东南大学工程结构设计原理试验指导书

1、土木工程基础实验（四） 工程结构设计原理 实验指导书东南大学土木工程实验中心2016年3月东南大学学生实验守则（1999 年 5 月 12 日 ）第一条学生必须按时到指定实验室做实验，不得迟到。第二条实验前，学生必须预习实验指导书规定的有关内容。实验时，经指导教师检查认可后，才能开始做实验准备。第三条学生应独立完成实验准备工作。在启动设备之前，需经指导教师检查认可。第四条实验时，要严肃认真，正确操作，仔细观察，真实记录实验数据的结果。不许喧闹谈笑，不做与实验无关的事，不动与实验无关的设备，不进入与实验无关的场所。第五条实验中要注意安全，遵守实验室安全规则及有关的操作规程。第六条仪器设备发生不正

2、常现象时，应及时报告指导教师。发生人身安全事故时， 应立即切断相应的电源、气源等， 并听从指导教师的指导，要沉着冷静，不要惊慌失措。第七条实验中，如发现仪器设备损坏，应及时报告，查明原因。凡属违反操作规程导致设备损坏的，要追究责任，照章赔偿。第八条实验结束时，实验数据要指导教师审阅、签字，并整理好实验现场后，方可离去。第九条 学生要进入开放实验室做自行设计的实验时，应事先和有关实验室联系，报告自己的实验目的、内容和所需实验仪器，经同意后，在实验室安排的时间内进行。第十条学生因某项实验不合格需重做者，或未按规定时间做实验而要补做者，必须交纳实验仪器设备折旧费、实验器材和水电消耗费。第十一条本守则

3、学校授权教务处实验室与设备管理科负责解释。 校办通知(1999)6 号 实验一在短期荷载下单筋矩形截面梁正截面受弯承载力实验一、实验目的1 、 通过少筋梁、适筋梁和超筋梁的实验，认真观察梁的两种破坏性质( 延性、脆性 ) 以及三种破坏形态。2、加深对受弯构件正截面三个工作阶段的认识，并验证正截面受弯承载力计算公式。二、实验内容和要求少筋梁和超筋梁为演示实验。先进行演示实验，然后分组做适筋梁实验。1. 观察少筋梁和超筋梁的破坏性质以及破坏形态。2. 观察梁在纯弯区段的裂缝出现和开展过程，并记录抗裂荷载Pc0r ( M c0r )3. 量测适筋梁在各级荷载下的跨中挠度值。绘制梁跨度中点弯矩 挠度的

4、(Mf)图。4. 量测适筋梁在纯弯区段沿截面高度的平均应变，绘制沿截面高度的应变分布图。5. 观察和描绘梁的破坏情况和特征，记下破坏荷载Pu0(M0)。验证梁承载力计算公式，并对实验值和理论值进行比较。三、试件和材料力学性能实验1. 试件实验梁的混凝土强度等级为C25 ,试件尺寸和配筋如图l所示。主筋净保护层为20mm oI、 II级钢筋分另1J为HPB300、 HRB4002、材料力学性能实验(1)混凝土 ：混凝土立方体抗压强度 fc0U;(2)钢筋：I、II级钢筋屈服强度f：。(由于实验课内时间的限制，这项工作由老师在实验前完成)却正武酸弯踊力嵋集的尺寸和配蜩四、实验方案1 .实验设备反力

5、架、千斤顶或压力机，百分表、手持式应变仪、静态应变采集仪、读 数放大镜，裂缝读数仪等。2 .加载方案和仪表布置这次实验分三组，每组十二人左右，均进行适筋梁实验。实验在反力架装置 或静力台座上进行。(1)用反力架和分配梁通过液压千斤顶进行二点同步加荷，或在压力机上 使用试验机台座进行二点直接加荷；(2)用手持式应变仪测量混凝土变形，静态应变采集仪测量钢筋应力应变。(3)用读数放大镜，裂缝读数仪测量裂缝宽度；(4)用百分表测读挠度。(5)加荷仪表布置如图2所示。百分表百分表1) 1 -250250700手持应变仪脚标(铜头) P 700P 1000铜头位置240012001200图2正截面受弯承载

6、力实验梁的加载方案和量测仪表布置示意图4.实验方法（1）加荷程序在实验准备阶段，先根据材料力学性能结果，估算实验梁的开裂荷载Pcr 和破坏荷载Puo在实验前，用卷尺或钢尺量取实验梁的实际尺寸。正式加荷。梁开裂前，每级荷载为预估开裂荷载 出的三分之一。如加至开裂荷载Pcr ，尚未开裂，再略加荷载，直至出现裂缝。开裂以后，每级荷载为预估破坏荷载Pu 的 10% 。在临近破坏时（约为破坏荷载的 80% ），可适当减小加荷量（如每级由10% 降至 5% ），直至破坏。（ 2）仪表测读在未加荷载前,测读百分表及手持式应变仪的初读数（各两次），用放大镜检查有无初始干缩裂缝。每次加荷后，达到加荷值稳定后，持

