1、绪绪 论论建建 筑筑 结结 构构 试试 验验土木工程系土木工程系主讲教师：主讲教师：刘卫云刘卫云 丁以兵丁以兵联系方式：联系方式：绪绪 论论第一章第一章 绪绪 论论本章重点：本章重点：1了解建筑结构试验的目的、任务和分类； 2了解本课程与力学、材料和结构等学科的联系，以及如何利用已 有专业知识在本课程中综合应用； 3深入理解结构试验与结构理论的关系以及在发展建筑结构学科中 的地位和作用。 4. 理解工程结构试验的一般过程1 1、工程结构理论与试验的关系、工程结构理论与试验的关系 建筑结构是由工程材料构成的不同类型的承重构件(如梁、柱、扳等)相互连接的各种组合体。在一定的经济条件制约下，要求工程
2、结构在规定的使用期限内和规定的使用条件下安全有效地承受外部及内部形成的各种作用，以满足功能及使用上的要求。 为了达到这个目的，要求设计者必须综合考虑工程结构在整个设计使用年限内如何适应各种可能的风险，对工程结构进行合理的设计，工程技术人员必须掌握工程结构在上述各种作用下的实际应力和变形状态，了解工程结构各构件实际所具有的强度和安全储备以及刚度和抗裂性能等。为此，工程结构试验是研究和发展工程结构新材料、新体系、新工艺以及探索工程结构计算分析、设计理论的重要手段，在工程结构科学研究和技术创新等方面起着重要作用。 结构组成演示结构组成演示绪绪 论论2 2、工程结构试验、工程结构试验任务任务 在结构物
3、或试验对象上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术手段，在荷载或其他因素作用下，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作出评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。例: 钢筋混凝土简支梁在静力集中荷载作用下，可以通过测得梁在不同受力阶段的挠度、角变位、截面应变和裂缝宽度等参数，来分析梁的整个受力过程以及结构的强度、挠度和抗裂性能。 建筑结构试验是以试验方式测定有关数据，由此反映结构或构件的工作性能、承载能力和相应的安全度，为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要根据的学科。奥运会体育场馆模型试验奥运会体育场馆模型试验奥运会体育
4、场馆卸载介绍奥运会体育场馆卸载介绍绪绪 论论3 3、工程结构、工程结构试验作用试验作用(1)、结构试验是发展结构设计理论的重要途径(2)、结构试验是从事科研工作的必要手段(3)、结构试验与检测以成为一独立的建筑行业(4)、结构试验是理解专业知识的入门钥匙(5)、学好结构试验与检测对从事建筑设计、施工等都十分有利工程实例图片工程实例图片绪绪 论论4 4、工程结构、工程结构试验学习目的试验学习目的 通过本课程的学习，使大家掌握解决一般建筑结构设计及施工中所遇到的结构检测问题的基本知识和基本技能，并在科研方面得到初步的训练，主要学习以下三方面内容：(1)规划、组织和进行结构检测的一般原则、方法和技术
5、；(2). 结构检测中常用的量测仪器和加载设备的原理、性能和使用方法；(3). 收集、整理、计算和评定检测资料的原理和方法。绪绪 论论5 5、工程结构、工程结构试验试验分类分类 通过本课程的学习，使大家掌握解决一般建筑结构设计及施工中所遇到的结构检测问题的基本知识和基本技能，并在科研方面得到初步的训练，主要学习以下三方面内容：(1). 生产检验性试验和科学研究性试验 （按试验目的分）A、生产检验性试验 特点：具有直接的生产目的，以实际建筑物或结构构件为试验对象；通过某几个构件的试验结果来推测全体质量； 目的：a. 通过试验进行结构的设计和施工质量鉴定。部分混凝土构件存在部分混凝土构件存在漏振、
6、蜂窝、空洞漏振、蜂窝、空洞及裂缝等缺陷及裂缝等缺陷绪绪 论论b. 工程改建或者加固，通过试验判断具体结构的承载能力。 结构裂缝修补结构裂缝修补结构耐久性破坏结构耐久性破坏绪绪 论论碳纤维布加固桥梁碳纤维布加固桥梁不同的碳纤维不同的碳纤维绪绪 论论植筋改造植筋改造体外预应力加固体外预应力加固绪绪 论论砌体结构加固实例砌体结构加固实例绪绪 论论结构粘钢加固实例结构粘钢加固实例绪绪 论论c. 处理工程事故，通过试验提供技术依据。 火灾后结构检测火灾后结构检测绪绪 论论d. 服役结构的可靠性鉴定，通过试验判断和评估结构的剩余寿命。 e. 预制构件的性能检验。 预制构件检测预制构件检测工业厂房结构检测工
