建筑结构试验讲稿1.ppt

1、2020/12/20,1,建 筑 结 构 试 验,宋 彧 张贵文 编,主讲教师 蔡其茅 Tel （6002020/12/20,2,工程结构试验课程的特点,结构试验是研究试验规律、试验方法、测量数据和数据分析处理的学科，课程的特点是：涉及的知识面广，实践性强 因而在学习方法上值得注意： 一方面重视相关理论知识和技术的学习； 另一方面也必须重视实验环节、试验技术与技能方面的训练。,2020/12/20,3,其他问题,考试:采用考试和实验成绩综合评定 大作业： 你对结构试验的技术了解多少？举例为证,2020/12/20,4,目 录,第1章 建筑结构试验概述 1.1 建筑结构

2、试验的任务 1.2 建筑结构试验的作用 1.3 建筑结构试验的分类 1.4 建筑结构试验的发展,2020/12/20,5,第2章 建筑结构试验组织计划 2.1 建筑结构试验组织计划理论概述 2.2 试验前期工作方案设计 2.3 试验构件方案设计 2.4 试验荷载方案设计 2.5 试验观测方案设计 2.6 结构试验与材料力学性能的关系 2.7 试验大纲及其他技术性文件,2020/12/20,6,第3章 建筑结构试验荷载 3.1 概述 3.2 重力荷载 3.3 机械力荷载 3.4 电磁荷载 3.5 液压荷载 3.6 惯性力荷载 3.7 气压荷载 3.8 人力激振荷载 3.9 随机荷载 3.10 荷

3、载反力设备,2020/12/20,7,第4章 建筑结构试验测试技术 4.1 概述 4.2 电阻应变片 4.3 应变测量 4.4 传感器的分类 4.5 常用传感设备 4.6 试验记录方法 4.7 建筑结构现场测试技术,2020/12/20,8,第5章 建筑结构试验相似模型设计基础 5.1 概述 5.2 相似概念 5.3 相似原理 5.4 量纲分析 5.5 模型设计,2020/12/20,9,第6章 建筑结构试验数据处理基础 6.1 概述 6.2 数据整理和换算 6.3 数据误差分析 6.4 数据的表达 6.5 结构试验期刊论文写作格式,2020/12/20,10,第7章 结构试验科研示例 试验1

4、 钢筋混凝土连续梁调幅限值的试验 研究 试验2 框筒结构动力分析方法的模型试验 研究 试验3 砖砌体伺服加载器周期性动力加载 试验研究 其他,2020/12/20,11,第1章 建筑结构试验概述,内容提要：本章的目的是把建筑结构试验的大致轮廓交代给读者，通过建筑结构试验的任务、作用、分类和发展过程的学习，使读者了解什么是建筑结构试验。 教学重点：建筑结构试验的分类及其相关概念的区别。,2020/12/20,12,1.1 建筑结构试验的任务,在结构或试验对象上，利用各类仪器设备，采用各种试验技术为手段，在荷载作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数后进行分析，从而对结构的工作性能做出评价，对

5、结构的承载能力做出正确的估计，并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。,2020/12/20,13,图解,2020/12/20,14,走出理论分析的困境试验方法,理论分析只能解决一些有限的简单问题。对于复杂结构、复杂荷载、应力集中和非匀质材料结构，仅靠理论解析方法求解十分困难，有时得不出结果，只有借助于试验方法得出计算的公式。,2020/12/20,15,结构试验与电算的关系,走出计算机数字分析的困境试验方法 有限元数值方法几乎可以分析所有的计算问题，但必须保证建立正确数学模型和输入正确的材料特性参数。对于非匀质材料模型和某些特种结构者必须要试验验证或提供必要的参数。,2020/12/20

6、,16,受弯梁截面应力分布研究过程,1638年，伽里略提出截面应力均匀分布,1684年，德国数学家莱布尼兹提出三角形分布。,1713年，法国巴朗提出中性层分布，认为截面上同时存在拉应力和压应力。,2020/12/20,17,1767年，法国容格密里首次试验证明梁断面上压应力的存在，人们誉称为“路标试验”。,硬木垫块,容格密里木梁试验,1821年，法国科学院院士拿维叶理论推导出材料力学上的受弯公式，=My/I。 1841，法国阿莫列恩试验验证上述公式。,2020/12/20,18,1.2 建筑结构试验的作用 1.2.1 建筑结构试验是发展结构理论的重要途径 1.2.2 建筑结构试验是发现结构设计

7、问题的主要手段,图1.1 钢筋砼剪力撑结构雏形示意图,2020/12/20,19,图1.2 钢筋砼剪力撑结构设计示意图,1.2.3 建筑结构试验是验证结构理论的惟一方法 1.2.4 建筑结构试验是建筑结构质量鉴定的直接方式,2020/12/20,20,1.2.5 建筑结构试验是制定各类技术规范和技术标准的基础 1.2.6 建筑结构试验是自身发展的需要 结构实验的意义 服务工程建设 结构设计指标鉴定 构件产品质量验收 加固改、扩建设计施工依据 工程事故(纠纷)技术判定 对三新技术力学性能定性 发展结构理论 验证结构计算理论 制(修)定设计施工规范,2020/12/20,21,2020/12/20

