1、建建 筑筑 结结 构构 试试 验验目目 录录 第1章 建筑结构试验概述 1.1 建筑结构试验的任务 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 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 结构试验的技术性文件 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
2、 3.9 随机荷载 3.10 荷载反力设备 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 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 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 学术论文写作格式 第7章 结构试验科研示例 试验1 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
3、究 试验3 砖砌体伺服加载器周期性动力加载 试验研究第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。 1.1 建筑结构试验的任务 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问题的主要手段图1.1 钢筋砼剪力撑结构雏形示意图图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
4、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 1.3 建筑结构试验的分类 1.3.1 生产性试验和科研性试验 1. 生产性试验 2. 科研性试验 1.3.2 静力试验和动力试验 1. 静力试验 2. 动力试验 1.3.3 伪静力试验和拟动力试验 1. 伪静力试验图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表1.1 伪静力试验与拟动力试验的比较 2. 拟动力试验 3. 伪静力试验与拟动力试验的区别 1.3.4 真型试验与模型试验 1. 真型试验 2. 模型试验 3. 模型的分类 （1） 设计比例存在个性 （2） 设计理论存
5、在差异 （3） 试验结果分析方法存在区别 1.3.5 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 1.3.6 试验室试验和现场试验 1. 实验室试验 2. 现场试验 1.4 建筑结构试验的发展 小 结 建筑结构试验是通过试验组织、使用测试设备、测试一组参数，从而判断结构承载能力的一门学科。其作用有：发展结构理论、发现结构设计问题、验证结构理论、鉴定结构质量、规范结构技术、发展测试技术等。 结构试验的类别有：生产性试验和科研性试验、静力试验和动力试验、伪静力试验和拟动力试验、真型试验与模型试验、短期荷载试验和长期荷载试验、试验室试验和现场试验等。 2.1 建筑结构试验组织
6、计划理论概述第2章建筑结构试验组织计划 2.1.1 建筑结构试验组织计划的意义 1. 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图2.1 某钢管空心砼受弯构件抗弯试验组织方案对比图图2.2 位移增量分析简图4. 建筑结构试验组织计划是体现技术水平和管理水平的窗口2.1.2 PPIS循环概念1. PPIS循环 2. PPIS循环的应用范围 3. PPIS循环的特点 （1）连续性。 （2）有序性。 （3）层次性。 （4）
7、嵌套性。 （5）广泛性。 （6）关键性。 （7）重复性。 （8）进步性。图2.3 PPIS循环内容及其关系 图2.4 PPIS循环特点示意图 2.1.3 结构试验的PPIS循环规律 1. 计划阶段 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。图2.5 结构试验PPIS循环四阶段的内容及关系示意图 3. 实施阶段
8、（1）加载试验。 （2）试验资料整理。 试验总结阶段的工作内容包括以下几个方面的内容： 试验数据处理。 试验结果分析。 完成试验报告。 2.2 试验前期工作方案设计 2.2.1 调研方案设计 2.2.2 研究路线方案设计 1. 研究路线的含义 2. 研究路线的作用 3. 研究路线的内容 4. 研究路线的制定 2.2.3 其他工作方案设计 2.3 试验构件方案设计 2.3.1 试件形状图2.6 框架结构中的梁柱和节点试件 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 1. 优选设计法 2. 因子设计法 表2.1 用因子法计算试验数量 3. 正交设计法 表
