建筑结构实验选读.docx

建筑结构实验总结整理 By傅国强第一章绪论1.1 结构实验目的根据不同的实验目的分为研究性实验和鉴定性实验（有直接生产性目的和具体工程对象）。研究性实验：1）通过结构实验验证结构计算理论或创立新的结构理论、2）通过结构实验制定工程技术标准。鉴定性实验：1）通过结构实验检验结构、构件或结构部件的质量、2）通过结构实验确定已建结构的承载能力、3）通过结构实验验证结构设计的安全度。1.2 结构实验的分类结构实验本质上是通过实验了解结构的性能，最重要的因素就是在结构实验中模拟实际结构所处的环境。原型及模型结构和构件实验（针对实验对象而言）：完全足尺的原型实验用于鉴定性实验，现场大多为完全足尺非破坏实验，实验室大多为足尺破坏实验；模型结构实验是指被实验的结构或构件与原型结构在几何形状上基本相似，各部分结构或构件尺寸按比例缩小，模型结构有原型结构的主要特征，关键是模型结构的设计和制作必须符合相似原理，消除尺寸效应的影响。结构静载实验（不考虑实验过程中结构本身运动的加速度效应）：根据实验性质分为单调静载实验（实验加载过程从零开始，在一段时间内实验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标）、低周反复荷载实验（属于结构抗震实验，利用加载系统使结构受到逐渐增大的反复作用荷载或交替变化的位移，直到结构破坏。有在地震过程下的受力历程的基本特点但加载速度远低于实际结构在地震作用下的变形速度，也叫伪静力实验）和拟动力实验（属于结构抗震实验，目的是模拟结构在地震作用下的行为，将实验过程中测量的力、位移等数据输入计算机，计算机根据结构当前状态和输入的地震波，控制加载系统使结构产生计算确定的位移，由此形成一个递推的过程，得到结构在地震作用下的时程响应曲线），根据荷载作用的时间长短分为短期荷载实验（如忽略混凝土的徐变和收缩）和长期荷载实验（应对实验环境有严格控制）。结构动载实验（考虑结构本身运动的惯性力效应）：利用各类动载实验设备使结构受到动力作用，并观测结构的动力相应，从而了解掌握动力性能。疲劳实验（使构件受到重复作用的荷载，受到足够多的应力或应变循环，材料损伤积累导致裂纹产生并扩展从而疲劳破坏）、动力特性实验（即结构物在振动过程中所表现的固有性质，固有频率、振型、阻尼系数。用振型分解法求得结构自振频率和振型—模态分析，用实验方法获得—实验模态分析方法。采用人工激励法或环境随机激励法使结构产生振动，同时测量并记录结构的速度响应或加速度响应，再通过信号分析得到结构的动力特性参数）、地震模拟振动台实验（在振动台上安装结构模型，然后控制振动台按设定地震波运动，量测记录结构位移和动应变等数据，观察结构破坏过程和形态，研究结构的抗震性能，复杂结构在地震过程中是非线性非弹性的）和风洞实验（产生和控制气流以模拟建筑或桥梁等结构物周围的空气流动，量测气流对结构的作用。实验模型分为钝体模型（研究结构表面各位置的风压）和气弹模型（研究风致振动以及相关的空气动力学问题）），除了以上还有：根据结构所处动力学环境分为强迫振动实验，周期抗震实验，冲击碰撞实验。结构非破损检测：以不损伤结构和不影响结构功能前提下，在建筑结构现场，根据结构材料物理性能和结构体系受力性能对结构进行检测。1.3 结构实验技术发展现代结构实验技术和相关的理论和方法在一下几个方面发展迅速：先进的大型和超大型实验设备、基于网络的远程协同结构实验技术、现代测设技术、计算机与结构实验。第二章结构实验设计原理2.1 概述结构实验一般分为：实验规划与设计（应认真规划，编制实验大纲）、实验技术准备（实验达到预期的目的很大程度取决于这步）、实验实施过程（主要是操作实验设备，观察试件反应）、实验数据分析与总结（整理实验数据，撰写实验报告）2.2结构实验设计的基本原则1）真实模拟结构所处的环境和结构所受到的荷载：根据不同的结构实验的目的设计实验环境和实验荷载，如地震模拟振动台再现地震时地面运动等；鉴定性实验中按照相关标准确定实验荷载特征，研究性实验完全取决于研究目的；实验中还应注意对实验装置的设计要考虑边界条件的模拟，如简支梁在实验中铰接于梁底部而非梁中心轴处，由圣维南原理知这种边界条件对梁的单调静力荷载的影响很小，还有就是排架柱和框架柱中注意前者端部弯矩为零而后者中点弯矩为零的模拟。2）消除次要因素的影响：实验目的中明确包括了需要研究的是主要因素，在实验设计时候因尽量消除次要因素影响。如进行研究徐变对钢混受弯构件长期刚度的影响中，为消除混凝土收缩因素对混凝土徐变的影响，因在恒温恒湿条件下进行；在结构模型实验中，模型的材料、各部分尺寸和细部构造的主要因素应在模型中体现，如地震模拟振动台实验中采用大比例缩尺模型进行混凝土结构抗震实验，原型结构采用普通混凝土，最大骨料可达20mm，采用一定比例制作结构模型中则只能选用最大骨料3-4mm的