1、建筑結構試驗復習整理第一章：結構試驗概要一、結構工程發展依靠 結構試驗、結構理論和數值計算三部分組成。結構試驗是檢驗理論 與計算正確與否的重要手段。二、結構試驗的任務就是在結構物或試驗對象 上，使用儀器設備為工具，利用各種實驗技術為手段，在荷 載（重力、機械擾動力、地震力和風作用 下，以及其它因素作用下（溫度、腐蝕等）通過 測量結構工作性能有關的 各種參數（強度、變形、撓度、應變、振幅、頻率 ）從強度、剛 度以及結構變形等 實際破壞狀態 來判斷建筑結構的實際工作性能，估計結構的承載能力， 確定結構對使用要求的符合程度，并用以檢驗和發展新的結構計算理論。（對象、荷載、參數、性能）三、結構試驗的目

2、的根據不同的試驗目的，結構試驗歸納為兩大類：一類為工程鑒定性試驗，另一類為科學研究性試驗。工程鑒定性試驗：一般具有直接生產目的，以實際建筑物或結構構件為鑒定對象，經過試驗對具體結構 作出正確的技術結論，如結構承載力是否足夠，變性能力是否達到設計要求等； 生產性試驗一般解決以下問題:. 結構設計和施工通過試驗進行鑒定主要對一些重要建筑，在設計階段要做一些試驗來判斷設計是否存在不足，如東方明珠電視塔、目前新建的國際金融大廈，都作了振動臺試驗，考察設計結構的抗震性能；有一些結構建成后，通過試驗鑒定其質量的可靠度，如一些大橋，南浦大橋、楊浦大橋和剛建成的東海大橋，都在建成后經過實際車輛施壓，驗證其可靠

3、性。2 .工程改建或加固、通過試驗判斷具體結構的實際承載能力。對舊有建筑進行改造加固，由于舊有建筑材料性能的變化、環境的影響、使用過程中受荷歷史、基礎的變化等因素，使的很難單憑理論計算確定其實際承載力，所以有的時候需要通過試驗來確定結構的實際能力。3 .處理工程事故、通過試驗鑒定提供技術依 據。只要指建筑在建造使用過程發現有嚴重缺陷，包括新建建筑，都要通過一系列試驗來確定事故的主要原因。另外一些遭受地震、火災以及爆炸等受損的結構，為了估計其剩余承載力，為了加固改造作準備，也往往需要通過試驗來確定結構的性能，如承載能力，結構動力特性等。4 .已建結構的可靠性鑒定、通過試驗推斷估計結構的剩余壽命；

4、主要是結構隨著使用時間的增加，結構逐步會出現老化現象，使用功能發生退化，為了保證建筑安全使用，有必要鑒定建筑的安全性，預測其剩余使用壽命。往往需要實際觀察， 測定建筑材料的實際強度以及破壞情況（如構件裂縫、鋼筋銹蝕情況、重要構件撓度、整體結構的垂直度等參數，結合計算分析對推斷結構的剩余壽命。5 .鑒定預制構件產品的質量主要針對構件廠或現場生產的鋼筋混凝土預制構件，按照預制構件的質量檢驗評定標準和試驗規程的要求，通過少量試驗推斷成批產品的質量。科學研究性試驗：驗證結構設計計算的各種假定，通過制定各種設計規范，發展新的設計理論，改進設計計算方法；為發展和推廣結構新材料和新工藝提供理論和實踐經驗。一

5、般解決的問題為：1 . 驗證結構計算理論的假定為了計算方便，對結構構件的計算模式和本構關系做一些假定，而這些假定合理與否，一般通過試驗來驗證。如平截面假定，鋼筋混凝土梁抗彎計算假定、抗剪計算假定等；2 .為制定規范提供依據在實際觀察，理論分析和試驗等大量研究成果基礎上，編制了結構設計規范，也體現了最新可實用的研究成果。這些成果的取得，往往需要大量的試驗提供可靠的基本資料和試驗數據。如基本荷載的確定、構件的承載能力、結構的整體變形能力等。3 .為發展和推廣新材料和新工藝提供實踐經驗。由于一個新材料的應用、一個新結構的設計以及新工藝的施工，沒有實際觀察結果、沒有合適的計算理論，所以需要多次的科學試