7、续5分钟后，测读百分表的读数。每两次加荷后，测读手持应变仪。可以在荷载值稳定后立即测读。梁开裂时，应立即测读荷载值和裂缝宽度（裂缝宽度在受拉钢筋的中心线位置读取）。裂缝出现后，每次加荷后，都应测读裂缝宽度（可以在荷载值稳定后立即测读）。实验梁破坏时，应立刻测读破坏荷载 Pu0（M0）。破坏时及破坏后，应详细 观察梁的破坏特征。五、注意事项明确实验目的、要求，熟悉每一步骤及有关注意事项，仔细观察，严肃认真。如有不清楚的地方，可以进行研究、讨论或询问指导人员。实验时一定要听从指挥，注意安全，严防出现不安全因素。实验二 钢 筋 混 凝 土 受 弯 构 件 斜 截 面 受 剪 承 载 力 实 验一、实

8、验目的通过受弯构件斜截面受剪斜压破坏、斜拉破坏的演示实验以及斜截面剪压破坏实验。1 . 加深认识剪压破坏、斜压破坏、斜拉破坏等三种剪切破坏类型的主要破坏特征，以及产生这三种破坏特征的机理。2 .正确区分斜裂缝和垂直裂缝，弯剪斜裂缝和腹剪斜裂缝，加深了解二种裂缝的形成原因和裂缝开展的特点。3 .加深了解箍筋在斜截面受剪中的作用。4 验证斜截面受剪承载力计算方法。二、实验内容和要求1 . 仔细观察斜压破坏、斜拉破坏二种剪切破坏类型的演示实验，然后分为三组，每组均做剪压破坏实验。2 .量测实验梁的跨中挠度；3 .量测斜裂缝出现前后箍筋的应变；4 .仔细观察裂缝的出现和开展过程，特别注意观察剪跨段内斜

9、裂缝的出现和开展的过程。斜裂缝出现后，用铅笔在裂缝旁边描出裂缝走向，按出现先后顺序编号并且在裂缝顶端注明相应的荷载值。待实验梁破坏后再绘制裂缝分布图和破坏形态图。5 .记录斜截面受剪破坏荷载Vu0， 并与斜截面受剪破坏荷载的理论值Vu 进行比较。6 .在实验过程中，根据实验目的、内容和要求，认真做好记录。三、试件和材料力学性能实验1、试件实验梁混凝土强度等级为C25,试件尺寸和配筋如图3所示，主筋保护层为20mm。I、H 级钢筋分别为 HPB300、HRB400 。2、材料力学性能试验(由于时间限制，这项工作在实验前由老师完成(1)混凝土：混凝土立方体抗压强度fcU ;(2)钢筋：箍筋的抗拉屈

10、服强度fy0比皿口口<1P3 MBKWKK财尺寸加KMffl四、实验方法根据实验梁斜截面受剪承载力大小，确定加载装置和加载方式。均加载采用反力架、千斤顶加载系统。如图4 所示。1 . 实验梁安装本次的实验梁和支座的连接为简支。实验梁两端搁置在专门设计的静力台座上，粱的一端可自由转动，而另一端既可自由转动，又可水平移动。实验梁就位后，应保证几何尺寸位置的准确。2 .测点布置根据实验目的和要求，测点布置如图5 所示。PP广3.中点位置图5 斜截面受剪试验梁测点布置图注：百分表1、2量测实验梁支座沉降3量测实验粱跨中挠度1、2、3、4为电阻片，量测实验梁箍筋应变3 .实验仪器和设备(1) 32

11、0kN带压力表的千斤顶用于加荷(或普通千斤顶与力传感器)(2) TST3822型静态应变采集仪测量箍筋应变；(3)百分表，用于量测挠度；(4)读数放大镜观察裂缝。4 .加荷方法在实验准备阶段，先估算实验梁的破坏荷载Pu 。在实验前，用钢卷尺或钢尺量取实验梁的实际尺寸。 采取分级加荷，每级荷载值预估破坏荷载Pu 的 10%。每次加载后，荷载持续稳定5 分钟， 再按实验内容和要求量测数据，并且认真记录，数据校核无误后方可进行下一级加荷。 当加载超过80的破坏荷载后，撤除仪表。梁破坏时测读破坏荷载Pu ，同时观察梁的破坏特征。5 .安全措施在实验过程中，要服从统一指挥随时注意观察加载装置和仪表运转是