9、2.2 钢筋混凝土柱剪切强度试验分析因子与水平数 表2.3 试件主要因子组合4. 均匀设计法试验数最大水平数 2.3.4 结构试验对试件设计的构造要求 图2.7 试件设计时考虑加荷需要的构造措施 2.4 试验荷载方案设计 2.4.1 荷载设计的一般要求 2.4.2 单调加载静力试验 1. 荷载图式的选择与设计 2. 试验荷载制度 （1）荷载程序。 （2）荷载大小。 图2.8 单调静力荷载试验加载程序 3. 试验装置 图2.9 受弯构件试验装置示意图 1.荷载 2.荷载传感器 3.垫块 4.垫块 5.支墩 6.承载台 7.试件 8.垫块 9.支座 10.垫块 11.分配梁图2.10 受压构件试验
10、装置示意图1.荷载 2.垫块 3.荷载传感器 4.支座 5.试件 6.承载台 2.4.3 结构低周反复加载试验 1. 单向反复加载制度 （1）控制位移加载法。图2.11 控制位移的变幅加载制度 图2.12 控制位移的等幅加载制度图2.13 控制位移的变幅等幅混合加载制度图2.14 一种专门设计的变幅等幅混合加载制度 （2）控制作用力加载法。 （3）控制作用力和控制位移的混合加载法。 图2.15 控制作用力的加载方案 2. 双向反复加载制度 （1）X、Y 轴双向同步加载。 （2）X、Y 轴双向非同步加载。 图2.16 双向低周反复加载制度 3. 试验装置 图2.17 几种典型的伪静力试验加载装置
11、 2.4.4 结构拟动力试验 图2.18 计算机数值分析控制试验加载图2.19 联机试验系统原理图 1. 工作原理 2. 工作流程 （1）输入地震地面运动加速度 运动方程： （2）计算下一步的位移值 （3）位移的转换 （4）测量恢复力 及位移值 （5）由数据采集系统进行数据处理和反应分析 运动方程能够简化为： 结构拟动力试验的工作流程图2-20.tif 3. 试验装置 2.4.5 结构动力特性试验 1. 频率 （1）自由振动法。 （2）强迫振动法。 （3）随机荷载激振法。图2.21 有阻尼自由振动曲线图2.22 结构受强迫振动时的共振曲线 2. 振型 3. 阻尼 （1）自由振动法确定阻尼 （2
12、.1） （2.2） （2.3） （2.4） n为衰减系数 为有阻尼时的圆频率 为不考虑阻尼时的圆频率 阻尼比图2.23 有阻尼自由振动波形图 则相邻周期振幅之比为： 所以阻尼比为（2.5）（2.6）结构的阻尼系数为（2.7）平均衰减系数（2.8）阻尼比图2.24 无零线的有阻尼自由振动波形图（2）按强迫振动的共振曲线确定结构的阻尼。稳态强迫振动的振幅值为：x=Bsin(t+)动力系数（放大系数）()为（2.9） （2.10）（2.11）（2.12）图2.25 动力系数曲线图衰减系数结构的阻尼比（3）由动力系数()求阻尼比。当=，结构共振，这时动力系数为 2.4.6 结构动力荷载试验 1. 周期
13、性动力荷载试验的加载制度 （1）强迫振动共振加载。 （2）有控制的逐级动力反应测试试验。 2. 非周期性动力荷载试验的加载设计 （1）地震模拟振动台动力反应测试试验的荷载设计。 （2）人工地震模拟动力荷载测试试验的荷载设计。 （3）对于天然地震，则是在频繁发生地震的地区等待天然地震对结构的动力影响。 2.4.7 结构疲劳试验图2.26 疲劳应力与荷载次数关系图 1. 疲劳测试项目 （1）抗裂性及开裂荷载； （2）裂缝宽度及其发展； （3）最大挠度及其变化幅度； （4）疲劳极限值。 2疲劳测试荷载 （1）疲劳测试荷载取值。 （2）疲劳测试的荷载频率。 （3）疲劳循环次数。 中级制吊车梁 重级制吊
14、车梁 3. 疲劳测试程序 4. 疲劳试件安装要求图2.27 疲劳测试步骤示意图2.28 柱弯剪试验装置 2.4.8 试验加载装置的设计 1. 强度要求 2. 刚度要求 3. 真实性要求 4. 简便性要求 2.4.9 试验设备准备计划图2.29 偏压剪短柱的试验装置2.5 试验观测方案设计2.5.1 观测项目的确定2.5.2 测点的选择与布置2.5.3 仪器的选择与测读的原则（1）仪器的选择（2）读数的原则 2.5.4 仪器仪表准备计划 2.6 结构试验与材料力学性能的关系 2.7 结构试验的技术性文件 2.7.1 试验大纲 2.7.2 试验记录 2.7.3 试验报告第3章建筑结构试验荷载 3.
