2016最新版建筑结构试验02448复习资料

建筑结构试验02448第一章结构试验概论1.1结构试验的任务1.简述结构试验的任务建筑结构试验的任务：在结构物或实验对象上以各种仪器设备为工具利用实验技术手段，在荷载作用下通过测试与结构工作性能有关的参数（变形挠度位移应变振幅频率），从强度刚度抗裂性和破坏形态判断实际工作性能，估计承载能力，确定结构对使用要求的符合程度，用来检验发展结构的计算理论。2.剑术结构试验在科学发展中的作用和意义以实验方式测试有关数据。反映结构构件的工作性能、承载能力、可靠度，为结构的安全使用、设计理论提供依据。1.2结构试验的目的结构试验从目的出发分为生产性试验和科研型试验。A.生产性试验1.具有直接生产的目的，以实际建筑物或者构件为试验鉴定对象，通过试验对结构作出正确的技术结论。2.生产性试验可以解决哪些问题？(1).综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量。(2).鉴定预制构件的产品质量（比如生产的纲吉你混凝土预制构件出场或安装前必须用科学抽样试验的原则按照质量检验评定标准和试验规程推断其质量）(3).既有结构可靠性检验推断和估计结构剩余寿命（大多采用非破损检测试验法，采用与实际结构相符的分析模型和分析方法进行评判）(4).工程改建加固通过试验判断既有结构实际承载能力。(5).处理受灾结构或者工程质量事故通过试验鉴定提供技术依据。B.科研型试验1.目的是验证结构设计计算的假定，通过制定各种设计规范发展新的设计理论并改进计算方法，为发展和推广新结构新材料新工艺提供理论依据和实践经验。2.科研型试验可以解决哪些问题？(1).验证结构计算理论的假定（对结构构件的计算图示和本构关系作简化假定，动力和静力分析中，本构关系模型化也是试验确定）(2).为制定设计规范提供依据（钢混结构和砖石结构的计算理论全部以试验研究的直接结果为基础，题型了结构试验在发展设计理论和改进设计方法上的作用）(3).为发展和推广新结构新材料新工艺提供实践经验1.3结构试验的分类一.按试验对象的尺寸分类A.原型试验1.对象：实际结构或者实际结构构件，一般用于生产性试验。①.实物试验：用于生产性试验（比如泰山核电站安全壳加压整体性能试验、工业厂房结构刚度试验、楼盖承载力、高层建筑风振测试、环境随机振动测定结构动力特性等）②.实际结构构件试验：对象是一根梁、板、一榀屋架等既可在实验室内又可在现场（比如机场建设中对跨度和下弦高强度钢缆的R2预应力钢屋架、江南造船厂屋架进行预应力张拉和足尺构件的荷载试验）B.模型试验（仿照原型并按照一定比例关系复制而成的试验代表物，具有实际结构的全部或部分特征，大部分是比原型小的缩尺结构或者1：1的足尺模型，因投资大周期长测量精度受环境影响，原型结构试验在物质或技术上有点困难，在结构设计的方案阶段进行初步探索或对设计理论计算方法进行探讨研究时多采用比原型结构小的模型进行试验）①.相似模型试验采用适当比例尺和相似材料制成与原型几何相似的试验对象按照相似理论进行模型设计制作与试验，这类模型要满足几何相似、力学相似、材料相似。注：相似力系=比例荷载施加后模型重演原型的实际工作状态。②.缩尺模型原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物，不用遵循相似条件，可用与原型结构相同的材料并按一般设计规范进行设计制造（在结构设计规范编制中大量利用此构件的试验提供数据、建立公司、制定条文）③.足尺模型试验对结构构造和构件之间的相互作用和结构整体刚度和结构破坏阶段的实际工作进行全面观测了解。二.按试验荷载的性质分类A.结构静力试验1.是结构试验中最大量最常见的基本试验（绝大部分建筑承受的是静力荷载）2.研究强度刚度抗裂性和破坏机理一般通过重力或加载设备来模拟和实现加载要求3.静力记在试验的过程：荷载从0开始逐步递增一直加到试验某一预定目标或结构破坏为止（不长时间内完成试验加载全过程）4.