12、否正常，如发现偏差过大，应立即停止试验，待纠正后再继续加载试件接近破坏、时，应在试件下面安装安全支承，避免测试人员及仪表遭受不必要的损失，当加载超过80的破坏荷载后，应将易损仪表拆除。6 .人员分工加载 1 人，读百分表3 人、挠度记录1 人，操作电阻应变仪1 人、应变记录1人，寻找裂缝并量测裂缝宽度13人；负责安全兼计时1人，总协调1人。五、注意事项1 . 进入试验室后，要服从担任本次实验指导教师的统一指挥，认真完成本次实验所要求的内容，注意分工协作。2 .注意安全，尤其是加载阶段后期。实验三矩形截面对称配筋偏心受压短柱正载面承载力实验一、实验目的验证钢筋混凝土偏心受压构件正截面的受力特点和

13、两种破坏形态以及破坏特征；验证承载力计算公式；观察偏心受压构件的变形和裂缝发展过程。二、实验内容和要求每班分二组，一组做大偏心受压破坏（又称受拉破坏）试验，另一组做小偏心受压破坏 （又称受压破坏）试验。本组实验结束后观察另一组的试验结果（主要是破坏形态）。1 .量测纵向受力钢筋As, As的应变，分析其应力变化情况。2 .观察裂缝出现和裂缝开展过程，记录抗裂荷载。3 .量测柱跨中区段的混凝土变形，分析中和轴位置变化，验证平截面假定。4 .测量构件挠度值，并画出挠度图。5 .观察短柱的破坏情况，记录正截面破坏荷载值。计算偏心受压构件正截面承载力的理论值Nu并且与实验值N0进行比较。三、试件和材料

14、力学性能实验1. 试件：混凝土强度等级为C25 ，主筋保护层为20mm 。尺寸及配筋如图6所示。LJII图6偏心受压试件尺寸及配筋图T富*6型前。雨第冏图7偏心受压试件在压力试验机上布置示意图1、试件；2、刀口； 3、垫板；4、试验机下压板；5试验机上压板；6、调节试验机压板的弹簧2.材料力学性能实验（ 1）混凝土：混凝土立方体强度fc0u。（ 2）钢筋：纵向受力钢筋的屈服强度fy0。（由于时间限制，这项工作在试验前由老师完成）四、实验方法1. 实验设备和仪器布置（ 1 ）用 2000kN 压力试验机或5000kN 压力试验机加荷（见图7）。（ 2）用百分表观测挠度。（ 3）用 TST3822

15、 静态应变采集仪测量钢筋应力。（ 4）用手持式引伸仪测定截面应变。测点及仪表布置如图8、 9 所示。2.实验步骤和人员分工1）实验准备（1）试件设计，制作以及混凝土和钢筋力学性能试验。（2）用石灰水（或涂料）刷白试件，并在试件上面画出必要的尺寸线如各截面中心线。测点位置线，偏心荷载加荷点等。（限于时间，这两项工作已由教师完成）2）实验步骤（1）安装试件试件在压力机上就位时，要求试件垂直、稳定、荷载加荷点的位置正确、接触良好， 并要做到试件为偏心受力点对准试验机上下承压板的中心，以保护试验 机。（2）安装仪表并检查（见仪表布置图）在中间截面上用502胶水粘贴手持式引伸测点的脚标（铜头）安装好测读

16、挠度的百分表支架及百分表。将已装好的电阻应变片的引线焊接到连线上，编好号，并连接到电阻应变仪上，预调平衡，使其进入工作状态图8偏心受压试件中电阻应变片 测点在钢筋上的布置示意图图9偏心受压构件中百分表及 手持应变仪预载在正式加压力实验前，应进行预加载，对已就位的试件施加少量的压力（相当 于一级荷载值）以检查各仪表的工作情况以及测读人员的读数和操作能力。试件 传力接触点均应完全接触，若发现异常，立即报告解决；一切正常，方可开始实 验。（4）正式实验在实验准备阶段，先估算实验试件的开裂荷载 Ncr和破坏荷载Nu。在实验前，用钢卷尺或钢尺量取实验梁的实际尺寸测读初读数2 次，然后逐级施加荷载。每级加

