ch建筑结构试验设计实用实用教案

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1、2024/7/251“结构试验结构试验”这门科学的任务就是在结构物或试验对象（实物这门科学的任务就是在结构物或试验对象（实物或模型或模型(mxng)）上，使用仪器设备为工具，利用各种实验）上，使用仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载（重力、机械扰动力、地震力、风力技术为手段，在荷载（重力、机械扰动力、地震力、风力）或其他因素（温度、变形）作用下，通过量测与结构工作性能或其他因素（温度、变形）作用下，通过量测与结构工作性能有关的各种参数（变形、挠度、应变、振幅、频率有关的各种参数（变形、挠度、应变、振幅、频率）从强度）从强度（稳定）刚度和抗裂性以及结构实际破坏形态来判明建筑结构（稳定）

2、刚度和抗裂性以及结构实际破坏形态来判明建筑结构的实际工作性能，估计结构的承载能力，确定结构对使用要求的实际工作性能，估计结构的承载能力，确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论。的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论。二、结构二、结构(jigu)试验试验任务任务第第2页页/共共66页页第1页/共66页第一页，共67页。2024/7/252三、结构三、结构(jigu)试验试验室管理制度室管理制度试验室性质试验室性质(xngzh)与职责与职责试验室必备基本条件试验室必备基本条件试验室管理制度试验室管理制度试验室安全管理试验室安全管理第第3页页/共共66页页第2页/共66页第

3、二页，共67页。2024/7/253四、结构四、结构(jigu)试验数试验数据处理据处理工程质量数据的统计特征量分为工程质量数据的统计特征量分为(fn wi)两类：两类：一类表示统计数据的差异性，即工程质量的波动性，主要一类表示统计数据的差异性，即工程质量的波动性，主要有极差、标准偏差、变异系数等；有极差、标准偏差、变异系数等；一类是表示统计数据的规律性，主要有算术平均值、中位一类是表示统计数据的规律性，主要有算术平均值、中位数、加权平均值等。数、加权平均值等。第第4页页/共共66页页第3页/共66页第三页，共67页。2024/7/254四、结构四、结构(jigu)试验数试验数据处理据处理第第

4、5页页/共共66页页第4页/共66页第四页，共67页。2024/7/255四、结构四、结构(jigu)试验数试验数据处理据处理第第6页页/共共66页页第5页/共66页第五页，共67页。2024/7/256四、结构四、结构(jigu)试验数试验数据处理据处理第第7页页/共共66页页第6页/共66页第六页，共67页。2024/7/257五、结构试验五、结构试验(shyn)常用仪器常用仪器与设备与设备线位移线位移(wiy)传感传感器器线位移传感器（简称位移传感器）可用来测量线位移传感器（简称位移传感器）可用来测量(cling)结构的结构的位移；位移；常用的位移传感器有机械式百分表、电子百分表、滑阻式

5、传感器常用的位移传感器有机械式百分表、电子百分表、滑阻式传感器和差动电感式传感器，工作原理是用一可滑动的测杆去击感受线位和差动电感式传感器，工作原理是用一可滑动的测杆去击感受线位移，然后把这个位移量用各种方法转换成表盘读数或各种电量。移，然后把这个位移量用各种方法转换成表盘读数或各种电量。第第8页页/共共66页页第7页/共66页第七页，共67页。2024/7/258裂缝裂缝(li fng)测量仪器测量仪器结构试验中，结构或构件的裂缝发生和发展，裂缝的位置和分布，结构试验中，结构或构件的裂缝发生和发展，裂缝的位置和分布，长度和宽度，是反映结构性能的重要指标。特别是混凝土结构、砌长度和宽度，是反映

6、结构性能的重要指标。特别是混凝土结构、砌体结构等脆性材料组成的结构，裂缝测量体结构等脆性材料组成的结构，裂缝测量(cling)是一项必要是一项必要的测量的测量(cling)项目。项目。第第9页页/共共66页页第8页/共66页第八页，共67页。2024/7/259压力压力(yl)传感器传感器结构试验中，力传感器和压力结构试验中，力传感器和压力(yl)传感器是用来测量对结构传感器是用来测量对结构（试件）的作用力（荷载）、支座反力等。力传感器和压力（试件）的作用力（荷载）、支座反力等。力传感器和压力(yl)传感器主要有机械式和电测式两类。传感器主要有机械式和电测式两类。第第10页页/共共66页页第9

7、页/共66页第九页，共67页。2024/7/2510测振传感器测振传感器测振传感器是指将机械量转换为与之成比例的电量的机电转换装测振传感器是指将机械量转换为与之成比例的电量的机电转换装置。从工作原理上看，振动传感器总是可分为两个置。从工作原理上看，振动传感器总是可分为两个(lin )组成部分，即机械接收部分与机电转换部分。组成部分，即机械接收部分与机电转换部分。第第11页页/共共66页页第10页/共66页第十页，共67页。2024/7/2511建筑结构测试技术(jsh)第二章 建筑结构试验设计城市建设与管理城市建设与管理(gunl)学院学院School of Urban Constructio

8、n and Management 第第12页页/共共66页页第11页/共66页第十一页，共67页。2024/7/2512一、结构试验一、结构试验(shyn)设计概设计概述述第第13页页/共共66页页第12页/共66页第十二页，共67页。2024/7/2513二、结构二、结构(jigu)试验的一试验的一般程序般程序研究性试验研究性试验(shyn)的工作程序的工作程序第第14页页/共共66页页第13页/共66页第十三页，共67页。2024/7/2514检验性试验检验性试验(shyn)的工作程序的工作程序检验性试验的设计，因为试件往往是某一具体结构，一般不存检验性试验的设计，因为试件往往是某一具体结