6、驗和工程實踐，積累資料，逐步改進設計計 算理論，使設計更可靠合理和簡便。四、建筑結構試驗分類建筑結構試驗除了按照試驗目的分為生產性試驗和科學研究性試驗。還經常以試驗對象、荷載性質、試驗場和、試驗時間等不同因素進行分類。1、 按試驗對象分為真型試驗和模型試驗；真型試驗 的試驗對象是實際結構或者按照實物結構足尺復制的結構或構件。實際結構一般用于生產性試驗：如一些結構的整體非破壞性的承載力試驗，一些建筑實測動力特性等；足尺復制的結構或結構構件，一般指一跟梁、柱、板等構件，進行靜動力試驗。整體結構的試驗相對較少，不過隨著抗震研究發展，一些足尺試驗也在進行，如1 9 7 9年同濟大學進行的五層硅酸鹽砌體

7、房屋抗震破壞試驗；日本完成七層鋼筋混凝土房屋的足尺試驗等；模型試驗：由于真型試驗投資大，周期長，在物質和技術上存在困難，大部分試驗都采用模型試驗。模型一般是仿照真實結構按照一定比例復制成的試驗代表物。具有實際結構的全部或部分特征，但尺寸要比真實結構小。模型設計、荷載以及分析結果要求相似理論來確定。但在實際中，要做到嚴格相似如幾何相似、材料相似和力學相似比較困難，所以一般采用 部分相似，如采用真實結構所小比例的試驗代表物，將模型試驗結果與理論計算對比，用以 研究結構性能，驗證設計假定和計算方法正確性，并把這些一般規律和計算理論推廣到設計結構中去2、靜力試驗和動力試驗(1).靜力試驗：采用靜力荷載

8、完成的試驗。由于大部分結構工作時承受的是靜力荷載， 所以靜力試驗是最基本的試驗。加載過程一般是荷載從零一直增加直到結構破壞。特點是加載設備簡單，荷載可以逐步施加，加載過程中可以停下來觀察結構變形的 情況，給明確清晰的破壞概念，所以一些承受動力荷載的結構也采用靜力方式模擬。 如結構抗震性能研究很多采用低周反復靜力加載試驗來研究。缺點是不能反應應變速率對結構的影響，不能反應結構的動力性能。(2)動力試驗：在一些情況下，為了了解結構在動力下下的性能，如廠房在吊車作用下的動力性能、吊車梁的疲勞強度和壽命，建筑物在風、地震以及爆炸作用下的性能，為了 真實了解結構性能，通過動力加載設備在結構上直接施加動力

9、荷載是最合適的。如模擬地 震作用的振動臺試驗，模擬風荷載的風洞試驗等。3、短期荷載試驗和長期荷載試驗盡管結構承受的靜力荷載大都是長期作用的，但是由于試驗條件、時間等限制，一 般采用短期荷載進行試驗，整個加載過程控制在 較短的時間內。即疲勞荷載也往往 在幾天內完成。這樣試驗與結構實際受力有一定的影響，這些在分析結果中要加以 考慮。長期荷載試驗研究結構在長期作用下的性能，如混凝土徐變，預應力鋼筋松弛，混 凝土腐蝕研究等，這樣試驗一般需要幾個月甚至幾年，需要長期的觀察才能獲得有效的數據4、試驗室試驗和現場試驗建筑結構和構件的試驗可以有專門的設備在實驗室內進行，也可以在現場進行試驗。不同之處是，試驗室

