有突变的裁面上布双测点.对于变裁面的梁,则应在抗弯控制截面上布置刈点（即在截面较弱而与矩值较大的祓面上）。有时，也霰在板面突然变化的位祝上设置测点.1>单向应力测量在梁的纯弯曲区域内.梁的械面上仅有正应力产生，放在该处截面上可仅布趾尔向的应变测点.2）平面应力测电在荷载作用下的梁檄面既有弯矩作用,又有典力作用为平面应力状态,为了求得该裁面上的最大主应力及剪应力的分布规律,葡要布置点角应变网络,通过一:个方向上应变的测定，求而最大主应力的数值及作用方向。3）钢箍和弯筋的应力测量对于纲筋混凝土梁来说.为研咒梁的抗剪强度.除了混凝土表面需要布置测点外.通常在梁的弯起钢筋上布跣应变测点.这里较多的是用预埋或试件灰面开槽的方法来解决设点的何8S,4谀线与孔边应力测量对于短线较宽较薄的T型梁.北翼缘部分受力不一定均匀,以致不能全部参加工作，这时应该沿黑缘宽度布置刈点，测定典线上应力分布情况.5）校核测点为了校核拭验的正确性便于整理鼠验结果时进行误差修正，经常在梁的端茄凸角上的零应力处设置少St测点.以检验整个t测过程是否正常.3.裂缝测鼠在钢前混凝土梁试验时，经常需要测定其抗裂性能，因此要在估计裂缝可能出现的截面或区域内,沿裂缝的垂百方向连续的成交价的布齐利点,以便准确地控制开裂测定梁的抗裂性能.对于混凝土构件，经常是控制弯矩最大的受拉区及剪力较大旦靠近支应部位斜嫩面的开裂，一般被口裂缝产生在有短般大的受拉区段，因此在这一区段要连续设置刈点,如卜图a所示。这对于选用手持式应变仪量测时球为方使，它们各点间的间距按边用仪曙的标距决定.如果采用其他类型的陶变仪（如千分表,杠杆应变仪或电阻陶变计）,由于各仪器标注的不连续性,为防止裂缝正好出现在两个仪涔的何琼内故羟常将仪器交错布置（如下图b八（；，）<b>第2讲第5Ki,第2次深2008年10月2日章、节名称2.3 试脸荷载和加载方法2.4 结构静载试脸的一般过程2.5 一般结构的静我试验2.6 研究结构抗靛性能的俯我试验教学目的与教学要求了解结构峥载成脸的一般过程和一般结构的静成试验教学重、难点结构静或试验的一般过程和结构抗馥性能的龄贰试脸教学方法讲授教学内容2.3试验荷载和加载方法】、试验的加皎制度试骁加我制度指的是试验进行期间荷栽与时间的关系。正确制订试胎的加载制度和加规程序才能修正确了解结构的承载能力和变形性质,才能够将试验的结果相互进行比较.试验和我的数值及加效程序取决于不同的试蛤对象和试验自的。科学研究与生产鉴定的结构构件试验一般均需作破坏试脸，为了充分研究结构的工作情况,试粉加毂常是分级并按几个循环进行,最后才加栽至结构破坏.混凝土结构构件设计时,是按不同的荷栽效应组合设计值来验算结构的承我力、变形、抗裂性以及裂缝宽度等性能.因此在进行混凝土结构试脸时就必须按试脸的性质和要求分别确定相应于各个受力阶段的试脸荷载值。如在试的结构肉件的刚度和裂缝宽度时要确定正常使用极限状态试腌荷载(ft,根据荷教作用时间的不1.>1.又可分为使用状态短期试验荷我Ift和长期试聆荷我依：在试胎结构构件抗裂性时，要确定开裂试验荷栽侑；在试脍结构构件承我力时，要确定承我能力极限状态或脸荷校假。对生产鉴定性试验各种不同的试验荷载值可按混於土结构试验方法标准3(GB50152-92)和侦制混凝土构件质质检脸评定标准<GBJ321-9O)要求进行计匏,对于科研性试验由于不一定毡计对某一具体工程的荷技情况来设计试件，因此要根据材料的实测强度、构件的实冽几何参数来计算承我能力极限状态的内力计算值和试脸荷我值。下图是一个典型的单调静力试验的加载程序.即先分级加栽到试验需要相应的试验荷教值,然后在满敦情况下停留足膨长的时间,观测变形的发展,以后再作分级和栽，卸完后给以一定的空软时间，以后再分级逐步加我至结构破坏。