9、构，一般不存在试件设计和制作问题，但需要收集和研究该试件设计的原始在试件设计和制作问题，但需要收集和研究该试件设计的原始资料、设计计算书和施工资料、设计计算书和施工(sh gng)文件等，并应对构件进行文件等，并应对构件进行实地考察，检查结构的设计和施工实地考察，检查结构的设计和施工(sh gng)质量状况，最后质量状况，最后根据检验的目的要求制订试验计划。根据检验的目的要求制订试验计划。第第15页页/共共66页页第14页/共66页第十四页，共67页。2024/7/2515鉴定性试验鉴定性试验(shyn)的工作程序的工作程序对已建结构物作技术对已建结构物作技术鉴定时需要了解该结鉴定时需要了解该

10、结构物在使用期限内是构物在使用期限内是否遭受过严重否遭受过严重(ynzhng)损伤、损伤、地震、爆炸或火灾等地震、爆炸或火灾等损害，根据初步调查损害，根据初步调查情况成立专门的鉴定情况成立专门的鉴定机构，组织有关技术机构，组织有关技术人员拟定试验方案和人员拟定试验方案和鉴定计划。鉴定计划。第第16页页/共共66页页第15页/共66页第十五页，共67页。2024/7/2516三、结构试验三、结构试验(shyn)荷载设计荷载设计试验加载制度试验加载制度(zhd)与荷与荷载图式设计载图式设计试验试验(shyn)加载制度加载制度试验加载制度是指结构试验进行期间控制荷载与加载时间的关系。试验加载制度是指

11、结构试验进行期间控制荷载与加载时间的关系。包括加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和包括加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加载卸载循环的次数等。加载卸载循环的次数等。结构构件的承载能力和变形性质与其所受荷载作用的时间特结构构件的承载能力和变形性质与其所受荷载作用的时间特征有关。不同性质的试验必须根据试验的要求制订不同的加载征有关。不同性质的试验必须根据试验的要求制订不同的加载制度。对于结构静力试验一般采用包括预加载、标准荷载和破制度。对于结构静力试验一般采用包括预加载、标准荷载和破坏荷载等三个阶段的一次单调静力加载。坏荷载等三个阶段的一次单调静力加载。混凝土构件

12、混凝土构件混凝土结构试验方法标准混凝土结构试验方法标准结构抗震试验结构抗震试验建筑抗震试验方法规程建筑抗震试验方法规程第第17页页/共共66页页第16页/共66页第十六页，共67页。2024/7/2517试验荷载图式试验荷载图式(t sh)选择与选择与设计设计试验荷载图式要根据试验目的来决定。试验时的荷载应该使结构试验荷载图式要根据试验目的来决定。试验时的荷载应该使结构处于某一种实际处于某一种实际(shj)可能的最不利的工作情况。可能的最不利的工作情况。试验时荷载的图式要与结构设计计算的荷载图式一样。这时，结试验时荷载的图式要与结构设计计算的荷载图式一样。这时，结构的工作和其实际构的工作和其实

13、际(shj)情况最为接近。情况最为接近。在不影响结构的工作和试验成果分析的前提下，由于受试验条件在不影响结构的工作和试验成果分析的前提下，由于受试验条件的限制和为了加载的方便，改变加载的图式。的限制和为了加载的方便，改变加载的图式。 例如，当试验承受均布荷载的梁或屋架时，为了试验的方便和例如，当试验承受均布荷载的梁或屋架时，为了试验的方便和减少加载用的荷载量，常用几个集中荷载来代替均布荷载，但是减少加载用的荷载量，常用几个集中荷载来代替均布荷载，但是集中荷载的数量与位置应尽可能的符合均布荷载所产生的内力值，集中荷载的数量与位置应尽可能的符合均布荷载所产生的内力值，由于集中荷载可以很方便地用少数

14、几个液压加载器或杠杆产生，由于集中荷载可以很方便地用少数几个液压加载器或杠杆产生，这样不仅简化了试验装置，还可以大大减轻试验加载的劳动量。这样不仅简化了试验装置，还可以大大减轻试验加载的劳动量。采用这样的方法时，试验荷载的大小要根据相应等效条件换算得采用这样的方法时，试验荷载的大小要根据相应等效条件换算得到，因此叫做等效荷载。到，因此叫做等效荷载。第第18页页/共共66页页第17页/共66页第十七页，共67页。2024/7/2518试验试验(shyn)加加载装置设计载装置设计按照结构试验时结构构件按照结构试验时结构构件(gujin)在空间就位型式的不同，可在空间就位型式的不同，可以有正位、异位

15、和原位试验等几种方案。以有正位、异位和原位试验等几种方案。结构正位结构正位(zhn wi)试验试验正位试验加载装置是结构试验中最常见的型式。正位试验时，正位试验加载装置是结构试验中最常见的型式。正位试验时，结构构件的受压区在上，受拉区在下，结构自重和它所承受的结构构件的受压区在上，受拉区在下，结构自重和它所承受的外荷载作用在同一垂直平面内，由于正位试验符合实际受力状外荷载作用在同一垂直平面内，由于正位试验符合实际受力状态，所以应优先采用。态，所以应优先采用。第第19页页/共共66页页第18页/共66页第十八页，共67页。2024/7/2519结构异位结构异位(y wi)试验试验异位试验是在结构

16、构件安装位置与实际工作状态不相一致的异位试验是在结构构件安装位置与实际工作状态不相一致的情况情况(qngkung)下进行的试验。按照构件在空间位置的不下进行的试验。按照构件在空间位置的不同，又可分为反位试验和卧位试验。同，又可分为反位试验和卧位试验。结构结构(jigu)反反位试验位试验反位试验正好与正位试验在空间位置上相差反位试验正好与正位试验在空间位置上相差180度，构件的度，构件的受拉区在上，受压区在下部，这种装置试验时便于观测受拉区受拉区在上，受压区在下部，这种装置试验时便于观测受拉区的裂缝。的裂缝。 在实验室内用液压加载器对结构作多点加载时，加载器活塞在实验室内用液压加载器对结构作多点