17、荷后，应持荷五分钟，测读各仪表读数。临近开裂时，荷载减半，直至开裂，记下开裂荷载；开裂后，逐级加荷，直至破坏，记下破坏荷载。每级加荷值一般取10的破坏荷载Nu 。每次加载后持续稳定5分钟后，按实验内容和要求量测数据，并认真做好记录，数据校核无误后，方可进行下一级加载。3）人员分工操作试验机2人静态应变采集仪2人测读手持式引伸仪（应变仪）2人测读百分表2人观察裂缝2人安全兼计时1人实验组织协调1人4）记录表格见实验报告。五、注意事项1 . 注意安全。为防止出现意外，试件要有保护措施，如用绳子捆住，用木楔垫好等等。实验时，读好数据后，人员应远离试件，尤其是临近破坏荷载时。2 .服从命令，听指挥，并

18、保持安静。读数口令由指挥人员统一下达，服从指挥，如有问题应立即报告。3 .实验研究工作，是个实践性很强，责任心更强的工作，一定要有实事求是的精神，数据要认真细致的测读，不能错读，大家分工协作，互相校对。实验四在轴心受压荷载作用下钢结构柱整体压杆稳定实验一、实验目的1 . 通过环形截面钢柱的轴心受压试验，加深认识受压杆件由于受长细比影响，通常由整体稳定控制其承载力。2 .验证轴心受压钢柱整体稳定承载力计算公式。二、实验内容和要求1 . 量测在各级荷载下的钢柱中间断面的应力应变值；2 .量测在各级荷载下钢柱中间挠度值；3 .观察钢柱由于弯曲失稳而丧失承载力的过程和特征：4 .记下钢柱失稳破坏荷载，

19、并将试验值与理论值进行比较。三、试件与原材料力学性能实验1 .采用圆形无缝钢管制作，直径为 60mm ,壁厚为2.5mm，总高度为1500/1800mm ，如图 10 所示。 （ 其他规格尺寸的试件，以实验前指导老师公布的尺寸、材料力学性能为准）2 .钢材为 Q235BF 。3 .设计整体失稳承载力为110 135kN 范围内。四、实验方法与步骤1 . 加载设备；1）5000kN 或 2000kN 压力试验机，直接加载实验。也可以用钢结构反力架、320kN 油压千斤顶加载。2）应变片、电阻应变仪测量钢柱中间应力应变值。3）百分表或位移计测量钢柱中间挠度。2 .实验方法与实验步骤1）试件安装：严

20、格几何对中，试件初弯曲，初偏心不大于3mm；2）分级加载：按设计承载力的10%为一级， 加至 80%时， 减至5%为一级加荷；3）每级荷载下测量其杆件中间挠度和应力应变值；4）观察压杆整体失稳过程，记录失稳荷载。五、实验结果与实验数据分析六、实验注意事项1 . 认真阅读实验指导书及相关参考资料，明确本次实验的目的和要求。熟悉加载装置和试件安装方法，了解实验方法和测试内容。服从指挥，2 .认真听实验指导老师讲解，在老师指导下完成每一个实验步骤， 注意安全。160120 39 JO 2C160A-A l：100加瑞明L势构例楸昧刖23漏械郎降为即H2.端初专乱初偏心移过3瓶3,结腼楙雌雄处理，妊达

21、那吐 琳二庆4、析械*口井酬麟网的45。5、脑懒均耨自动蜿城I,月娥秘戏减选 行到处理.6 .所林漱寸跳位到I,兀他知踹露1.7 .凡讹麻尽朴,喊献枫阳U加糊睇 to.m.8、1构件超计稳打生朗谈力&110口-1网博实物件立酶实验五砌体结构在短期荷载下的抗压强度实验一、实验目的通过标准砌体试件的力学性能试验，了解砌体结构的抗压性能以及破坏形态。二、实验内容和要求1 观察砌体试件在均匀受压状态下的裂缝产生及发展过程，并记下开裂荷载。2 量测试件在各级荷载作用下的轴向变形和横向变形。绘制应力与轴向变形的关系曲线。3计算弹性模量和泊松比。4观察和描绘试件的破坏情况和特征，计算抗压强度，并与理

22、论值进行比较。三、试件和实验方法1、试件制作本次试验制作的标准砌体试件尺寸为： 240mm >370mm "20mm。同时制作一组砂浆试件，以测试砂浆强度(M5) ；采用普通烧结砖，外形尺寸为240mmX115mmx53mm (Mu10 )。试件在室内制作，自然养护 28天。砌体抗压试件砌筑在带吊钩的10mm 厚刚性垫板上，试件的顶部采用厚度为10mm 的 1 ： 3 水泥砂浆找平，可用水平尺检查平整度。2、试验前准备 外观检查，并作记录。 在试件四个侧面上，画出竖向中线。 在试件高度的1/4 、 1/2 和 3/4 处。分别测量试件的宽度和厚度，测量精确到1mm ，测量结果取平均值。试件的高度以垫板的顶面为基准，量至找平层的顶面。 将试件置