1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn) 學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)的抗震試驗(yàn)，首先要解決如下的問題：抗震試驗(yàn)按照試驗(yàn)方法和試驗(yàn)手段的不同，可以分為哪幾種方法？各有什么特點(diǎn)？低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的加載制度？偽靜力試驗(yàn)量測(cè)項(xiàng)目和內(nèi)容一般應(yīng)包括哪些？偽靜力試驗(yàn)的結(jié)果如何表達(dá)，如何用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的評(píng)定？如何通過(guò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、延性、退化率和能量耗散等方面的綜合分析，來(lái)分析結(jié)構(gòu)的特性和能力？擬動(dòng)力試驗(yàn)的特點(diǎn)？地震模擬振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力加載試驗(yàn)在抗震研究中有什么作用？在選擇和設(shè)計(jì)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面的輸入運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要考慮哪些因素？掌握結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)的特點(diǎn)是荷載作用反復(fù)，結(jié)構(gòu)變形很大，試驗(yàn)要求做到結(jié)構(gòu)構(gòu)件屈服以后，進(jìn)入非線性

2、工作階段，直至完全破壞。因此試驗(yàn)中要同時(shí)觀測(cè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形、非線性性能和結(jié)構(gòu)的實(shí)際破壞狀態(tài)。建筑結(jié)構(gòu)的抗震試驗(yàn)按照試驗(yàn)方法和試驗(yàn)手段的不同，可以分為低周反復(fù)加載試驗(yàn)（偽靜力試驗(yàn)）、擬動(dòng)力試驗(yàn)和動(dòng)力加載試驗(yàn)。要理解各種試驗(yàn)方法和試驗(yàn)手段的特點(diǎn)，以便更好地獲得測(cè)試結(jié)果和進(jìn)行分析。通過(guò)偽靜力試驗(yàn)，能獲得結(jié)構(gòu)構(gòu)件超過(guò)彈性極限后的荷載變形工作性能(恢復(fù)力特性)和破壞特征，也可以用來(lái)比較或驗(yàn)證抗震構(gòu)造措施的有效性和確定結(jié)構(gòu)的抗震極限承載能力。進(jìn)而為建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震非線性分析服務(wù)，為改進(jìn)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)方法和修訂設(shè)計(jì)規(guī)范提供依據(jù)。這種試驗(yàn)方法的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，甚至可用普通靜力試驗(yàn)用的加載設(shè)備

3、。加載歷程可人為控制，并可按需要加以改變或修正。試驗(yàn)過(guò)程中，可停下來(lái)觀察結(jié)構(gòu)的開裂和破壞狀態(tài)，便于檢驗(yàn)校核試驗(yàn)數(shù)據(jù)和儀器設(shè)備工作情況。由于對(duì)稱的、有規(guī)律的低周反復(fù)加載與某一次確定性的非線性地震相差甚遠(yuǎn)，不能反映應(yīng)變速率對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，無(wú)法再現(xiàn)真實(shí)地震的要求。為了彌補(bǔ)偽靜力試驗(yàn)的不足，可利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，用計(jì)算機(jī)來(lái)檢測(cè)和控制整個(gè)試驗(yàn)。結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力可直接通過(guò)測(cè)量作用在試驗(yàn)對(duì)象上的荷載值和位移值而得到，然后再通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成非線性地震反應(yīng)微分方程的求解。這種方法稱為擬動(dòng)力試驗(yàn)。人們總希望通過(guò)動(dòng)力加載試驗(yàn)來(lái)研究結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)、結(jié)構(gòu)抵抗動(dòng)力荷載的實(shí)際能力與安全儲(chǔ)備。結(jié)構(gòu)抗震動(dòng)力試驗(yàn)的難度與復(fù)雜性比靜力試驗(yàn)要