7、业厂房结构检测绪绪 论论B、科学研究性试验 特点：通过试验，找到结构受力和它的各种变形之间的关系，为理论计算提供依据。 目的：a.验证结构计算理论的假定（大跨度混凝土屋架）b.为制定设计规范提供依据（规范的多次修订）c.为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验空心砌块剪力墙（西安建筑）空心砌块剪力墙（西安建筑）三峡试验坝（南京水科院）三峡试验坝（南京水科院）绪绪 论论(2). 静力试验和动力试验（按荷载性质分）静力试验和动力试验（按荷载性质分）A、静力试验 静力试验是结构试验中最大量、最常见的基本试验。一般可以通过重力或各种类型的加载设备来实现和满足加载要求。分类：a. 结构静力单调加载
8、试验 b. 结构低周反复静力加载试验结构静力单调加载试验：结构静力单调加载试验：试验加载过程是从零开始逐步递增一直到结构破坏为止，也就是在一个不长的时间段内完成试验加载的全过程。低周反复静力加载试验：低周反复静力加载试验：为了探索结构抗震性能，采用结构抗震静力试验的方式来模拟地震作用的动力试验，它是一种控制荷载或控制变形的周期性的反复静力荷载。 它是由一个方向加过去，然后再加回来，使建筑物左右摆动，通过这个来研究结构或者构件的抵抗震动的强度，因为它的加载比较慢， 静力试验的优点：加载设备相对来讲比较简单，荷载可以逐步施加，还可以停下来仔细观察结构变形的发展，给人们以最明确、最清晰的破坏概念。不
9、能反映应变速率对结构的影响，抗震静力加载试验的周期大于实际结构的基本周期。绪绪 论论桥梁静载试验（安工大）桥梁静载试验（安工大）梁柱节点低周反复试验装置梁柱节点低周反复试验装置（混凝土结构试验技术标准）（混凝土结构试验技术标准）绪绪 论论B. B. 动力试验动力试验 对于在实际工作中主要承受动力作用的结构或构件，为了研究结构在施加动力荷载作用下的工作性能，一般要进行动力试验。 动力试验分为两类：一类是研究结构物在震动作用下的反应 ；另一类是研究在震动情况下结构的强度， 例如：研究厂房承受吊车及动力设备作用下的动力特性； 吊车梁，桥梁结构的疲劳强度与疲劳寿命问题； 多层厂房由于机器设备上楼后产生
10、的振动影响； 高层建筑和高耸构筑物在风荷载作用下的动力问题； 结构抗爆炸、抗冲击问题等等。 动力试验的特点：由于荷载特性不同，动力试验的加载设备和测试手段与静力试验有很大的差别，而且要比静力试验复杂得多。MTS系统桥梁振动台试验系统桥梁振动台试验木结构房屋振动台试验演示木结构房屋振动台试验演示绪绪 论论(3). (3). 真型试验、模型试验以及小构件试验（按试验对象分）真型试验、模型试验以及小构件试验（按试验对象分）A.真型试验试验对象：a.实际结构 b.按实物结构足尺复制的结构或构件。a.实际结构试验 一般均用于生产性试验。如对工业厂房结构的刚度试验、楼盖承载能力试验等均在实际结构上加载量测
11、，高层建筑上直接进行风振测试和通过环境随机振动测定结构动力特性。b.足尺结构或构件试验 试验对象是一根梁、一块扳或一榀屋架之类的实物构件它可以在试验室内试验，也可以在现场进行。 实际构件现场检验实际构件现场检验绪绪 论论B. 模型试验 按照真实结构或构件，按比例相似、尺寸相似、材料相似、荷载也相似等条件所做的小构件。这种试验在结构试验中用的最多的，尤其是科学研究性试验多半都是采用这种试验来做的。 可分为两类：弹性模型 和 强度模型 抗震试验模型抗震试验模型绪绪 论论(4). (4). 短期荷载试验和长期荷载试验（按试验周期分）短期荷载试验和长期荷载试验（按试验周期分）A.短期荷载试验 荷载从零
12、开始施加到最后结构破坏或到某阶段进行卸荷的时间总和只有几十分钟、几小时或者几天。B.长期荷载试验 对于研究结构在长期荷载作用下的性能就必须要进行静力荷载的长期试验，它将连续进行几个月或几年时间。如：混凝土的徐变、预应力结构中的钢筋的松弛等试验。长期试验装置长期试验装置绪绪 论论(5).(5).试验室试验和现场试验（按试验场合分）试验室试验和现场试验（按试验场合分）A.试验室试验 适宜于研究性试验。B.现场试验 多用于解决生产性的问题。绪绪 论论6 6、工程结构、工程结构试验一般步骤试验一般步骤(1).(1).试验设计阶段试验设计阶段 (Plan)(Plan)A.反复研究试验目的，充分了解体会试
13、验的具体任务，进行调查研究，搜集有关资料；B.确定试验的性质与规模。对于研究性试验，应提出本试验拟研究的主要参量以及这些参量在数值上的变动范围，并根据试验室的设备能力确定试件的外型和尺寸，确定加载方法和设计支撑系统，选定量测项目及量测要求，进行设备仪表的率定，做好材料性能或其他辅助试件的试验，制定试验安全防护措施，提出试验进度计划和人员分工，编写材料需用计划、经费开支及设备仪表附件清单。C.提出试验大纲；(2).(2).试验准备阶段试验准备阶段 (Do)(Do) 试验准备阶段要占全部试验工作的大部分时间，工作量也最重。试验准备工作的好坏直接影响到试验能否顺利进行和能获得试验结果的多少。试验准备