15、1 概述 3.2 重力荷载 3.2.1 重力直接加载方法 1. 加荷作用方式图3.1 用重物作均匀加载实验1.重物 2.试件 3.支座 4.支墩2. 不同荷载的特点（1）散状材料。（2）块体材料。图3.2 用水作均匀加载的试验装置1.水 2.防水布 3.斜撑 4.试件 （3）吸湿材料。 （4）液体材料。 3.2.2 杠杆加载方法 图3.3 杠杆加载装置 3.3 机械力荷载 3.3.1 卷扬机、绞车加载P= n K p 图3.4 拉力测力装置布置图 3.3.2 螺旋千斤顶加载 3.3.3 螺旋、弹簧加载 3.3.4 倒链 3.4 电 磁 荷 载 3.4.1 电磁激振器 根据电磁感应原理图3.5
16、电磁式激振器的构造图1.外壳 2.顶杆 3.励磁线圈 4.动圈5.支撑弹簧 6.铁芯图3.6 电磁激振器的工作原理图1.信号发生器 2.励磁电源 3.功率放大器4.电磁激振器 5.试件图3.7 电磁振动台组成系统图1.信号发生器 2.自动控制仪 3.功率放大器 4.电磁激振器 5.振动台台面 6.测振传感器 7.记录系统 8.试件 9.台坐 3.4.2 电磁式振动台图3.8 单、双向作用液压加载器图1.端盖 2.进油出油口 3.油封装置 4.活塞杆5.活塞 6.工作油缸 7.固定环 3.5 液 压 荷 载 3.5.1 液压加载器图3.9 电液伺服液压系统的基本闭环回路1.指令信号 2.调整放大
17、系统 3.油源 4.伺服阀5.加载器 6.传感器 7.反馈系统 3.5.2 液压加载系统 3.5.3 大型结构试验机 3.5.4 电液伺服液压系统 1. 电液伺服加载系统的工作原理 2. 电液伺服阀的工作原理 3.5.5 地震模拟振动台 下面对地震模拟振动台的组成和工作原理作一扼要说明： 1. 振动台台体结构 2. 液压驱动和动力系统 3. 控制系统 4. 测试和分析系统图3.10 地震模拟振动台加速度控制系统图a、b、c表示加速度、速度、位移信号输入(a)、(b)、(c)表示加速度、速度、位移信号反馈1.信号输入控制器 2.油源 3.试件 4.伺服放大器 5.伺服阀6.加载器 7.振动台 8
18、.位移传感器 9.加速度传感器 图3.11 用张拉突卸法对结构施加冲击力荷载 1.结构物 2.钢拉杆 3.保护索 4.钢丝绳 5.绞车 6.实验模型 7.钢丝 8.滑轮 9.支架 10.重物 11.减振垫层3.6 惯性力荷载3.6.1 冲击加载1. 初位移加载法图3.12 用摆锤或落重法施加冲击力荷载1.摆锤 2.结构 3.落锤 4.垫层 5.试件2. 初速度加载法图3.13 反冲激振器结构示意图1.燃烧室壳体 2.底座 3.喷管 4.火药 5.点火装置3. 反冲激振法图3.14 反冲激振器输出特性曲线1.升压段 2.高峰段 3.平衡压力工作段 4.后效段 3.6.2 离心力加载 图3.15
19、机械式激振器的原理图 3.6.3 直线位移惯性力加载 图3.16 直线位移惯性力加载系统 3.7 气 压 荷 载 图3.17气压加载装置示意图 自上而下共有6层装置： 1.螺母 2.压梁 3.拼合木板4.气囊 5.试件 6.试验支座 3.8 人力激振荷载 3.9 随 机 荷 载 3.10 荷载反力设备 3.10.1 支座 （1）必须保证结构在支座处能自由转动和结构在支座处能正确地传递力。支承垫板的长度l可按下式进行计算：图3.18 铰支座的形式和构造 （2）铰支座处的上下垫板要有一定刚度。 垫板厚度d可按下式计算： （3）滚轴强度的要求。并按下式进行强度验算表3.1 滚轴直径选用表 （4）滚轴
20、的长度图3.19 分配梁设置示意图 3.10.2 分配梁图3.20 竖向分配梁示意图1.试验模型 2.支撑架 3.调节系统 4.分配梁 3.10.3 荷载架 1. 竖向荷载架 2. 水平荷载架 3. 反力墙图3.21 荷载架示意图1.横梁 2.千斤顶 3.地脚螺栓 1.三角架 2.千斤顶 3.压梁 1.试件 2.伺服千斤顶 3.地脚螺栓图3.22 抗弯大梁台座的荷载试验装置 3.10.4 结构试验台座 1. 抗弯大梁式台座和空间桁架式台座图3.23 空间桁架式台座图3.24 两种板式试验台 2. 地面试验台座图3.25 箱式试验台座示意图1.实验试件 2.荷载架 3.千斤顶 4.液压操作台 5