果用分级加段一方面可控制加坡速度，另一方面便于观测结构变形随荷我变化的规律，J'琳结构各个阶段的工作性能，从捺作上来看，分级和卸荷我也为加敦和观测提供了方便的条件.荷数量分徼大小(级距)和分级的多少,可根据试验目的,试验期限和结构类里来确定，对于混凝土结构试验，在达到使用状态短期试验荷我值以前，每级加敦值不宜大于其荷栽值的20%,在超过其使用状态短期试股荷我值后，等级加我值不大于其荷就值的10%，为了较为准确地获得结构开裂荷载的实测值.在加载达到开裂试验荷骏计尊位的*)%以后，应将级距减小,每欲加我值不宜大于使用状态短期试骁荷我做的5%。当试件开裂后，好级加我位应恢配到上述20%的级距.为了能准确地测得混凝土结构的破坏荷成，对于生产检购性试脍时，当加我接近承装力检验荷毂时.每级曲我不宜大于承毅力检验荷载设计值的啦：对于科学研究性试验,在加教达到承效力试验荷我计秀伯的90%以后,每汲加我同样不宜大于使用状态短期试蛤荷我伯的5%。试胎加我分级的大小还决定于控制M测仪表的精%却战时，娘距UJ以放大，可取使用状态短期试脸荷载值的20%50%.分级加毂级间间檄时间t：的长短取决于结构变形发展情况.即要求在试验分级加教的时间间歇内结构的变形基本上能充分地反映出来.如果间歇时间过短，结构的变形未能充分反映，就会汨到偏小的变形数伯，在进行破坏试验时，就会得到偏高的极限荷载实测值，影响试验结果的正确性.混凝上结构试脸时从加栽结束到下一级开始加载,每级荷载的间歇时间不应少于Iomin在上述回限时间内同时进行结构反应的收测.例结构试验时，间歇肘间可少于Iomin.在实际试验中，间顺时间也可根据观测仪表所指示的变化来决定，只有当某级荷载作用下的变形携木稳定后，再递加下一媛荷载.卸载时的时间间歇UM以与U一样，也可以缩短.2.4结构静我试验的一般过程一、试件的安装和加栽方法的确定二、试段项目和测点布置I、挠度的测员2、应变测跟：(1单向应力测量< 2>平面应力测显< 3>钢菰和穹筋的应力测显< 4>翼线与孔边应力测制< 5>校核测点3、裂维测城4、受弯理性校测知案例分析：压杆和柱的试验柱是建筑物中的基本承重构件，它实质上是一个中心城偏心殳压的基本构件，在实际工程中筋混凝土柱大多数是偏心受压构件.一、试件安装和加载方法对于柱和压杆试验可以采用正位或卧位试验的安装和加载方案。在有大型结构试验机条件时，试件可在长柱试验机上进行试验，也可以利用静力试脸台座上的火型荷就支承设备和液乐加载系统配合进行试验,但对于高大的柱子正位试脸时安装和观测均较费力,这时可以改用卧位试验方案（如下图示）比较安全,但安装就位和和载装置往往又比较北杂，同时在试验中要考虑卧位时结构自流所产生的影响.1.斌件；J.t*13xa<t;4.物JeahJ.ff三1.*5B17.tt<it二、试脸项目和测点布置压杆与柱的试验一般观测其破坏荷栽：各级荷载下的恻向挠货值及变形曲线:控制极面或区域的应力变化现律以及裂缝开展情况.下图所示为偏心受压短柱试骁时的测点布设”试件的挠度是由布置在受拉边的门分表或挠度计进行册测与受弯构件相似.除了量测中点做大的挠度伯外，可用侧向五点布置法Jit测挠度曲线.对于正位试5的长柱它的侧向变位可用经蟀仪观测。受压区边缘布置应变测点，Uj以单排布点于试件恻面的对称轴城上或在受压IX截面的边缘两排对称布点.为验证构件平截面变形的性质,沿压杆被面高度布置5-7个应变测点.2.5一般结构的静靓试验一般结构静裁试脸是结构试验中必将本最人地的一种试脸。