17、加载时，加载器活塞向上对构件施加荷载，而反作用力直接由试验台座平衡，因此向上对构件施加荷载，而反作用力直接由试验台座平衡，因此可以简化和减少加载装置，但外荷载首先要抵消构件自重。可以简化和减少加载装置，但外荷载首先要抵消构件自重。第第20页页/共共66页页第19页/共66页第十九页，共67页。2024/7/2520第第21页页/共共66页页第20页/共66页第二十页，共67页。2024/7/2521结构结构(jigu)卧位试验卧位试验卧位试验与正位试验在空间位置上相差卧位试验与正位试验在空间位置上相差90度，试验时，构件平卧，度，试验时，构件平卧，平行于地面，这特别适合于跨大矢高的屋架和高大的

18、柱子试验。平行于地面，这特别适合于跨大矢高的屋架和高大的柱子试验。试件平卧后，可以降低试验的高度，简化试验加载装置，便于试件平卧后，可以降低试验的高度，简化试验加载装置，便于(biny)试验观测，可以解决现场试验加载装置的困难。试验观测，可以解决现场试验加载装置的困难。第第22页页/共共66页页第21页/共66页第二十一页，共67页。2024/7/2522第第23页页/共共66页页第22页/共66页第二十二页，共67页。2024/7/2523结构试验结构试验(shyn)观测设观测设计计测试测试(csh)方方案的拟定案的拟定在进行结构试验时，为了对结构物或试件在荷载作用下的实际在进行结构试验时，

19、为了对结构物或试件在荷载作用下的实际工作有全面的了解，为了真实而正确地反映工作有全面的了解，为了真实而正确地反映(fnyng)结构的结构的工作，这就要求利用各种仪器设备量测出结构反应的某些参数，工作，这就要求利用各种仪器设备量测出结构反应的某些参数，为分析结构工作提供科学依据。因此在正式试验前，应拟定测为分析结构工作提供科学依据。因此在正式试验前，应拟定测试方案。试方案。测试方案通常包括有以下几个内容：测试方案通常包括有以下几个内容：按整个试验目的要求，确定试验测试的项目；按整个试验目的要求，确定试验测试的项目；按确定的量测项目要求，选择测点位置；按确定的量测项目要求，选择测点位置；选择测试仪

20、器和测定方法。选择测试仪器和测定方法。第第24页页/共共66页页第23页/共66页第二十三页，共67页。2024/7/2524观测观测(gunc)项目的确定项目的确定结构在荷载作用下的各种变形可以分成两类：结构在荷载作用下的各种变形可以分成两类：一类是反映结构的整体一类是反映结构的整体(zhngt)工作状况，如梁的挠度、转角、工作状况，如梁的挠度、转角、支座偏移等，叫做整体支座偏移等，叫做整体(zhngt)变形；变形；另一类是反映结构的局部工作状况，如应变、裂缝、钢筋滑移等，叫另一类是反映结构的局部工作状况，如应变、裂缝、钢筋滑移等，叫做局部变形。做局部变形。在确定试验的观测项目时，首先应该在

21、确定试验的观测项目时，首先应该(ynggi)考虑反映结构整体考虑反映结构整体工作和全貌的整体变形。工作和全貌的整体变形。第第25页页/共共66页页第24页/共66页第二十四页，共67页。2024/7/2525测点选择测点选择(xunz)在满足试验目的前提下，测点还是宜少不宜多，这样不仅可以节在满足试验目的前提下，测点还是宜少不宜多，这样不仅可以节省仪器设备，避免人力浪费，而且省仪器设备，避免人力浪费，而且(r qi)使试验工作重点突出，使试验工作重点突出，精力集中，提高效率和保证质量。精力集中，提高效率和保证质量。任何一个测点的布置都应该是有目的的，服从于结构分析的需要，任何一个测点的布置都应

22、该是有目的的，服从于结构分析的需要，更不应错误地为了追求数量而不切实际地盲目设置测点。更不应错误地为了追求数量而不切实际地盲目设置测点。在测量工作之前，应该利用已知的力学和结构理论对结构进行初在测量工作之前，应该利用已知的力学和结构理论对结构进行初步估算，然后合理的布置测量点位，力求减少试验工作量而尽可步估算，然后合理的布置测量点位，力求减少试验工作量而尽可能获得必要的数据资料。能获得必要的数据资料。测点的位置必须要有代表性，以便于分析和计算。测点的位置必须要有代表性，以便于分析和计算。在测量工作中，为了保证测量数据的可靠性；还应该布置一定数在测量工作中，为了保证测量数据的可靠性；还应该布置一

23、定数量的校核性测点。量的校核性测点。第第26页页/共共66页页第25页/共66页第二十五页，共67页。2024/7/2526建筑结构测试(csh)技术第三章 建筑结构静载试验第第27页页/共共66页页第26页/共66页第二十六页，共67页。2024/7/2527一、建筑一、建筑(jinzh)结构荷结构荷载试验设备载试验设备荷载荷载(hzi)试验分类试验分类结构的自重；建筑物楼（屋）面的活荷载、雪荷载、灰载、施工荷结构的自重；建筑物楼（屋）面的活荷载、雪荷载、灰载、施工荷载等为直接作用的荷载。载等为直接作用的荷载。除了直接作用，一般情况下，尚有温度、收缩、支座沉降等间接作除了直接作用，一般情况下