21、.台座孔图3.26 现场试验加荷方案图1.实验试件 2.荷载架 3.平衡重 4.铺板 5.横梁 3.10.5 现场试验的荷载装置第4章建筑结构试验测试技术 4.1 概 述 4.1.1 仪器设备的分类 4.1.2 试验仪器仪表的主要技术性能指标 （1）刻度值。 （2）量程。 （3）灵敏度。 （4）分辨率。 （5）线性度。 （6）稳定性。 （7）重复性。 （8）频率响应。 4.1.3 结构试验对仪器设备的使用要求 4.2 电阻应变片 4.2.1 电阻应变片的工作原理 图4.1 金属丝的电阻应变原理 1.受力前的金属丝 2.受力后的金属丝（4.1）（4.2）（4.3）图4.2 电阻应变片构造示意图1
22、.引出线 2.电阻线 3.覆盖层 4.基底层 4.2.2 电阻应变片的构造 电阻应变片的主要技术指标如下； （1）电阻值R（）。 （2）标距l。 （3）灵敏系数K。图4.3 几种电阻应变片1，2，3，7，9.箔式电阻应变片 4.半导体应变片5.丝绕式电阻应变片 6.短接式电阻应变片 8.焊接电阻应变片 4.2.3 电阻应变片的种类和粘贴方法表4.1续表图4.4 惠斯登电桥的桥路图 4.3 应变测量 4.3.1 电阻应变仪测量应变 1. 应变仪工作原理（4.4）（4.5）（4.6）（4.7） 2. 桥路组成的类别 （1）等臂桥路。 （2）1/4电桥桥路。 （3）半桥桥路。 （4）全桥桥路。 3.
23、 桥路读数值构成特点（4.8）（4.9） 4. 温度补偿技术 （1）同一桥路具有相同的温度效应，即 （2）外补桥路补偿片的荷载效应为零，即 5. 桥路的连接技术（4.10）表4.2续表4-2续图4.5 半桥外补一片多补工作原理桥路示意图 6. 一片多补技术的工作原理图4.6 半桥桥路 图4.7 全桥桥路 7. 应变仪半桥与全桥切换技术的工作原理 4.3.2 其他方法测量应变 1. 位移方法 =l/l （4.11） 2. 光测法 4.4 传感器的分类 4.4.1 传感器的分类 4.4.2 传感器的组成 1. 机械式传感器 机械式传感器利用机械原理进行工作，主要由以下4部分组成： （1）感受装置。
24、 （2）转换装置。 （3）显示装置。 （4）附属装置。 2. 电测传感器 电测传感器主要由以下4部分组成： （1）感受装置。 （2）转换装置。 （3）传输装置。 （4）附属装置。 3. 其他传感器图4.8 几种测力计及传感器 4.5 常用传感设备 4.5.1 测力传感器图4.9 几种常用位移传感器构造原理图1.测杆 2.外壳 3.弹簧 4.电阻应变片5.电阻丝 6.线圈 7.电缆 4.5.2 线位移传感器图4.10 倾角传感器示意图1.长水准管 2.水准泡 3.读数盘 4.测微轮 5.试件 6.圆水准器 7.电阻应变片 8.质量块 4.5.3倾角传感器图4.11 应变片或导电漆膜观测裂缝示意图
25、 4.5.4 裂缝观测仪图4.12 测振传感器力学原理 4.5.5 测振传感器 1. 测振传感器工作原理（4.12）（4.13）（4.14）（4.15）（4.16）（4.17）图4.13 幅频特性曲线 图4.14 相频特性曲线2. 传感器的频率特性（4.18）图4.15 加速度传感器的幅频特性曲线（4.19）（4.20）（4.21）图4.16 磁电式速度传感器1.信号输出 2.线圈 3.磁钢 4.阻尼器 5.弹簧片 3. 磁电式速度传感器图4.17 摆式传感器 1.弹簧 2.信号输出 3.线圈 4.磁钢 5.外壳（4.22）图4.18 加速度传感器原理1.外壳 2.硬弹簧3.质量块 4.压电晶