静力试验的优点：加载设备简单、荷载可逐步施加、可停止仔细观察结构变形发展、使人明确清晰破坏概念。注：动力试验前都先进行静力试验（如疲劳试验）B.结构动力试验1.概念：指研究结构在不同性质动力作用下结构动力特性和动力反应的试验①.结构动力特性试验1.概念：结构受动力何在时在结构自由震动或强迫震动情况下量测结构固定动力性能的试验（一般采用人工激振法中的自由和强迫振动法或者环境随机振动法或者量测自振频率周期、阻尼系数、结构振型等参数）②.结构动力反应试验1.概念：动力荷载下量测结构动力性能参数和动态反应的试验（如振幅、振动形态、频率、频谱曲线、加速度、动应变时呈曲线、动力系数）2.根据动荷载特性才用不同的加载设备和试验方法（如风洞设备可进行抗风试验、模爆器内模拟爆炸冲击波对结构做抗爆试验、人工造波设备在水池造波、模拟海浪对海工结构做动力试验）C.结构抗震试验1.概念：地震或模拟地震荷载下研究构件抗震性能和抗震能力2.低周反复加载静力试验偏重于抗震性能的评定和研究；非周期性的结构抗震试验偏重对抗震能力的评定和研究（如模拟地震振动台试验为非周期抗震动力试验，可在实验室内实验）。①.低周反复加载静力试验1.概念：以控制结构变形或控制施加荷载由小到大对结构构件多次低周期反复作用的结构抗震静力试验。2.作用：(1).形成结构构件正反方向加载卸载过程(2).获得结构构件超过弹性极限后的荷载-变形工作性能（恢复力特性）和破坏特征(3).比较验证抗震构造措施的有效性和确定结构的抗震极限承载能力3.此试验又称伪静力试验、周期性抗震静力试验、结构恢复力特性试验。因为加载周期大于自振周期所以为静力试验。②.拟动力试验1.概念：利用计算机和电液伺服加载器联机系统进行结构抗震试验2.又称为伪动力试验、非周期性抗震静力试验、计算机加载器联机试验。③.模拟地震振动台试验1.概念：在模拟地震振动台上进行结构抗震动力试验。2.优点：(1).根据人的意图要求再现各种地面运动加速度记录(2).模拟结构受地震作用从弹性到弹塑性到破坏倒塌的受力过程和结构物破坏现象(3).评价结构抗震能力的一种有效试验方法。D.结构疲劳试验1.概念：结构构件在等幅稳定多次重复荷载下为测试疲劳性能进行的动力试验。2.量测的参数：疲劳强度和疲劳寿命（量测结构在液压脉冲疲劳试验机施加多次重复荷载作用下疲劳破坏的强度值和荷载重复次数）对吊车梁、悬挂吊车的屋架、预应力构件锚具都要进行疲劳试验。三.按试验时间长短分类A.短期荷载试验1.概念：结构试验时限、试验条件、试验时间或其他因素需及时解决，经常对实际承受长期荷载作用的结构构件，在实验时将荷载从0开始到最后结构破坏火某个阶段进行卸载。整个试验过程和时间尽在较短时间段内完成2.整个加载过程只有几秒或者毫秒微秒，实际是一种瞬态冲击试验，属于动力试验范畴。所以短期荷载试验不能代表长年进行的长期荷载试验。B.长期荷载试验1.概念：长期荷载作用下研究结构变形随时间变化规律。又称持久试验、结构健康监测。连续进行几个月或几年时间。如混凝土结构徐变、预应力结构钢筋松弛。2.长期荷载试验一般在实验室内进行。四.按试验所在场地分类A.实验室结构试验1.概念：进行结构构件试验而专门建设的场所。2.实验室试验的对象可以是真型或模型，结构可以一直试验到破坏。实验室结构试验更适宜进行科学性研究试验。B.现场结构试验1.概念：在生产或施工现场进行的实际结构试验。多用于生产性试验2.对象：正在生产使用的已建结构或将要投入使用的心结构3.缺点：使用高精度高灵敏度观测仪表设备受限制，试验精度和准确度较差，若没有固定的加载设备和试验装置，对试验加载困难很大。四.按试件是否破坏分类A.结构破坏试验1.概念：通过荷载试验了解结构从弹性到弹塑性再到极限破坏各个阶段工作性能的全过程，分析超载后的工作情况和破坏机制获得安全储备。适用于科研型试验。B.结构非破坏试验生产性试验的作用可用非破坏性试验。1.刚度检验法：结构弹性阶段的性能检验为主，以30%-60%设计荷载进行加载，测得结构变形和材料的应变与理论计算结果对比，若符合则承认试验结构和材料可靠性。