24、，尚有温度、收缩、支座沉降等间接作用的荷载。用的荷载。结构试验结构试验(shyn)除极少数是在实际荷载下实测外，绝大多数是除极少数是在实际荷载下实测外，绝大多数是在模拟荷载条件下进行的。在模拟荷载条件下进行的。第第28页页/共共66页页第27页/共66页第二十七页，共67页。2024/7/2528加载要求加载要求(yoqi)在选择试验荷载和加载方法时，应满足下列几点要求：在选择试验荷载和加载方法时，应满足下列几点要求：选用试验荷载的图式应与结构设计计算的荷载图式所产生的内选用试验荷载的图式应与结构设计计算的荷载图式所产生的内力值相一致或基本接近；力值相一致或基本接近；荷载传力方式和作用点明确，

25、产生的荷载数值稳定，特别是静荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值稳定，特别是静力荷载要不随加载时间、外界环境和结构的变形而变化；力荷载要不随加载时间、外界环境和结构的变形而变化；荷载分级荷载分级(fn j)的分度值要满足试验量测的精度要求，加载的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备要有足够的强度储备；设备要有足够的强度储备；加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还必须按变加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还必须按变形条件来控制加载装置的设计，即尚必须满足刚度要求。防止形条件来控制加载装置的设计，即尚必须满足刚度要求。防止对试件产生卸荷作用而减轻了结构实际承担的荷载；对试

26、件产生卸荷作用而减轻了结构实际承担的荷载；加载设备必须操作方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，加载设备必须操作方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，又能适应同步加载或先后加载的不同要求。又能适应同步加载或先后加载的不同要求。第第29页页/共共66页页第28页/共66页第二十八页，共67页。2024/7/2529二、重力模拟二、重力模拟(mn)荷载设备荷载设备重力重力(zhngl)直直接加载设备接加载设备重物荷载可直接堆放于结构表面（如板的试验）形成均布荷重物荷载可直接堆放于结构表面（如板的试验）形成均布荷载，或置于荷载盘上通过载，或置于荷载盘上通过(tnggu)吊杆挂于结构上形成吊杆挂于

27、结构上形成集中荷载。集中荷载。第第30页页/共共66页页第29页/共66页第二十九页，共67页。2024/7/2530这类加载装置的优点是试验用的重物容易取得，并可重复使用，这类加载装置的优点是试验用的重物容易取得，并可重复使用，但加载过程但加载过程(guchng)中需要花费较大的劳动力。中需要花费较大的劳动力。第第31页页/共共66页页第30页/共66页第三十页，共67页。2024/7/2531利用水作为重力加载用的荷载装置利用水作为重力加载用的荷载装置(zhungzh)，是一个，是一个简易方便而且甚为经济的方案。对于大面积的平板试验，如简易方便而且甚为经济的方案。对于大面积的平板试验，如楼

28、面、平屋面等钢筋混凝土结构可以采用特殊的盛水装置楼面、平屋面等钢筋混凝土结构可以采用特殊的盛水装置(zhungzh)作为均布荷载直接加于结构表面。作为均布荷载直接加于结构表面。在现场试验水塔、水池、油库等特种结构时，水是最为理想的在现场试验水塔、水池、油库等特种结构时，水是最为理想的试验荷载，它不仅附合结构物的实际试验荷载，它不仅附合结构物的实际(shj)使用条件，而使用条件，而且还能检验结构的抗裂抗渗情况。且还能检验结构的抗裂抗渗情况。第第32页页/共共66页页第31页/共66页第三十一页，共67页。2024/7/2532重力间接重力间接(jin ji)加载设备加载设备利用重物利用重物(zh

29、n w)作集中荷载，会受到荷载量的限制，这作集中荷载，会受到荷载量的限制，这时可以利用杠杆将荷重放大后作用在结构上，不仅能扩大重力时可以利用杠杆将荷重放大后作用在结构上，不仅能扩大重力荷载的使用范围，而且还可减轻加载的劳动强度。荷载的使用范围，而且还可减轻加载的劳动强度。第第33页页/共共66页页第32页/共66页第三十二页，共67页。2024/7/2533第第34页页/共共66页页第33页/共66页第三十三页，共67页。2024/7/2534优点：设备简单，取材方便，荷载恒定，加载形式灵活。，优点：设备简单，取材方便，荷载恒定，加载形式灵活。，对持久荷载试验及进行刚度与裂缝的研究尤为合适。对

30、持久荷载试验及进行刚度与裂缝的研究尤为合适。缺点：荷载量不能很大，操作笨重而费工。此外，当采用重缺点：荷载量不能很大，操作笨重而费工。此外，当采用重力加载方式试验时，一旦结构力加载方式试验时，一旦结构(jigu)达到极限承载能力，达到极限承载能力，因荷重不能随结构因荷重不能随结构(jigu)变形而自动卸载，容易使结构变形而自动卸载，容易使结构(jigu)产生过大变形而倒塌。因此，安全保护措施应当足产生过大变形而倒塌。因此，安全保护措施应当足够重视。够重视。重力重力(zhngl)加加载系统的特点载系统的特点第第35页页/共共66页页第34页/共66页第三十四页，共67页。2024/7/2535三

31、、液压加载设备三、液压加载设备(shbi)液压加载的特点液压加载的特点(tdin)液压加载是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载方液压加载是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载方法。法。最大优点是利用油压使液压加载器（千斤顶）产生较大的荷载，最大优点是利用油压使液压加载器（千斤顶）产生较大的荷载，试验操作安全方便，特别试验操作安全方便，特别(tbi)是对于大型结构构件试验要求是对于大型结构构件试验要求荷载点数多，吨位大时更为合适。荷载点数多，吨位大时更为合适。电液伺服系统在试验加载设备中得到广泛应用后，为结构动力电液伺服系统在试验加载设备中得到广泛应用后，为结构动力试验模拟地震荷载