26、体 4. 压电式加速度传感器 （1）灵敏度。 （2）安装谐振频率。 （3）频率响应。 （4）横向灵敏度比。 （5）幅值范围。图4.19 X-Y 记录仪工作原理1.传感器 2.桥盒 3.应变仪 4.电源5.绘图笔 6.大车 7.小车 8.记录仪 4.6 试验记录方法 4.6.1 概况 4.6.2 X-Y 记录仪图4.20 光线示波器的工作原理1.张丝 2.线圈 3.磁场 4.镜片 5.光源6.输入线 7.记录线 8.频闪灯 4.6.3 光线示波器图4.21 直接记录式磁带记录仪原理图 4.6.4 磁带记录仪 4.6.5 数据采集系统 1. 数据采集系统的组成图4.22 组合式数据采集系统的组成图
27、4.23 数据流通过程 2. 数据采集过程图4.24 回弹原理示意图 4.7 建筑结构现场测试技术 4.7.1 混凝土结构现场检测试验 1. 回弹法检测混凝土强度 （1）回弹法的基本原理。 （2）回弹值与强度值的关系。 直线方程 幂函数方程 抛物线方程 二元方程 （3）测试方法。 （4）数据处理。图4.25 混凝土超声波检测系统 2. 超声脉冲法检测混凝土强度 指数函数方程 幂函数方程 抛物线方程 测区声波传播速度 ，其中， 3. 超声回弹综合法检测混凝土强度 平面型方程 曲面型方程 4. 钻芯法检测混凝土强度 表4.3 芯样试件混凝土强度的换算系数 5. 拔出法检测混凝土强度 6. 超声法检
28、测混凝土缺陷 （1）混凝土裂缝检测。图4.26 平测法检测裂缝深度 图4.27 斜测法检测裂缝深度图4.28 钻孔检测裂缝深度图4.29 裂缝d-A坐标图4.30 混凝土缺陷对测图4.31 混凝土缺陷检测钻孔法测点布置 （2）混凝土内部空洞缺陷的检测。 图4.32 混凝土内部空 洞尺寸估算图4.33 平测法检测混凝土表层损伤厚度图4.34 混凝土表层损伤 “时-距”图 （3）混凝土表层损伤的检测。图4.35 钢筋影响感应电流示意图 7. 混凝土结构钢筋位置和钢筋锈蚀的检测 （1）钢筋位置的检测。图4.36 钢筋锈蚀测试仪原理图1.毫伏表 2.铜棒电极 3.硫酸铜饱和溶液4.多孔接头 5.钢筋
29、（2）钢筋锈蚀的检测。 表4.4 钢筋锈蚀状况的判别标准 8. 冲击回波法检测混凝土内部缺陷及厚度 长期以来，人们一直寻求以声波反射（回波）的方法来探测混凝土内部缺陷。这种方法有以下优点： （1）可单面测试，扩大应用范围； （2）可获得缺陷明确的反射信号，直观，测一点即可判断一点； （3）勿需丈量测距，测试方便； （4）可以很方便的测量结构厚度。 9. 雷达法检测技术 雷达波检测具有如下的技术特点： （1）对混凝土有较强的穿透能力，可测较大深度。 （2）可实现非接触探测，可作实时检测，探测速度快。 （3）以减小波长和增大频率宽度，实现高分辨率的探测。 （4）微波有极化特性，可确定缺陷的形状和取
30、向。 4.7.2 钢管混凝土质量检测 4.7.3 红外成像无损检测技术 4.7.4 钢结构现场检测 （1）钢材强度测定 （2）超声法检测钢材和焊缝缺陷图4.37 脉冲反射法探伤示意图 图4.38 斜向探头测缺陷位置 4.7.5 砌体结构现场检测 （1）砖砌体强度的间接测定法 1）冲击法。 单位功的表面积增量与试样强度之间的关系为 2）回弹法。 3）推出法。 4）筒压法。 5）砂浆片剪切法。 6）点荷法。 7）射钉法。 （2）砖砌体原位轴心抗压强度测定法 1）扁顶法。 2）原位轴压法。 3）原位剪切法。图4.39 砌体扁顶法的试验装置 图4.40 原位轴压法的试验装置图4.41 原位单面剪切装置
31、示意图 1.现浇混凝土传力件 2.槽 3.试件图4.42 原位单砖双面剪切装置示意图1.试件 2.掏空的灰缝第5章建筑结构试验相似模型设计基础 5.1 概述 5.1.1 模型试验的优点 1）经济性好。 2）针对性强。 3）数据准确。图5.1 分析方法的比较 5.1.2 模型试验的应用范围 1）代替大型结构试验或作为大型结构试验的辅助试验。 2）作为结构分析计算的辅助手段。 3）验证和发展结构设计理论。 5.2 相 似 概 念 5.2.1 相似的含义 5.2.2 相似量的表达 1. 几何相似（5.1） 2. 荷载相似 3. 时间相似 4. 质量相似 5. 边界条件相似 6. 初始条件相似（5.2