10、有良好的工作條件，測試儀器受環境影響小。而現場試驗受場 地條件以及環境影響，選用測試方法一定要結合現場的條件，結合實際工程來進行。第二章結構試驗設計1、 結構實驗的試件設計1、試件形狀：試件形狀設計目的是造成與設計目的 相一致的應力狀態。對靜定系統的 單一構件，一般比較容易滿足要求。對整體中取出部分，尤其是復雜超靜定結構， 必須注意邊界條件的模擬，使其能反應該構件的實際工作狀態。2、試件尺寸：3、試件數目2、 結構試驗的模型設計幾何相似質量相似荷載相似物理相似時間相似邊界條件相似初始條件相似3、 試驗結構荷載設計試驗荷載圖式試驗荷載裝置加載制度第三章結構試驗的荷載設備一、靜力實驗重力加載法液壓

11、加載法（液壓千斤頂、液壓試驗機）機械加載法4、 動力實驗電液伺服加載系統地震模擬振動臺慣性力加載環境隨機激振第四章 結構實驗的數據采集和測量儀器1、結構試驗對儀器設備的使用要求：（1） 測量儀器影不影響結構的工作（2） 測量儀器應該有合適的靈敏度和量程（3） 安裝方便，穩定性和重復性好（4） 廉價耐用，可重復使用，安全可靠，維修容易。（5） 多功能，多用途2、電阻應變計的黏貼；（1） 測點基地平整、清潔、干燥（2） 黏貼劑的電絕緣性、化學穩定性、工藝性良好，蠕變小、黏貼強度高、溫濕影響小（3） 同一組應變計規格型號應相同。（4） 黏貼牢固，方位準確，不含氣泡。第五章 結構單調加載靜力實驗1、預

12、載的目的：1）使結構進入正常的工作狀態。（ 2） 可以檢查實驗組織工作人員和人員工作的情況，檢查全部實驗裝置和荷載設備的可靠性。預載試驗所用的荷載一般是分級荷載的1-2 級。由于混凝土結構構件抗裂試驗的結果離散型較大，因此預載加載值不宜超過改試件開裂荷載計算值的70%。（ 3）通過預載檢查現場試驗裝置、荷載設備以及數據采集系統的工作情況。2、荷載分級3、荷載間歇時間4、荷載恒載第六章 結構低周反復加載靜力試驗1、結構抗震試驗的特點是荷載作用反復、結構變性很大。主要研究結構在地震作用下的性能。采用假定在第一振型條件下，給試驗對象施加低周反復循環的力或位移。2、試驗目的：（ 1） 研究結構在地震作

13、用下的恢復力特性，確定結構構件的恢復力計算模型。（ 2） 通過實驗可以從強度、變形和能量等三個方面判別和鑒定結構的抗震性能。（ 3） 通過試驗研究結構構件的破壞機理，為改進現行抗震設計方法和修改所設計規范提供依據。優點： 試驗過程中可以隨時停下來觀察結構的開裂和破壞狀態，可根據試驗需要修正和改變加載歷程。不足之處是：加載歷程是事先由試驗者確定的，與地震記錄不發生關系。由于荷載在是按照力或位移對稱反復加載，與實際地震反應相差很遠，另外不能反映應變速率對結構的影響。4、單向反復加載制度（ 1）控制位移加載（等幅加載、變幅加載、變幅等幅混合加載）（ 2）控制力加載（ 3）控制力和位移混合加載5、雙向

14、反復加載XY軸雙向同步加載XY軸雙向非同步加載第九章 結構現場檢測和鑒定1、 安全性：是指結構在規定的條件下應能承受可能出現的各種作用（荷載或變形），偶然作用下也能保持整體的穩定性。2、 適用性：指建筑物在正常使用時，應能滿足預定的使用要求，如不能過大的變形和裂縫等。3、 耐久性：指建筑物在正常使用和正常維護的條件下，材料性能隨時間推移而變化，但仍能滿足預定的功能。4、 可靠性包括安全性、適用性和耐久性。5、 致建筑物不能滿足預定功能的原因6、 （ 1）結構在使用過程中，不同程度發生老化；7、 （ 2）遭受地震、火等災害荷載受到損傷；8、 （ 3）設計不周或有誤。如對場地的了解不夠、荷載計算有