32、、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利试验模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条件，使动力加载技术发展到了一个新的高度。条件，使动力加载技术发展到了一个新的高度。第第36页页/共共66页页第35页/共66页第三十五页，共67页。2024/7/2536液压加载的特点液压加载的特点(tdin)液压加载是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载方法。液压加载是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载方法。最大优点是利用油压使液压加载器（千斤顶）产生较大的荷载，试最大优点是利用油压使液压加载器（千斤顶）产生较大的荷载，试验操作安全方便验操作安全方便(fngbin)，特别是对于大型

33、结构构件试验要求荷，特别是对于大型结构构件试验要求荷载点数多，吨位大时更为合适。载点数多，吨位大时更为合适。电液伺服系统在试验加载设备中得到广泛应用后，为结构动力试验电液伺服系统在试验加载设备中得到广泛应用后，为结构动力试验模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条件，使模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条件，使动力加载技术发展到了一个新的高度。动力加载技术发展到了一个新的高度。第第37页页/共共66页页第36页/共66页第三十六页，共67页。2024/7/2537液压加载器液压加载器液压加载器又称千斤顶，是液压加载设备中的一个主要部件。液压加载器又称千斤顶，是液

34、压加载设备中的一个主要部件。主要工作原理是用高压油泵将具有一定压力的液压油压入液主要工作原理是用高压油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加(shji)荷载。荷载。第第38页页/共共66页页第37页/共66页第三十七页，共67页。2024/7/2538液压加载系统液压加载系统(xtng)液压加载法中利用普通手动液压加载器配合加荷承力架和静液压加载法中利用普通手动液压加载器配合加荷承力架和静力试验台座使用，是最简单的一种加载方法。力试验台座使用，是最简单的一种加载方法。设备简单，作用力大，加载卸载安全可靠，与重力加载

35、法相设备简单，作用力大，加载卸载安全可靠，与重力加载法相比，可大大减轻比，可大大减轻(jinqng)笨重的体力劳动。笨重的体力劳动。但如要求多点加载时则需要多人同时操纵多台液压加载器，但如要求多点加载时则需要多人同时操纵多台液压加载器，这时难以做到同步加载卸载，尤其当需要恒载时更难以保持稳这时难以做到同步加载卸载，尤其当需要恒载时更难以保持稳压状态。所以，比较理想的加载方法是采用能够变荷的同步液压状态。所以，比较理想的加载方法是采用能够变荷的同步液压加载设备来进行试验。压加载设备来进行试验。第第39页页/共共66页页第38页/共66页第三十八页，共67页。2024/7/2539液压加载系统主要

36、是由储油箱、高压油泵、液压加载器、测液压加载系统主要是由储油箱、高压油泵、液压加载器、测力装置和各类阀门组成的操纵台通过高压油管连接组成。当力装置和各类阀门组成的操纵台通过高压油管连接组成。当使用液压加载系统在试验台座上或现场进行试验时尚必须配使用液压加载系统在试验台座上或现场进行试验时尚必须配置置(pizh)各种支承系统，来承受液压加载器对结构加载各种支承系统，来承受液压加载器对结构加载时产生的平衡力。时产生的平衡力。第第40页页/共共66页页第39页/共66页第三十九页，共67页。2024/7/2540大型大型(dxng)结结构试验机构试验机大型结构试验机是结构试大型结构试验机是结构试验室

37、内验室内(sh ni)进行大进行大型结构试验的专门设备，型结构试验的专门设备，比较典型的是结构长柱试比较典型的是结构长柱试验机，用以进行柱、墙板、验机，用以进行柱、墙板、砌体、节点与梁的受压与砌体、节点与梁的受压与受弯试验。试验机由液压受弯试验。试验机由液压操纵台、大吨位的液压加操纵台、大吨位的液压加载器和机架三部分组成。载器和机架三部分组成。第第41页页/共共66页页第40页/共66页第四十页，共67页。2024/7/2541地震地震(dzhn)模拟振动台模拟振动台第第42页页/共共66页页第41页/共66页第四十一页，共67页。2024/7/2542四、机械力与气压四、机械力与气压(qy)

38、加加载设备载设备吊链、卷扬机、绞车、花篮吊链、卷扬机、绞车、花篮(huln)螺丝、螺旋千斤顶及弹螺丝、螺旋千斤顶及弹簧等是机械力加载常用机具。簧等是机械力加载常用机具。第第43页页/共共66页页第42页/共66页第四十二页，共67页。2024/7/2543利用利用(lyng)气体压力对结构加载有两种方式：一种是利用气体压力对结构加载有两种方式：一种是利用(lyng)压缩空气加载；另一种是利用压缩空气加载；另一种是利用(lyng)抽真空产生负压抽真空产生负压对结构构件施加荷载。由于气压加载所产生的为均布荷载，所以，对对结构构件施加荷载。由于气压加载所产生的为均布荷载，所以，对于平板或壳体试验尤为

39、适合。于平板或壳体试验尤为适合。对于某些封闭结构，可以利用对于某些封闭结构，可以利用(lyng)真空泵抽真空的方法，造成真空泵抽真空的方法，造成内外压力差，即利用内外压力差，即利用(lyng)负压作用使结构受力。负压作用使结构受力。第第44页页/共共66页页第43页/共66页第四十三页，共67页。2024/7/2544五、五、惯性力加载惯性力加载也称为张拉突卸法。在结构也称为张拉突卸法。在结构(jigu)上拉一钢丝缆绳，使结上拉一钢丝缆绳，使结构构(jigu)变形而产生一个人为的初始强迫位移，然后突然变形而产生一个人为的初始强迫位移，然后突然释放，使结构释放，使结构(jigu)在静力平衡位置附