一般结构舲或试5金是指在短时期内对试验对象进行平稳地一次连续施加荷载荷就从“零”开始一直加到结构构件破坏，或是在短时期内平稳地脩加若干次按定的田复荷数后，再连续增加荷栽直到结构构件陂坏。一般结构加载静力试脸主要用于模拟结构承受静荷载作用卜观测和研究结构构件的强度、刚度、抗裂性等基本性旎和破坏机制.建筑结构中大Ift的基本构件试验主要是承受拉、压、弯、剪、扭等最基本作用力的梁'板、柱和砌体等一系列构件,通过单调加我除力试骁研究在各种力的要点的单独或殂合作用下构件的荷我和变形的关系，对于混凝土构件还有荷载与开裂的相关关系和反映结构构件变形与时间关系的徐变问时.对于蝌结构构件则有比之其他构件更为突出的局部或整体失稳问胭.对于框架、连续梁、单层厂房排架、屋架、壳体'折板和网架等由若干基本构件加成的扩大构件，在实际工押中除了有需要研究与基本构件相类似的何胞外,尚有构件间相互作用的次应力、内力理分布等同遨.对于整体结构通过单词加载潜力试验能揭示结构空间J1.作，整体刚度,非承包构件和某些薄弱环节对结构整体工作的影响.随弟大琏工程实践和为编制各类结构设计规范而进行的试脸研究，为结构单询加我加力试验积常了许多经脸,试验技术与试验方法已趋成熟.我国建国以来第一本完整反映钢筋混凝十和预应力混凝土结构试验方法的国家标准VV混凝土结构试监方法标准3己经编制完成并颁布施行。它既统一了Sit大面广的生产检验性试验方法，又对一般性科研试验方法提出了基本要求，财生产和科研有广泛的实用性，是一本具有中国特色的混凝土结构试5金方法标准,它将有利干促进结构工程质址的提高和建筑结构学科的发展.2.6研究结内抗馥性能的静栽试脸建筑结构抗趣研究要求结构物在模拟地震的荷段作用下进行试验，以观测结向的强度、变形、非性能和结构的实际破坏状态.从SO年代后期开始，由于非线性地能反应研究工作的开展，结构和构件的快复力特性试验开始引起人们注意.到60-70年代就不弟是为了地霆反应计算而研咒结构或构件的恢更力模里.进而要求从能量耗散的角度进行模拟地爬作用的滞网特性试验，以此探求结内的抗燕性能.结构承受地爬荷我实质上是承受多次反更的水平荷载作用，由于结构是依林本身的变形来消耗地霆输给的能量,所以结构抗震试验的特点是荷蚊作用反复.结构变形很大,试验要求做到结构构件屈服以后,进入非线性工作阶段直至完全破坏.为此，最为理想的试骁条件是利用模拟也优振动台进行的动力试验，但由于设品投资品贵,管理技术发杂，以及受试验对象尺寸过大的限制而不能在抿动台上进行试验等因索,所以国内外大盘的结构抗徭试验还是利用低周反复静力试脸的方法进行模拟加段.前几年，由于设备和试验条件的限制，国内诳行结构抗愚性能研究的整体房屋结构试蛤，大部分是利用单调加栽的0力试蛤的方法。做苛试般研究工作的需要和测试技术的发展，枭用低周反更加载的试脸方法.即假定在第一振型（倒三角形）条件下给试验对猊施加低周反复循环作用的力成位移（如下图所示），由于低周反复加数时每一如段的周期远远大于结构自身的基本周期，所以实侦上还是用峥力黑我方法来近似模拟地点作用。为此人们乂除低周反ft1.栽除力武蛤为伪峥力或拟峥力试会,进行结构低周反更加装静力试验的目的.首先是研究结构在培超荷载作用下的恢笈力特性,确定结构构件恢狂力的计算模型.通过低周反或加技试验所得的滞回曲跷和曲跷所包的面积求得结构的等效阻尼比，衡状结构的耗能能力，从快更力特性曲城尚可得到和一次加我相接近的骨架曲城，结构的初始刚度和刚反退化等重要参数.其次是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赛性能.第二.