15、誤、以及計算簡圖與實際不符等；9、 （ 4）施工質量低劣；10、 （5）使用不當或改造不合理，如隨意加層或改造，以及增大使用荷載、拆除承重墻等；11、 （6）使用環境惡化，如受高溫、振動、化學腐蝕等；12、 檢測方法：（ 1） 非破損檢測混凝土強度：回彈法、超聲法、回彈超聲法（ 2） 半破損檢測混凝土強度：鉆芯法、拔出法（ 3） 非破損檢測混凝土內部缺陷：超聲脈沖法。13、 回彈法檢測：通過回彈儀彈1） 回彈法基本原理：是通過測量混凝土表面硬度來推算混凝土強度。擊混凝土表面時，并測得重錘反彈的距離，以反彈距離與彈簧初始長度之比為回 彈值，由它與混凝土強度的相互關系來推定混凝土強度(2)測點布置

16、:每一試件測區數目不少于10個。每一測區大小宜為200cm2相鄰測區間距不大于2m能容納16個測點為宜。測點均勻布置，兩點凈距不小于 2mm選用混凝土澆筑的側面，側面要平整。(3)回彈法適用條件：不適用表面或內部質量有明顯差異，或內部存在缺陷的混凝土。對表面凍結或濕潤的混凝土，應該解凍或風干在檢測。性質，性質，狀態。合法既既能反14、 超聲回彈法檢測混凝土強度(1)回彈法的回彈值反應了混凝土表面的彈性 同時在一定程度上也反應了混凝土的塑性 但他只能反應磨凝土表面約3cm左右厚度的 超聲法反應了混凝土內部的材料性質。故綜 能反應混凝土彈性，又能反應混凝土塑性， 應混凝土表層狀態，又能反應混凝土內

17、部構造，能夠較好的反映混凝土強度(2)測點布置：超聲測點與回彈測定布置在同一測區內，先進行回彈檢測，然后進行超聲檢測，聲速探頭不應與回彈擊點重合。15、混凝土缺陷和裂縫檢測500mm6.1 混凝土裂縫檢測6.1.1 淺裂縫檢測：對于開裂深度小于或等于的裂縫：平測法和斜測法。裂縫中不允許有積水或泥漿平測法：結構的裂縫部位只有一個可測表面時。將發射和接受換能器布置在裂縫兩側，測得其時間將發射和接受換能器布置在完好的的混 土表面測得其時間。斜測法：結構的裂縫部位有兩個相互平行的可測表 時。采用該方法測量時，裂縫要無積水和泥漿 有鋼筋穿過裂縫時，換能器的布置要使其軸線離開 筋軸線或成一定的角度，要是鋼

18、筋太密無法避開， 不能采用超聲波檢測裂縫的深度。6.1.2深裂縫檢測：對于開裂深度大于500mm勺裂縫，采用鉆孔探測。鉆孔探測：(1)兩側鉆孔距離宜為2000mm:(3)測試前向測控中注入清水。(4)將兩換能器自上而下同步移動，讀出數據(5)測試無裂縫混凝土聲學參數做對比。6.2 混凝土內部空洞缺陷檢測結構具有兩對相互平行測試面采用對測法。結構具有一對相互平行的測試面采用斜測法。當測試距離較大時，可以在測區適當部位鉆孔，直徑為4550mm換能器布置見上圖。16、 混凝土結構鋼筋位置和鋼筋銹蝕的監測1) 鋼筋位置鋼筋位置測試儀是通過電磁感應原理進行檢測。由于鋼筋的存在，使的感應電流的相位與原來交