32、）（5.3）（5.4） 5.3 相 似 原 理 5.3.1 性质定理 1. 性质定理一 1）名词解释 2）定理描述（5.5）（5.6）（5.7） 2. 性质定理二 1）名词解释 2）定理描述 3. 性质定理三 4. 性质定理四 1）名词解释图5.2 基本量纲与基础物理量数量关系图 2）定理描述 5. 性质定理五 1）名词解释 2）定理描述（5.8）（5.9）（5.10）（5.11） 5.3.2 性质推论 1. 推论一 2. 推论二 3. 推论三 4. 推论四 5. 推论五 5.3.3 判定定理 5.3.4 相似定理的配合关系 5.4 量纲分析 5.4.1 量纲的基本性质 常用物理量及物理常数的
33、量纲 量纲具有以下的性质： 1）两个物理量相等，是指不仅数值相等，而且量纲也要相同。 2）两个同量纲参数的比是无量纲参数，其值不随所取单位的大小而变。 3）一个完整的物理方程式中，各项的量纲必须相同，因此方程才能用加、减并用等号联系起来，这一性质称为量纲和谐。 比如，在 中，只有各项的量纲相同，该方程才能成立。表5.1.tif 4）组合量纲可以和基本量纲组成无量纲组合，基本量纲之间不能组成无量纲组合。一个组合量纲与其他量纲至少能够组成一个无量纲组合。 5.4.2 基础物理量的条件 5.4.3 量纲分析举例（5.12）（5.13）（5.14）在绝对系统中，用基本量纲来表示这些量的量纲：（5.15
34、）（5.16）5.5 模型设计1. 确定影响结构性能的物理量2. 确定基础物理量（5.17）（5.18）（5.19）3. 写出量纲矩阵4. 求出相似准则（5.20）1. 根据性质定理三，确定相似指数（5.21）（5.22） 2. 根据试验材料和试验能力来确定设计试件尺寸 3. 根据相似指数，确定相似常数（5.23）（5.24）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 6.3.1 统计分析的概念 1. 平均值 （1）算术平均值 （2）几何平均值 （3）加权平均值 2. 标准差（6.1）（6.2）（6.3）（6.4）3. 变异系数4. 随机变量和概
35、率分布（6.5）（6.6）图6.1 频率直方图和累计频率图 正态分布 概率密度分布函数为： 其分布函数为：（6.7）（6.8）图6.2 正态分布密度函数图 6.3.2 误差的分类 1. 系统误差 2. 随机误差 3. 过失误差（6.9）（6.10）（6.11） 6.3.3 误差计算 误差的平均值为： 误差的标准值为： 变异系数为：（6.12）（6.13）（6.14） 6.3.4 误差传递 （1） 代数和 （2） 乘法（6.15）（6.16）（6.17）（3） 除法（4） 幂函数（5） 对数（6.18） 6.3.5 误差的检验 1. 系统误差的发现和消除 2. 随机误差 通常认为随机误差服从正态
36、分布，它的分布密度函数为： 表6.1 与某一误差范围对应的概率（6.19） 3. 异常数据的舍弃 常用的判别范围和鉴别方法如下： （1） 3方法。 （2）肖维纳（Chauvenet）方法。 （3）格拉布斯（Grubbs）方法。 下面以例题的形式加以说明： 【例题】测定一批构件的承载能力，得4 520、4 460、4 610、4 540、4 550、4 490、4 680、4 460、4 500、4 830（单位：N m），问其中是否包含过失误差？（6.20）【解】求平均值：（1）按3准则，如果符合 则认为 包括过失误差而把它剔除，因为 所以,数据4 830应保留。 （2）按肖维纳（Chauve
37、net）准则方法，如果符 合 则认为 包括过失误差而把它剔除，因为n=10，查表6.2得 所以,数据4 830应剔除。 （3）按格拉布斯（Grubbs）准则方法，如果符合 则认为 包括过失误差而把它剔除，因为n=10，取=0.05，查表6.3得 所以,数据4 830应剔除。 若取=0.01，查表6.3得 所以,数据4 830应保留。 6.4 数据的表达 6.4.1 表格方式 表6.4 设计应力状态下各试件的承载力及挠度 6.4.2 图像方式 1. 曲线图 下面介绍三点滑动平均法的计算式： 2. 形态图 3. 直方图和馅饼形图图6.3 圆形截面预应力木梁荷载-挠度曲线图6.4 矩形截面预应力木梁