是通过试验研究结构构件的破坏机理，为改迸现行抗感设计方法和他改设计规范提供依据，采用低周反发加载静力试验的优点是在试脸过程中可以他时停止卜来观察结构的开裂和破坏状态：使于检验校核试脸数据和仪涔的工作情况：并可按试验需要修正和改变加教历程.其不足之处在于试验的加我历程是事先由研究者主观确定的，与地震记录不发生关系；由于荷我是按力或位移为称反我施加，因此与任,次确定性的作城性地规反应相差很氐，不能反映出应变速率对结构的影响.有资料说明.结构动力试验时荷载或应变速度对结构刚度.延性和能出耗散的影响不大，但高速率会增大结构的®服强度,超过屈服后动力与除力反亚加我试验的强度约相差10%以上，为此，采用低周反我和我用'力试蛤的方法来模拟动力试验时，时于试蛤对象是偏于安全的.第3讲第6篇，第3次课2(X)8年IO月7日章、节名称第三章结构动我试龄3.1 动载试验的摄测仪器3.2 动我试验的加我方法与设备教学目的与教学要求了解动我试验的业测仪器的原理与使用方法和加栽设任及使用方法教学型、难点歌测仪器的原理和加我设符使H1.方法教学方法讲授教学内容1、动载试脸的成测仪器：2.动敬试验的加就方法与设备1、概述建筑结构动我是反映结构本身所固行的动力性能，它的主要内容包括站构的自振频率、阻尼系数和振型等一些基本参数，也林动栽参数或振动模态参数。这些特性是由结构形式、粉盘分布、结构刚度、材料性质,构造连接等因案决定.但与外荷蚊无关.建筑结构动我试验求测结构动我多数是结构动力试胎的狼本内容，在研究建筑结构或其他工程结构的抗猥、抗风或抗御其它动荷我的性能和能力时，都必须要进行结构动敬试验.了解结构的自振特性.1 .在结构抗徙设计中，为了确定地震作用的大小,必须了解各类结构的自振周期.同样，对于己建建筑的熊后加固修复，也需了解结构的动栽，建立结构的动力计算模型,才能进行地能反应分析。2 .测盘结构动载,了解结构的自报短率,可以避免和防止动荷载作用所产生的干扰与结构产生共振或抽振现象.在设计中可以使结构避开干扰源的影响,同样也可以设法防止结的自身动我对于仪器设备的工作产生干扰的影响，可以梢助,"戈采取相应的措施进行防凝，隔凝或消靛，3 .结构动载试5金可以为检测、诊阍结构的榻伤积米提供可就的资料和数据.由于结构受动力作用,特别是用趣作用后，结构受投开裂使结构刚度发生变化,刚度的减弱使结构自振周期变长，阳尼变大。由此，可以从结构自身固有特性的变化来识别结构物的畏伤程度,为结构的可维度诊断和剜余寿命的估计提供依据，建筑结构的动段可按结构动力学的理论进行计算.但由于实际结构的组成材料和连接等因素,经简化计算得出的理论数览往往会疔定界差.对于结构阻尼系数般只能通过试蛤来加以确定。因此，建筑结构动教试验就成为动力试验中的一个极为重要的姐成部分，而引起人们的关注和重视。结构动教试验足以研究结构白振特性为主.由于它可以在小振帕试验下求褥.不会使结构出现过大的振动和损坏，因此般常可以在现场进行结构的实物试验,正如本章所介绍的试胎实例。当然附着对结构动力反应研究的需要，目前较多的结构动力试脸，特别是研究地震，风燕反应的抗俄动力试脸,也可以通过试脂室内的模型试验来测量它的动载。结构幼教试验的方法主要有人工激振法和环境随机振动法.人:派报法又可分为自由振动法和强迫振动法。人工激振法是一种早期使用的方法,试脸得到的资料数据宜观筒单，容易处理；环境的机振动法是一种建立在计算机技术发展基础上采用数理统计处理数据的新方法，由于它是利用环境脉动的随机激振不需要激振设备.对于现场冽试特别彳f利，以上任何的方法都能测得结构的各种自振特性参数，由于计算机技术的发展和数据分析专用仪器的普及使用，为3种方法所测得的资料数据提供了快速有效的处理分析条件.2,人:激振法测量结构动教(1结构自娠频率测量A、自由振动法在试验中采