8、,22,2020/12/20,23,2020/12/20,24,2020/12/20,25,2020/12/20,26,2020/12/20,27,2020/12/20,28,2020/12/20,29,2020/12/20,30,2020/12/20,31,2020/12/20,32,1.3 建筑结构试验的分类,按目的、荷载性质、对象、周期、场地等分类 1.3.1 生产性试验和科研性试验 1. 生产性试验 鉴定、加固改建、事故处理、使用寿命、预制构件质量等 2. 科研性试验 验证计算假定(如本构关系等)、推广新技术、新工艺、新材料、发展设计理论等,2020/12/20,33,1.3.2 静力

9、试验和动力试验 1. 静力试验 单调或反复加载，过程和装置相对简单 2. 动力试验：特性、反应和疲劳等 试验结构动力特性、反应或疲劳退化，过程和装置相对复杂,图1.3 结构伪静力试验示意图 图1.4 结构拟动力试验示意图,2020/12/20,34,表1.1 伪静力试验与拟动力试验的比较,伪静力试验与拟动力试验的区别,2020/12/20,35,1.3.3 真型试验与模型试验 1. 真型试验 一般用于生产，可对结构进行全面观测 2. 模型试验 克服了周期长、投资大、技术困难、影响因素多等缺点 3. 模型的分类： 相似模型、缩尺模型 （1） 设计比例存在个性 （2） 设计理论存在差异 （3） 试

10、验结果分析方法存在区别,2020/12/20,36,1.3.4 短期荷载试验和长期荷载试验 1. 短期荷载试验 2. 长期荷载试验 1.3.5 试验室试验和现场试验 1. 实验室试验 有良好的工作条件，适宜进行研究性试验 2. 现场试验 条件差、方法粗糙，适用生产性试验,2020/12/20,37,梁的两点加载,2020/12/20,38,加载后破坏,2020/12/20,39,1.4 建筑结构试验的发展 1、大型试验机 2、高精度测试仪器 3、电液伺服加载系统 4、信号自动采集 5、虚拟实验,2020/12/20,40,大型试验机组,2020/12/20,41,机械表到电子数显表,2020/

11、12/20,42,2020/12/20,43,结构试验设计总框图,2020/12/20,44,第2章 建筑结构试验组织计划,2.1 建筑结构试验组织计划理论概述 2.1.1 建筑结构试验组织计划的意义 建筑结构试验组织计划是组织工作的需要 2. 建筑结构试验组织计划是结构试验特点的要求 （1）建筑结构试验没有固定的模式。 （2）建筑结构试验耗资较大。 （3）建筑结构试验周期长。 3. 建筑结构试验组织计划关系到试验的成败,2020/12/20,45,图2.1 某钢管空心砼受弯构件抗弯试验组织方案对比图,2020/12/20,46,图2.2 位移增量分析简图,建筑结构试验组织计划是体现技术水平和

12、管理水平的窗口,2020/12/20,47,2.1.2 PPIS( PDCA)循环概念 1. PPIS循环 2. PPIS循环的应用范围 3. P循环的特点 （1）连续性 （2）有序性 （3）层次性 （4）嵌套性 （5）普遍性 （6）关键性 （7）重复性 （8）进步性,2020/12/20,48,2020/12/20,49,2.1.4 结构试验的PPIS组织内容 1. 计划阶段 调查研究，充分论证可行性，提出试验大纲 2. 准备阶段 （1）试件的制作。（2）试件质量检查。 （3）试件安装就位。（4）安装加载设备。 （5）仪器仪表的率定。（6）作辅助试验。 （7）仪表安装、连线试调。（8）记录表

13、格的设计准备。 （9）算出各加载阶段试验结构各特征部位的内力及变形值以备在试验时判断及控制。 （10）在准备工作阶段和试验阶段应每天记工作日志。,2020/12/20,50,3. 实施阶段 （1）加载试验 加载顺序,量测顺序和观测要点 （2）试验资料整理 4. 完成阶段 试验数据处理 试验结果分析 完成试验报告,2020/12/20,51,图2.5 结构试验PPIS循环四阶段的内容及关系示意图,2020/12/20,52,2.2 试验前期工作方案设计 2.2.1 调研方案设计 实地调查,信函和电话调查,网上调查及各自的特点 2.2.2 研究路线方案设计 1. 研究路线的含义 2. 研究路线的作

14、用:论证可行性 3. 研究路线的内容:基础条件,技术路线和理论依据,关键问题 4. 研究路线的制定 2.2.3 其他工作方案设计,2020/12/20,53,图2.5 框架结构中的梁柱和节点试件,2.3 试验构件方案设计 包括形状、尺寸、数量、构造措施等，要以最少的数量来反映问题 2.3.1 试件形状,2020/12/20,54,2.3.2 试件尺寸 （1）真型试验 （2）小试件或模型试验 2.3.3 试件数目 决定了能否完成任务及完成任务的成本 生产性试验采用评定标准抽检；科研性项目采用因子数和水平数决定。 1. 优选设计法 主要适用于单因素分析 2. 因子设计法,2020/12/20,55,表2.1 用因子法计算试验数量 试验构件的数目很多,不常用,2020/12/20,56,3. 正交设计法 均衡分散,整齐可比,以最少的数量,得出全面的规律 表2.2 钢筋混凝土柱剪切强度试验分析因子与水平数,2020/12/20,57,表2.3 试件主要因子组合,2020/12/20,58,表2正交表,2020/12/20,59,均匀设计法 分散均匀,试验数量最少 特点:试验数最大水平数,2020/12/20,60,2020/12/20,61,L27(313)正交试验数据,2020/12/20,62,采用5因素10水平的均