40、近作自由振动。对在静力平衡位置附近作自由振动。对于小模型则可采用悬挂的重物通过钢丝对模型施加水平拉力，于小模型则可采用悬挂的重物通过钢丝对模型施加水平拉力，剪断钢丝造成突然卸荷。剪断钢丝造成突然卸荷。初位移初位移(wiy)加载法加载法第第45页页/共共66页页第44页/共66页第四十四页，共67页。2024/7/2545也称突加荷载法。如利用摆锤或落重的方法使结构在瞬时内也称突加荷载法。如利用摆锤或落重的方法使结构在瞬时内受到水平或垂直的冲击，产生一个初速度，同时受到水平或垂直的冲击，产生一个初速度，同时(tngsh)使结构获得所需的冲击荷载。使结构获得所需的冲击荷载。初位移初位移(wiy)加

41、载法加载法第第46页页/共共66页页第45页/共66页第四十五页，共67页。2024/7/2546六、荷载六、荷载(hzi)试验支承设试验支承设备与台座备与台座试验荷载支承装置是满足试验荷载设计、实现荷载图式、结构受力试验荷载支承装置是满足试验荷载设计、实现荷载图式、结构受力和边界条件要求以及保证试验加载正常和边界条件要求以及保证试验加载正常(zhngchng)进行的关键进行的关键之一。之一。支座支座(zh zu)结构试验中的支座是支承结构、结构试验中的支座是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备，通常由支座和载图式的设备，通常由支座和支墩组成。支墩组成。支

42、座按作用方式不同有滚动铰支座按作用方式不同有滚动铰支座、固定铰支座、球铰支座支座、固定铰支座、球铰支座和刀口支座（固定铰支座的一和刀口支座（固定铰支座的一种特定形式）几种。种特定形式）几种。第第47页页/共共66页页第46页/共66页第四十六页，共67页。2024/7/2547第第48页页/共共66页页第47页/共66页第四十七页，共67页。2024/7/2548反力加载装置反力加载装置(zhungzh)目前常用的反力装置主要有反大墙、反力台座、门式刚架、反目前常用的反力装置主要有反大墙、反力台座、门式刚架、反力架和相应的各种组合类型，图为建筑抗震力架和相应的各种组合类型，图为建筑抗震(kng

43、zhn)试验方试验方法规程中建议的几种实验加载装置。法规程中建议的几种实验加载装置。第第49页页/共共66页页第48页/共66页第四十八页，共67页。2024/7/2549加载反力装置本身应当具有足够的刚度、承载力和整体稳定性，应当加载反力装置本身应当具有足够的刚度、承载力和整体稳定性，应当能够满足试件的受力状态和睦拟试件的实际边界条件。能够满足试件的受力状态和睦拟试件的实际边界条件。加载反力装置应当尽可能地作到结构简单、安装方便，以便加载反力装置应当尽可能地作到结构简单、安装方便，以便(ybin)缩短整个实验过程的周期。缩短整个实验过程的周期。第第50页页/共共66页页第49页/共66页第四

44、十九页，共67页。2024/7/2550抗弯大梁式台座抗弯大梁式台座(ti zu)和空间桁和空间桁架式台座架式台座(ti zu)在预制品构件厂和小型的结构在预制品构件厂和小型的结构(jigu)试验室中，由于缺少大型的试验室中，由于缺少大型的试验台座，可以采用抗弯大梁式或空间桁架式台座来满足中小型构件试验台座，可以采用抗弯大梁式或空间桁架式台座来满足中小型构件试验或混凝土制品检验的要求。试验或混凝土制品检验的要求。第第51页页/共共66页页第50页/共66页第五十页，共67页。2024/7/2551现场试验荷载现场试验荷载(hzi)的装置的装置由于受到施工运输条件的限制，对于一些跨度较大的屋架，

45、由于受到施工运输条件的限制，对于一些跨度较大的屋架，吨位较重的吊车梁等构件，经常要求在施工现场解决试验问题，吨位较重的吊车梁等构件，经常要求在施工现场解决试验问题，为此试验工作人员就必须要考虑适于现场试验的加载装置。从为此试验工作人员就必须要考虑适于现场试验的加载装置。从实践证明，现场试验装置的主要矛盾是液压加载器加载所产生实践证明，现场试验装置的主要矛盾是液压加载器加载所产生的反力如何平衡的问题，也就是要设计一个能够代替静力试验的反力如何平衡的问题，也就是要设计一个能够代替静力试验台座的荷载台座的荷载(hzi)平衡装置。平衡装置。在工地现场广泛采用的是平衡重式的加载装置，其工作原理在工地现场

46、广泛采用的是平衡重式的加载装置，其工作原理与前述固定试验设备中利用抗弯大梁或试验台座一样，即利用与前述固定试验设备中利用抗弯大梁或试验台座一样，即利用平衡重来承受与平衡由液压加载器加载所产生的反力。平衡重来承受与平衡由液压加载器加载所产生的反力。第第52页页/共共66页页第51页/共66页第五十一页，共67页。2024/7/2552第第53页页/共共66页页第52页/共66页第五十二页，共67页。2024/7/2553建筑结构(jigu)测试技术第四章 构件试验第第54页页/共共66页页第53页/共66页第五十三页，共67页。2024/7/2554一、受弯构件一、受弯构件(gujin)试验试验