4、大。首先，荷載是以動(dòng)力形式出現(xiàn)，它以速度、加速度或一定頻率對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)力響應(yīng)，由于加速度作用引起慣性力。以致荷載的大小又直接與結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量有關(guān)，動(dòng)力荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振使應(yīng)變及撓度增大。其次，動(dòng)力荷載作用于結(jié)構(gòu)還有應(yīng)變速率的問題。應(yīng)變速率的大小，又直接影響結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度。在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，人們發(fā)現(xiàn)加荷速度愈高，引起結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的應(yīng)變速率愈高，則試件強(qiáng)度和彈性模量也就相應(yīng)提高。在沖擊荷載作用下，強(qiáng)度與彈性模量的變化尤為顯著。在動(dòng)力反復(fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要比靜力低周反復(fù)加載提高10以上，由此可見動(dòng)力加載對(duì)應(yīng)變速率所產(chǎn)生的作用。結(jié)構(gòu)抗震動(dòng)力試驗(yàn)可以分為周期性的動(dòng)力加載試驗(yàn)和非周期性的動(dòng)力加載試驗(yàn)。要掌

5、握其加載方式和響應(yīng)特點(diǎn)。一、建筑結(jié)構(gòu)抗震的低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)學(xué)習(xí)加載制度，要掌握靜力試驗(yàn)加載制度的種類：掌握單向反復(fù)加載的方法（控制位移加載法，控制作用力加載法以及控制作用力和控制位移的混合加載法），特點(diǎn)和作用。在控制位移的情況下，掌握變幅加載、等幅加載和變幅等幅混合加載等方法的基本做法和研究目的。了解雙向反復(fù)加載的方法、特點(diǎn)、作用及適用范圍。掌握建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程(JGJl0196)規(guī)定的偽靜力試驗(yàn)加載方法，注意加載的分級(jí)，加載的階段，加載控制，加載的次數(shù)以及明確需要獲得的參數(shù)，結(jié)構(gòu)偽靜力試驗(yàn)的觀測(cè)項(xiàng)目和量測(cè)儀器，掌握對(duì)結(jié)構(gòu)偽靜力試驗(yàn)的觀測(cè)設(shè)計(jì)，構(gòu)件選擇。確定偽靜力試驗(yàn)量測(cè)項(xiàng)目和內(nèi)容應(yīng)根

6、據(jù)研究或檢驗(yàn)的目的確定，一般宜包括：試驗(yàn)荷載值(開裂荷載、屈服荷載和極限荷載)和結(jié)構(gòu)支承反力值；結(jié)構(gòu)構(gòu)件在每級(jí)荷載作用下的變形，包括撓度、位移、支座轉(zhuǎn)角、曲率和剪切變形等；結(jié)構(gòu)主體材料混凝土和砌體的應(yīng)變；結(jié)構(gòu)構(gòu)件主筋和箍筋的應(yīng)變；結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋在錨固區(qū)的粘結(jié)滑移；裂縫寬度及分布形態(tài)。要注意不同類型試件及不同測(cè)試參數(shù)時(shí)的測(cè)點(diǎn)布置布置原理各自的特點(diǎn)。主要涉及墻體試件和鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)及梁柱組合體試驗(yàn)的觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置。合理選擇結(jié)構(gòu)偽靜力試驗(yàn)的量測(cè)儀表，針對(duì)所測(cè)試的項(xiàng)目選擇合適的儀表和設(shè)備，注意儀器和設(shè)備的使用原理。隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用，各種被測(cè)量(如位移、變形、曲

7、率、轉(zhuǎn)角、應(yīng)變等)均可通過(guò)各種傳感器將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，要注意掌握起采集原理。結(jié)構(gòu)偽靜力試驗(yàn)的主要目的是研究結(jié)構(gòu)在經(jīng)受模擬地震作用的低周反復(fù)荷載后的力學(xué)性能和破壞機(jī)理。偽靜力試驗(yàn)的結(jié)果通常是由荷載-變形的滯回曲線以及有關(guān)參數(shù)來(lái)表達(dá)，它們是研究結(jié)構(gòu)抗震性能的基本數(shù)據(jù)，可用以進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的評(píng)定。同時(shí)，通過(guò)這些指標(biāo)的綜合評(píng)定，可以相對(duì)比較各類結(jié)構(gòu)、各種構(gòu)造和加固措施的抗震能力，建立和完善抗震設(shè)計(jì)理論，提出合適的抗震設(shè)計(jì)方法。因此要掌握對(duì)所測(cè)量項(xiàng)目的進(jìn)一步分析方法。基本概念和所反映的性能。主要指標(biāo)包括強(qiáng)度，剛度，滯回曲線形狀，骨架曲線，延性系數(shù)，退化率，能量耗散。由偽靜力試驗(yàn)都可以