38、荷载-挠度曲线 6.4.3 函数方式 1. 确定函数形式（6.22） 2. 求函数表达式的系数 （1）回归分析。（6.23）（6.24）（6.25） （2）一元线性回归分析。 相对的偏差平方之和Q为：（6.26）（6.27）（6.28）（6.29） （3）一元非线性回归分析。 （4）多元线性回归分析。 （5）系统识别方法。（6.30）（6.31） 6.5 学术论文写作格式 6.5.1 试验研究的特点 1. 试验研究的含义 2. 试验研究的共性 6.5.2 论文的组成及其功能 6.5.3 主体的组成及其功能 1. 引言部分 2. 正文部分 3. 结论部分 主要功能 标题形式 主要内容 6.5.4
39、 正文的组成及其功能 1. 试验概况 主要功能 标题形式 主要内容 （1）试验材料。 （2）试件制作。 （3）试验方法。 （4）试验装置。 （5）试验技术。 2. 试验结果 主要功能 标题形式 主要内容 表现方式 叙述手法 3. 结果分析 主要功能 标题形式 主要内容 6.5.5 论文写作格式小结 图6.5 科技期刊学术论文的结构组成关系示意图 6.5.6 论文结构特点分析实例 题目 署名 提要 关键词 1 前 言 2 试验概况图6.6 雀替构造示意图 图6.7 试验装置示意图1.瓜柱 2.雀替 3.顺水梁 1.顺水梁 2.雀替 3.百分表 4.应变片 3 试验结果图6.8 雀替顺水梁力-应力
40、关系图图6.9 雀替顺水梁力-挠度关系图 4 结果分析 4.1 两类试件的传统设计计算方法图6.10 试件计算简图普通顺水梁：雀替顺水梁：（1）（2）图6.11 雀替梁变形示意图 4.2 雀替对结构性能影响的定性分析图6.12 雀替拱形成分析示意图 5 雀替构造 6 结语图6.13 雀替构造详图1.檩条 2.上雀替 3.瓜柱4.下雀替 5.顺水梁 表6.9 雀替的正确构造和错误构造比较表第7章结构试验科研示例 试验1 钢筋混凝土连续梁调幅限值的试验研究 一、试验目的 二、试件设计图7.1 截面尺寸及加载图形表7.1 试件一览表图7.2 两跨连续梁试件配筋图 三、试件制作 四、仪表布置图7.3
41、仪器仪表布置图图7.4 支座及加载装置 五、试件支座、安装及加载 六、试验结果 1. 破坏特征与极限承能力图7.5 裂缝分布及破坏形态图图7.6 荷载-弯矩（P-M）曲线 2.测试记录 图7.7 荷载-挠度（P-）曲线图7.8 荷载-裂缝宽度（P-c）曲线图7.9 荷载-钢筋应变（P-g）曲线图7.10 荷载-混凝土压应变（P-h）曲线图7.11 使用荷载下的裂缝宽度-弯矩幅值（c-）关系图7.12压区高度系数-弯矩调幅值（-）关系 七、试验结果分析（略） 试验2 框筒结构动力分析方法的模型试验研究 一、试验目的及试验内容 1. 试验目的 2. 试验内容 二、试件及仪表布置 三、试验步骤图7.
42、13 仪器仪表布置图图7.14 顶层自谱 四、试验数据处理及结果 1. 自振频率图7.15 各阶振型 2. 振型（a）模型简图 （b）输入白噪声时各层对底层的传递函数 （c）输入El-centrol波后各层加速度7.16 底层输入白噪声时各层对底层的传递函数和相位图7.17 阻尼比的确定 3. 确定模态阻尼比 4. 输入地震波后结构的反应 5. 地震荷载下的动力反应（略） 五、试验结果分析（略） 试验3 砖砌体伺服加载器周期性动力加载试验研究 一、试验目的 二、试件设计与制作图7.18 无筋砖砌体试件三、试验装置四、加载制度五、试验结果1. 强度指标2. 滞回环特性 3. 骨架曲线 六、结果分析（略）图7.19 不同周期荷载作用下墙体的滞回曲线图7.20 墙体试验的骨架曲线