47、整体整体(zhngt)变变形量测形量测受弯构件试验时，量测结构最大挠度作为控制整体变形的依据，为此，受弯构件试验时，量测结构最大挠度作为控制整体变形的依据，为此，除应在跨中或挠度最大的部位除应在跨中或挠度最大的部位(bwi)量测位移外，还应同时量测支量测位移外，还应同时量测支座的沉降或压缩变形。座的沉降或压缩变形。对于受弯构件，应在跨中或挠度最大部位对于受弯构件，应在跨中或挠度最大部位(bwi)截面处的中轴线上截面处的中轴线上量测结构最大挠度见量测结构最大挠度见第第55页页/共共66页页第54页/共66页第五十四页，共67页。2024/7/2555对于宽度大于对于宽度大于600mm的受弯构件，

48、挠度测点应沿构件中轴线两的受弯构件，挠度测点应沿构件中轴线两侧侧(lin c)对称布置，对具有边肋的单向板，除应量测构件边对称布置，对具有边肋的单向板，除应量测构件边肋挠度外，还应量测板宽度中央的最大挠度。肋挠度外，还应量测板宽度中央的最大挠度。对于有固端联结的悬臂式结构，应量测自由端的位移和支座沉对于有固端联结的悬臂式结构，应量测自由端的位移和支座沉降及支座截面处转动所产生的角位移，量测支座沉降及转动的测降及支座截面处转动所产生的角位移，量测支座沉降及转动的测点应布置在支座截面的位置。点应布置在支座截面的位置。对于双向板，挠度测点应沿两个跨度对于双向板，挠度测点应沿两个跨度(kud)方向或对

49、角线方向方向或对角线方向的跨中或挠度最大的部位布置。的跨中或挠度最大的部位布置。第第56页页/共共66页页第55页/共66页第五十五页，共67页。2024/7/2556挠度挠度(nod)曲线量测曲线量测受弯构件挠度曲线是检验结构刚度及整体工作性能的重要标志。结构构受弯构件挠度曲线是检验结构刚度及整体工作性能的重要标志。结构构件在荷载作用下任何部位的异常变化或局部破坏，均可在挠度曲线中得件在荷载作用下任何部位的异常变化或局部破坏，均可在挠度曲线中得到反映。到反映。量测挠度曲线的测点应沿构件跨度方向布置，当利用有限差分法原则求量测挠度曲线的测点应沿构件跨度方向布置，当利用有限差分法原则求解挠度曲线

50、而要求布置的测点数目以能求得三阶导数为原则时，测点数解挠度曲线而要求布置的测点数目以能求得三阶导数为原则时，测点数目不应少于五点（包括量测支座沉降和压缩变形的测点）。对于目不应少于五点（包括量测支座沉降和压缩变形的测点）。对于(duy)跨度大于跨度大于6m 的构件，测点数还应适当增加。的构件，测点数还应适当增加。第第57页页/共共66页页第56页/共66页第五十六页，共67页。2024/7/2557局部局部(jb)变形量测变形量测对于受弯构件，应首先在弯矩最大的截面沿截面高度布置测点，对于受弯构件，应首先在弯矩最大的截面沿截面高度布置测点，当只要求量测弯矩产生的最大应力时，应在截面的最大纤维的

51、边当只要求量测弯矩产生的最大应力时，应在截面的最大纤维的边缘布点，由最大拉压应变确定最简单的应力分布规律。缘布点，由最大拉压应变确定最简单的应力分布规律。对于钢筋混凝土，由于不同的工作条件与受力状态对于钢筋混凝土，由于不同的工作条件与受力状态(zhungti)，截面上应力变化较大，当要量测沿截面高度应力，截面上应力变化较大，当要量测沿截面高度应力应变分布规律和截面上中和轴位置时，因截面应力不是按直线规应变分布规律和截面上中和轴位置时，因截面应力不是按直线规律分布，测点沿截面高度不宜少于五点。律分布，测点沿截面高度不宜少于五点。第第58页页/共共66页页第57页/共66页第五十七页，共67页。2

52、024/7/2558对于受弯构件中同时受弯矩和剪力作用的截面需要量测主应力大小和对于受弯构件中同时受弯矩和剪力作用的截面需要量测主应力大小和方向及剪应力分布时，应在该截面布置三向应变方向及剪应力分布时，应在该截面布置三向应变(yngbin)测点组成测点组成的的45或或60的应变的应变(yngbin)网格，由三个方向的应变网格，由三个方向的应变(yngbin)值值经应变经应变(yngbin)分析或应变分析或应变(yngbin)圆图解法求得主应力大小圆图解法求得主应力大小和方向及剪应力的分布。和方向及剪应力的分布。第第59页页/共共66页页第58页/共66页第五十八页，共67页。2024/7/25

53、59二、压杆、柱静载试验二、压杆、柱静载试验(shyn)试件安装试件安装(nzhung)和加载和加载方法方法柱是建筑物中的基本承重构件，它实质上是一个中心或偏心受柱是建筑物中的基本承重构件，它实质上是一个中心或偏心受压的基本构件，在实际工程压的基本构件，在实际工程(gngchng)中钢筋混凝土柱大多中钢筋混凝土柱大多数是偏心受压构件。数是偏心受压构件。对于柱和压杆试验可以采用正位或卧位试验的安装和加载方案。在对于柱和压杆试验可以采用正位或卧位试验的安装和加载方案。在有大型结构试验机条件时，试件可在长柱试验机上进行试验，也可有大型结构试验机条件时，试件可在长柱试验机上进行试验，也可以利用静力试验

54、台座上的大型荷载支承设备和液压加载系统配合进以利用静力试验台座上的大型荷载支承设备和液压加载系统配合进行试验，但对于高大的柱子正位试验时安装和观测均较费力，这时行试验，但对于高大的柱子正位试验时安装和观测均较费力，这时可以改用卧位试验方案比较安全，但安装就位和加载装置往往又比可以改用卧位试验方案比较安全，但安装就位和加载装置往往又比较复杂，同时在试验中要考虑卧位时结构自重所产生的影响。较复杂，同时在试验中要考虑卧位时结构自重所产生的影响。第第60页页/共共66页页第59页/共66页第五十九页，共67页。2024/7/2560第第61页页/共共66页页第60页/共66页第六十页，共67页。202