19、流電的相位產生偏移，該變化值是鋼筋與探頭的距離和鋼筋直徑的函數。2) 鋼筋銹蝕必要性：由于鋼筋銹蝕，導致鋼筋受力面積減小，混凝土保護層脹裂、剝落，直接影響混凝土結構的承載能力和壽命，故對已建結構進行鑒定和可靠性鑒定時，需要進行鋼筋銹蝕檢測。產生銹蝕原因：混凝土為堿性材料，在混凝土中的鋼筋周圍產生一層鈍化膜，在正常情況下對鋼筋提供了良好的保護。但由于結構開裂，氧氣、水分等侵入，產生電化學腐蝕現象，造成鋼筋銹蝕。另外，混凝土碳化，也會降低混凝土的PH值，破壞了混凝土對鋼筋的鈍化狀態，使之發生銹蝕。般采用自然電位法。檢測方法：利用電化學原理來定性判斷混凝土中鋼筋銹蝕程度的一種方法。當混凝土中的鋼筋銹

20、蝕時，鋼筋表面會有腐蝕電流，鋼筋表面和混凝土表面存在電位差。電位差的大小和腐蝕程度有關，運用電位測量裝置，可大致判斷鋼筋的銹蝕范圍和其嚴重程度。17、 已有建筑物的可靠性鑒定1） 計算和驗算的內容：2） （1）需要進行結構承載力驗算，有時要驗算結構的傾覆和滑移；3） （2）對地震區結構，要進行結構抗震驗算；4） （3）對使用上要求控制變形的結構構件，還應該進行變形驗算；5） （4）有些直接承受疲勞荷載，需要進行疲勞驗算。6） （5）根據裂縫控制等級的要求，對混凝土裂縫控制情況進行驗算。7） 已有建筑物的鑒定方法：傳統經驗法實用鑒定法步驟：1）初步調查：包括調查建筑概況、建設規模、圖紙資料、環境

21、、結構形式和鑒定目標。2） 調查建筑物的地基基礎、建筑材料、和建筑結構（結構尺寸、變形、 裂縫、 損傷、抗震能力等）；3結構計算分析以及試驗室進行模型試驗。概率法：考慮不確定因素的影響。8)結構設計與可靠性鑒定的不同：1設計基準期和目標使用期結構設計時考慮的設計基準期，而結構可靠性鑒定一般考慮下一個目標使用期；設計基準期：為確定可變作用及時間相關的材料性能的而選用的時間參數。目標使用期：根據國民經濟和社會發展狀況，工藝更新，服役結構技術狀況等綜合確定。2設計荷載和驗算荷載進行結構設計時采用的設計荷載；根據規范取值。而驗算荷載根據服役結構在使用期間內的實際荷載，并考慮荷載規范的基本原則確定的。3

22、抗力計算依據4) 可靠性控制級別：設計時，以規范為依據，一般分為滿足與不滿足；而鑒定時，一般以某個等級指標給出的。4民用建筑可靠性鑒定：可靠性鑒定(安全性鑒定和使用性鑒定5鑒定評級層次和等級劃分：安全性鑒定按構件、 子單元和鑒定單元三個層次，每個層次又分為四個等級進行鑒定。構件 可以是一個單件 ，如一根梁或柱，也可以是一個組合件，如組合柱和桁架; 也可以是一片墻或一段條形基礎。構件的可靠性鑒定是最基本的鑒定單位。子單元 是由構件組成，民用建筑可靠性鑒定標準是按地基基礎、上部承重結構、維護結構系統分為三個子單元。鑒定單 元由子單元組成，根據鑒定建筑物的構造特點和承重體系的種類，可將該建筑物劃分位一個或幾個可獨立進行鑒定的區段，這樣每個區段就是一個鑒定單元。使用性鑒定分為三個層次，每個分為三個等級可靠性鑒定：按構件、子單元和鑒定單元三個層次，每個層次分四個等級進行鑒定。各層次可靠性鑒定評級，以該層次的安全性和使用性的評定結果為依據綜合確定。民用建筑可靠性鑒定評級各層次分級標準如下： 可靠性符合標準要求，具有正常的承載能力和使用功能，可不采取措施； 可靠性略低于標準要求，尚不顯著影響承載能力和使用功能， 有些構件需要