3 结构抗试验.ppt

第三章 结构抗震试验 3.1 结构抗震试验的任务和分类 一、抗震试验的任务 1、结构抗震性能：一般从结构的强度、刚度、延性、耗能性能、刚度退化等方面来衡量。 2、结构抗震能力：是结构抗震性能的表现。我国抗震规范的结构抗震能力 为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。 3、抗震试验的任务 新材料的抗震性能研究，为推广使用提供科学依据； 新结构的抗震能力研究，提出新结构的抗震设计方法； 实际结构的模型试验研究，验证结构的抗震性能和能力； 为制定和修改抗震设计规范提供科学依据。 二、抗震试验分类 2、拟动力试验 概念：又称伪动力试验或联机试验。由计算机根据地面运动加速度时程和实测的恢复力曲线求得结构的地震位移反应时程，计算机控制加载器在结构上实现地震位移反应。它是一种对结构边分析边试验的抗震研究方法。通过拟动力试验，可研究结构的恢复力特性、结构的加速度反应和位移反应、结构的开裂、屈服和破坏全过程。 优点： l）对于分析结构弹塑性阶段的性能特别有利。地震反应计算时不需要对结构的恢复力特性作任何的假设。 2）便于观测结构性能变化和受损破坏的过程。 3）可进行大比例尺试件的模拟地震试验，从而弥补了模 拟地震振动台试验时，小比例尺模型的尺寸效应，并能较好地反映结构的构造要求。 缺点： 1）不能反映实际地震作用时材料应变速率的影响； 2）不能完全模拟地震作用时结构实际所受的作用力分布（加载器数量限制） 3）结构的阻尼也较难在试验中再现。 3、振动台试验 振动台模拟天然地震记录，使结构经历类似天然地震的作用，从而再现结构在地震作用下的全过程，同时能反映应变速率的影响。 振动台试验的模型比例较小，容易产生尺寸效应，难以模拟结构构造，且试验费用较高。 3.2 结构伪静力试验 一、加载制度 1、位移控制：以位移为控制值，适合刚度较小结构，普遍采用 变幅加载：探索性的研究结构强度、变形和耗能的性能。 等幅加载：主要用于研究构件的强度降低率和刚度退化规律。 力控制：以力为控制值，适合刚度较大小结构，采用较少。加载控制方法也有变幅、等幅和混合加载。 混合控制：先力控制，屈服之后以屈服位移的倍数为控制。 二、加载设计 1、墙体加载 固端平移式试验装置（日本建研式） 可模拟墙体实际受力与边界条件，保证在试验中只允许墙体顶部产生水平位移。 2、节点加载装置（无侧移） 节点加载装置（有侧移） 三、观测设计 1、墙体试验 裂缝及开裂荷载：肉眼、应变或刚度突变、脆涂等 破坏荷载：荷载传感器直接读数或x-y仪记录曲线 墙体位移荷载位移曲线： x-y仪 应变测量：电子引伸义 2、框架节点 荷载及支座反力：用测力传感器测定，对于在梁端加载测量柱端水平反力；反之，柱端加载方案则测量梁端支座反力。 荷载一变形曲线：采用电测位移传感器，通过X－Y函数记录仪记录或接入计算机数据采集系统。 梁和柱端位移：采用电测位移传感器，重点是量测加载截面处的位移。 构件塑性铰区段曲率或转角：对于梁，一般在距柱面（l／2）hb（梁高）或hb处布点，对于柱子则可在距梁面(1／2)hc（柱宽）处布点。 节点核心区剪切角：通过量测核心区对角线的位移量来计算确定。 梁柱纵筋应力：一般用电阻应变计量测，测点布置以梁柱相交处截面为主。 核心区箍筋应力、梁纵筋滑移 裂缝开展及宽度 梁柱端位移、曲率转角、剪切角、 核心区箍筋应力：沿核心区对角线方向布置梁内纵筋核心区滑移：通过量测靠近柱面C处梁主筋上B点及B点相对于柱面处钢筋上A点之间的位移。 4、参数计算 1）强度 开裂荷载：试件出现水平裂缝、垂直裂缝或斜裂缝时的截面内力或应力值。 屈服荷载：试件刚度开始明显变化时的截面内力或应力值。 对受弯或大偏压指受拉主筋屈服、受剪或受扭指受力箍筋屈服、小偏心受压或轴心受压短柱指混凝土出现纵向裂缝。 对有明显屈服点者由曲线的拐点确定，对没有明显的屈服点用能量等效面积法近似确定屈服强度。 无明显屈服点情况 极限荷载：试件达到最大承载力时的内力和应力。 破损荷载：试件经历最大承载力后，达到某一剩余承载能力时的内力或应力值。常取极限荷载的85% 极限位移：破损荷载对应的位移。 2）刚度 初次加载刚度K0 卸载刚度Ku 反向加载DC’、卸载刚度C’D’ 和重复加载刚度D’C 等效刚度Ke 3）骨架曲线 每级荷载——变形滞回曲线的第一次循环的峰点（卸载顶点）的连接包络线称为骨架曲线，形状和单次加载曲线相似而极限荷载略低一些。 4） 延性系数 延性系数反映结构构件的变形能力，是评价结构抗震性能的一个重要指标。它指结构破坏时的极限变形和屈服时的屈服变形之比称为延性系数。 5)退化率 结构刚度退化率 6）能量耗散