55、4/7/2561试验项目试验项目(xingm)和和测点布置测点布置压杆与柱的试验一般观测其破坏荷载；各级荷载下的侧向压杆与柱的试验一般观测其破坏荷载；各级荷载下的侧向(c xin)挠度值及变形曲线；控制截面或区域的应力变化规律以及裂缝开展情况。挠度值及变形曲线；控制截面或区域的应力变化规律以及裂缝开展情况。试件的挠度是由布置在受拉边的百分表或挠度计进行量测，与受弯构试件的挠度是由布置在受拉边的百分表或挠度计进行量测，与受弯构件相似，除了量测中点最大的挠度值外，可用侧向件相似，除了量测中点最大的挠度值外，可用侧向(c xin)五点布置五点布置法量测挠度曲线。对于正位试验的长柱它的侧向法量测挠度曲

56、线。对于正位试验的长柱它的侧向(c xin)变位可用经变位可用经纬仪观测。纬仪观测。第第62页页/共共66页页第61页/共66页第六十一页，共67页。2024/7/2562三、薄壳结构三、薄壳结构(jigu)静载试静载试验验试件安装试件安装(nzhung)薄壳和网架结构是工程结构中比较特殊的结构，一般适用于大跨薄壳和网架结构是工程结构中比较特殊的结构，一般适用于大跨度公共建筑。近年我国各地兴建度公共建筑。近年我国各地兴建(xngjin)的体育馆工程，多的体育馆工程，多数采用大跨度钢网架结构。对于这类大跨度新结构的应用，一般数采用大跨度钢网架结构。对于这类大跨度新结构的应用，一般都须进行大量的试

57、验研究工作。都须进行大量的试验研究工作。薄壳和网架结构都是平面面积较大的空间结构。薄壳结构不论是筒壳、薄壳和网架结构都是平面面积较大的空间结构。薄壳结构不论是筒壳、扁壳或者扭壳等，一般均有侧边构件，其支承方式可类似双向板一样，扁壳或者扭壳等，一般均有侧边构件，其支承方式可类似双向板一样，有四角支承或四边支承，这时结构支承可由固定铰、活动铰及滚轴等组有四角支承或四边支承，这时结构支承可由固定铰、活动铰及滚轴等组成。成。第第63页页/共共66页页第62页/共66页第六十二页，共67页。2024/7/2563试件安装试件安装(nzhung)薄壳结构是空间受力体系，在一定的曲面形式下，壳体弯矩薄壳结构

58、是空间受力体系，在一定的曲面形式下，壳体弯矩很小，荷载很小，荷载(hzi)主要靠轴向力承受。壳体结构由于具有较主要靠轴向力承受。壳体结构由于具有较大的平面尺寸，所以单位面积上荷载大的平面尺寸，所以单位面积上荷载(hzi)量不会太大，一量不会太大，一般情况下可以用重力直接加载，将荷载般情况下可以用重力直接加载，将荷载(hzi)分垛铺设于壳分垛铺设于壳体表面；也可以通过壳面预留的洞孔直接悬吊荷载体表面；也可以通过壳面预留的洞孔直接悬吊荷载(hzi)，并可在壳面上用分配梁系统施加多点集中荷载并可在壳面上用分配梁系统施加多点集中荷载(hzi)。在双。在双曲扁壳或扭壳试验中可用特制的三角加载架代替分配梁

59、系统，曲扁壳或扭壳试验中可用特制的三角加载架代替分配梁系统，在三角架的形心位置上通过壳面预留孔用钢丝悬吊荷重，为适在三角架的形心位置上通过壳面预留孔用钢丝悬吊荷重，为适应壳面各点曲率变化，三角架的三个支点可用螺栓调节高度。应壳面各点曲率变化，三角架的三个支点可用螺栓调节高度。为了加载方便，也可以通过壳面预留孔洞设置吊杆而在壳体为了加载方便，也可以通过壳面预留孔洞设置吊杆而在壳体下面用分配梁系统通过杠杆施加集中荷载下面用分配梁系统通过杠杆施加集中荷载(hzi)。在薄壳结构试验中，也可利用气囊通过空气压力和支承装置在薄壳结构试验中，也可利用气囊通过空气压力和支承装置对壳面施加均布何载，有条件时可以

60、通过密封措施，在壳体内对壳面施加均布何载，有条件时可以通过密封措施，在壳体内部用抽真空的方法，利用大气压差，即利用负压作用对壳面进部用抽真空的方法，利用大气压差，即利用负压作用对壳面进行加载。这时壳面由于没有加载装置的影响，比较便于进行量行加载。这时壳面由于没有加载装置的影响，比较便于进行量测和观测裂缝。测和观测裂缝。第第64页页/共共66页页第63页/共66页第六十三页，共67页。2024/7/2564第第65页页/共共66页页第64页/共66页第六十四页，共67页。2024/7/2565第第66页页/共共66页页第65页/共66页第六十五页，共67页。2024/7/2566感谢您的欣赏(xnshng)！第66页/共66页第六十六页，共67页。内容(nirng)总结2021/11/9。School of Urban Construction and Management。在测量工作中，为了保证测量数据的可靠性。试验机由液压操纵台、大吨位的液压加载器和机架三部分组成。对于小模型则可采用悬挂的重物通过(tnggu)钢丝对模型施加水平拉力，剪断钢丝造成突然卸荷。抗弯大梁式台座和空间桁架式台座。建筑结构测试技术第四章 构件试验。感谢您的欣赏第六十七页，共67页。