2.承载力检验法：加载到小于极限荷载的某一预定荷载值，检测结构受载后的反应。因结构抗力分布随机性和实际加载可能有误差因此要注意可能接近极限荷载从而引起结构破坏的危险性。补充：生产性试验多被用于原型试验中的实物试验、现场结构试验、结构非破坏试验。科研型试验多诶用于结构破坏试验第二章结构试验设计2.1结构试验设计概述1.结构试验所有环节？①.结构试验目的②.结构试验设计：1.试件,荷载,观测的设计和误差控制，试验安全措施；2.设计试件的形状尺寸以及试件数量和构造措施。3.试验荷载图纸以及设计试验加载装置以及选择试验方法设备和加载制度。4.试验观测项目和测点部位数量以及选择测试仪器。③.结构试验准备：试件制作与安装，人员组织分工，仪器设备检测率定，材料力学性能测定和试验。④.结构试验实施：试验加载和反应观测与数据采集和试验变形裂缝破坏形态记录。⑤.结构试验分析：试验观测与数据处理，参数识别，破坏机制分析,结构性能与承载能力分析。⑥.结论2.2结构试验的试件设计1.试件设计时要考虑哪些因素？①.试件形状选择②.试件尺寸与数量③.构造措施④.结构受力的边界条件和试件破坏形态与加载条件的要求。A.试件形状选择（最重要的是要造成和设计目的相一致的应力状态）①.取部分构件特别是复杂超静定体系时注意边界条件模拟，要反应该部分结构的实际工作。②.试件从整体结构中隔离出来，应采用容易模拟试件的边界受力状态。③.砖块和砌体用于墙体试验。采用带翼缘或不带翼缘的单层单片墙，也可以采用双层单片墙或开洞墙体的砌体试件。若是纵墙，因外墙窗口多可采用2个或1个窗间墙的双肢或单肢窗间墙试件。B.试件尺寸①.国内试验研究中的框架截面尺寸大约为原型的1／4-1／2,足尺轻板框架试验3-5层②.静力试验取大比例尺。如砌体结构模型取1:1.动力试验因振动台等加载设备能力限制取小比例尺。如砌体结构1／10-1／4，混凝土结构1／40-1／4，（超）高层结构1／25-1／50，有机玻璃整体模型1／25-1／100.C.试件数量①.对于生产性试验，一般按照试验任务要求明确试验对象。《混凝土结构工程施工质量验收规范》用来确定工业民用建筑钢混和预应力混凝土预制构件的数量以及质量检验评定，其他的则按相关产品标准确定数量。②.对于科研型试验，按照研究要求专门设计制造。（钢混短柱抗剪强度试验影响参数有强度等级、受拉钢筋配筋率、配箍率、轴向应力和剪跨比统称为分析因子。注意剪跨比如=2,3,4….称为水平数。设计时必须相互结合起来研究各参数与其相应状态对试验的影响）综上所述。因子数和水平数越多则试件数量也增加。③.正交试验设计：优点：只需要少量试件就可得到主要信息并对问题作出综合评价。缺点：不能提供某一因子的单值变化与试验目标之间的函数关系2.结构试验对试件设计的要求：必须考虑试件安装、加载、量测需要并作出必要的构造措施，特别是对科研型试验。以下举例：⑴.混凝土试件支承点埋设钢垫板(2).屋架受集中荷载作用位置埋设钢板防止局部承压(3).加载面倾斜作出凸缘包住加载设备的稳定设置(4).钢混试验为了框架端部侧面施加反复荷载应设置预埋构件以便与加载用的液压加载器连接(5).设置加大截面的基础梁包住框架柱脚部分与试验台固接(6).砖石或者砌块的砌体试件中，上下预先浇捣混凝土垫块使垂直荷载均匀传递(7).墙体上下设置混凝土垫梁，下垫梁可模拟基础梁与试验台座固定，上垫梁模拟过梁传递竖向荷载(8)。钢混偏心受压试验，两端做成牛腿可增大端部承压面积并便于施加偏心荷载并在上下端加设分布钢筋网进行加强。注意：为保证结构构件在预定部位破坏，得到必要测试数据，需对结构构件其他部位事先加固，为保证试验测量的可靠度和仪表安装方便，在试件内必须预设买件或预留空洞。比如：测定混凝土内部应力的预埋元件或专门的混凝土应变计一级钢筋应变计，应在浇注混凝土前按技术要求用专门的方法就位固定埋设在混凝土内部。2.3结构试验的荷载设计A.试验加载图示的选择与设计试验时荷载应使结构处于某一种实际可能的最不利工作状态。荷载图