14、阶段的主要工作有：试验准备阶段的主要工作有：A.A.试件的制作试件的制作 在制作试件时应注意材性试样的留取、编号，还要作施工日志，注明试件日期、原材料情况，这些原始资料都是最后分析试验结果不可缺少的参考资料。绪绪 论论B.B.试件质量检查试件质量检查 包括试件尺寸和缺陷的检查，应作详细记录，纳入原始资料。C.C.试件安装就位试件安装就位 试件的支承条件应力求与计算简图一致。一切支承零件均应进行强度验算，并使其安全储备大于试验结构可能有的最大安全储备。D.D.安装加载设备安装加载设备 加载设备的安装应满足“一稳二准三方便，四强五刚六安全“的要求，即就位要稳定准确方便，固定设备的支撑系统要有一定的
15、强度、刚度和安全度。E.E.仪器仪表的率定仪器仪表的率定 对测力计及一切量测仪表均应按技术规定要求进行率定，各仪器仪表的率定记录应纳入试验原始记录中，误差超过规定标准的仪表不得使用。F.F.作辅助试验作辅助试验 辅助试验多半在加载试验阶段之前进行，以取得试件材料的实际强度，便于对加载设备和仪器仪表的量程等作进一步的验算。G.G.仪表的安装、连线试调仪表的安装、连线试调 仪表的安装位置、测点号，在应变仪或记录仪上的通道号等等都应严格按照试验大纲中的仪表布置图实施，如有变动，应立即做好记录，以免时间长久后记忆不清而将测点混淆。绪绪 论论H.H.记录表格的设计准备记录表格的设计准备 在试验前应根据试
16、验要求设计记录表格，其内容及规格应周到详细地反映试件和试验条件的详细情况，以及需要记录和量测的内容。记录表格上应有试验人员的签名并附有试验日期、时间、地点和气候条件。J.J.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。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。K.K.在准备工作阶段和试验阶段应每天记工作日志。在准备工作阶段和试验阶段应每天记工作日志。(3).(3).试验实施阶段试验实施阶段 (Check)(Check)A.加载试验 加载试验是整个试验过程的中心环节，应按规定的加载顺序和量测顺序进行。重要的量测数据应在试验过程中随时整理分析并
17、与事先估算的数值比较，发现有异常情况时应查明原因或故障，把问题弄清楚后才能继续加载。 在试验过程中，结构所反映的外观变化是分析结构性能的极为宝贵的资料，对节点的松动与异常变化，钢筋混凝土结构裂缝的出现和发展，特别是结构的破坏情况都应作详尽的记录及描述。这些容易被初作试验者忽视，而把主要注意力集中在仪表读数或记录曲线上，因此应分配专人负责观察结构的外观变化。 试件破坏后要拍照和测绘破坏部位及裂缝简图，必要时，可从试件上切取部分材料测定力学性能，破坏试件在试验结果分析整理之前不要过早毁弃，以备进一步核查。绪绪 论论B.试验资料整理 试验资料整理是将所有的原始资料整理完善，其中特别要注意的是试验量测
18、数据记录和记录曲线，都作为原始数据经负责记录人员签名后，不得随便涂改。经过处理后得到的数据不能和原始数据列在同一表格内。 一个严格认真的科学试验，应有一份详尽的原始数据记录，连同试验过程中的观察记录，试验大纲及试验过程中各阶段的工作日志，作为原始资料，在有关的试验室内存档。 (4).(4).试验完成阶段试验完成阶段 (Action)(Action)A.试验数据处理 因为从各个仪表获得的测量数据和记录曲线一般不能直接解答试验任务所提出的问题，它们只是试验的原始数据，需对原始数据进行科学的运算处理才能得出试验结果。B.试验结果分析 试验结果分析内容是分析通过试验得出了哪些规律性的东西，揭示了哪些物理现象。最后，应对试验得出的规律和一些重要现象作出解释，分析它们的影响因素，将试验结果和理论值进行比较，分析产生差异的原因，并作出结论，写出试验总结报告。总结报告中应提出试验中发现的新问题及进一步的研究计划。试试 验验 设设 计计1 1、生产鉴定性试验与科研试验有何区别？、生产鉴定性试验与科研试验有何区别？2 2、结构试验试件尺寸的控制因素有那些？、结构试验试件尺寸的控制因素有那些？3 3、采用等效荷载加载应服从什么原则？、采用等效荷载加载应服从什么原则？(注：作业须准时完成上交）注：作业须准时完成上交）