8、獲得上述各個(gè)方面的指標(biāo)和一系列具體參數(shù)，通過(guò)對(duì)這些量值的對(duì)比分析，可以判斷各類結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)劣并做出適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。 建筑結(jié)構(gòu)抗震的低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)步驟 結(jié)構(gòu)偽靜力試驗(yàn)的加載制度 1 靜力試驗(yàn)加載制度的分類 （1）單向反復(fù)加載 1）控制位移加載法 又可分為變幅加載、等幅加載和變幅等幅混合加載等方法。 a變幅加載 控制位移的變幅加載如圖8-1(a)所示。 （a）控制位移 （b）控制作用力 圖8-1 偽靜力試驗(yàn)低周反復(fù)加載制度 b等幅加載 控制位移的等幅加載如圖8-2所示： c變幅等幅混合加載 混合加載制度是將變幅、等幅兩種加載制度結(jié)合起來(lái)，如圖8-3所示。 圖8-2 控制位移的等幅加載制度圖

9、圖8-3 控制位移的變幅等幅混合加載制度 2）控制作用力加載法 控制作用力的加載制度如圖8-1(b)所示。 3）控制作用力和控制位移的混合加載法 混合加載法是先控制作用力，一直加到屈服荷載，再用位移控制。從轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂莆灰萍虞d起，即按屈服位移值的倍數(shù)值控制，直到結(jié)構(gòu)破壞。 （2） 雙向反復(fù)加載 1）X，Y軸雙向同步加載 2）X，Y軸雙向非同步加載 非同步加載是在構(gòu)件截面的X，Y兩個(gè)主軸方向分別施加低周反復(fù)荷載。有如圖8-4所示的各種變化方案。 圖8-4 雙向低周反復(fù)加載制度 2建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程(JGJl0196)規(guī)定的偽靜力試驗(yàn)加載方法 （1）偽靜力試驗(yàn)加載應(yīng)采用控制作用力和控制位移的混合加

10、載法。試件屈服前，按作用力(荷載)控制分級(jí)加載，在臨近開裂荷載值和屈服時(shí)宜減小級(jí)差，以便準(zhǔn)確得到開裂荷載值和屈服荷載值。試件屈服后，按位移控制。 （2）正式試驗(yàn)前，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)加載，可反復(fù)試驗(yàn)兩次。混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)加荷載值不宜超過(guò)開裂荷載計(jì)算值的30；砌體結(jié)構(gòu)不宜超過(guò)開裂荷載計(jì)算值的20。 （3）正式試驗(yàn)時(shí)，宜先施加試件預(yù)計(jì)開裂荷載的40-60，并重復(fù)2-3次，再逐步加到100。 （4）試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)保持反復(fù)加載的均勻性和連續(xù)性，加載卸載的速率宜保持一致。 （5）施加反復(fù)荷載的次數(shù)，屈服前，每級(jí)荷載可反復(fù)一次，屈服后，宜反復(fù)三次。當(dāng)進(jìn)行承載力或剛度退化試驗(yàn)時(shí)，反復(fù)次數(shù)不宜少于五次。 （6）對(duì)整體原型

11、結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)整體模型進(jìn)行偽靜力試驗(yàn)時(shí)，荷載按地震作用倒三角形分布，施加水平荷載的作用點(diǎn)集中在結(jié)構(gòu)質(zhì)量集中的部位，即作用在屋蓋及各層樓面板上。結(jié)構(gòu)頂層為1，底部為零，中間各層自上而下按高度比例遞減。 結(jié)構(gòu)偽靜力試驗(yàn)的觀測(cè)項(xiàng)目和量測(cè)儀器 1、結(jié)構(gòu)偽靜力試驗(yàn)的觀測(cè)設(shè)計(jì) 偽靜力試驗(yàn)的對(duì)象有基本構(gòu)件，如梁的受彎、偏壓柱的抗剪； 擴(kuò)大構(gòu)件，如框架、梁柱節(jié)點(diǎn)、磚石或砌塊墻體；剪力墻和框架-剪力墻組合構(gòu)件等。 整體結(jié)構(gòu)，砌體或混凝土整體房屋的真型或模型結(jié)構(gòu)的低周反復(fù)加載試驗(yàn)。 偽靜力試驗(yàn)量測(cè)項(xiàng)目和內(nèi)容，一般宜包括下列各項(xiàng)：試驗(yàn)荷載值(開裂荷載、屈服荷載和極限荷載)和結(jié)構(gòu)支承反力值；結(jié)構(gòu)構(gòu)件在每級(jí)荷載作用下的變形

12、，包 括撓度、位移、支座轉(zhuǎn)角、曲率和剪切變形等；結(jié)構(gòu)主體材料混凝土和砌體的應(yīng)變；結(jié)構(gòu)構(gòu)件主筋和箍筋的應(yīng)變；結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋在錨固區(qū)的粘結(jié)滑移；裂縫寬度及分 布形態(tài)。 （1）磚石及砌塊墻體試驗(yàn)的觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置 1）墻體變形 a）墻體側(cè)向位移，如圖8-5所示。 圖8-5 墻體側(cè)向位移的測(cè)點(diǎn)布置 b)墻體剪切變形 可由布置在墻面對(duì)角線上的位移計(jì)來(lái)量測(cè)。 c)墻體的荷載-變形曲線，如(圖8-6)，即可自動(dòng)繪制墻體的荷載-變形曲線，即墻體的恢復(fù)力特性曲線。 圖8-6 墻體荷載-變形曲線量測(cè)系統(tǒng) 2）墻體應(yīng)變 墻體應(yīng)變量測(cè)需布置應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)測(cè)點(diǎn)，由三向應(yīng)變求得剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。 3）裂縫觀測(cè) 要求量測(cè)墻體的初

13、裂位置、裂縫發(fā)展過(guò)程和墻體破壞時(shí)的裂縫分布形式。 4）開裂荷載及極限荷載 準(zhǔn)確測(cè)得初始裂縫，即可確定初裂荷載。可由荷載-變形曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即斜率首先發(fā)生突變處的荷載值作為開裂荷載實(shí)測(cè)值。（2）鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)及梁柱組合體試驗(yàn)的觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置 1）節(jié)點(diǎn)梁端或柱端位移 主要是量測(cè)在梁端或柱端加載截面處的位移，見圖8-7。 b)墻體剪切變形 可由布置在墻面對(duì)角線上的位移計(jì)來(lái)量測(cè)。 圖8-7 梁柱節(jié)點(diǎn)組合體的測(cè)點(diǎn)布置2）梁端或柱端的荷載-變形曲線 由梁端或柱端所測(cè)位移和荷載傳感器所測(cè)的荷載值輸入X-Y函數(shù)記錄儀繪制試驗(yàn)全過(guò)程的荷載-變形曲線。與圖8-6所示墻體的荷載-變形曲線量測(cè)方法相同。 3

14、）節(jié)點(diǎn)梁柱部位塑性鉸區(qū)段轉(zhuǎn)角和截面平均曲率 在梁上，可在距柱面0.5hb(梁高)或hb處布置測(cè)點(diǎn)，在柱上，可在距梁面0.5hc(柱寬)處布置測(cè)點(diǎn),如圖8-7所示。 4）節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切變形 由量測(cè)核心區(qū)對(duì)角線的變形計(jì)算確定。5）節(jié)點(diǎn)梁柱主筋應(yīng)變主筋應(yīng)變由布置在梁柱與節(jié)點(diǎn)相交截面處縱筋上的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)量測(cè)：為測(cè)定鋼筋塑性鉸的長(zhǎng)度與鋼筋錨固力,可按試驗(yàn)要求沿縱筋布置一定數(shù)量的測(cè)點(diǎn)，如圖8-8所示。 6）節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋應(yīng)變 測(cè)點(diǎn)可按節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋排列位置的對(duì)角線方向布置(圖8-9(a)，這樣，可以測(cè)得箍筋的最大應(yīng)力。如沿柱的軸線方向布點(diǎn)，如圖7-9(b)所示，則可 測(cè)得沿柱軸線垂直截面上箍筋應(yīng)力的分布規(guī)律，每一箍