2448建筑结构试验提纲.docx

1、2448建筑结构试验提纲建筑结构试验重难点介绍本课程的知识结构体系分析建筑结构试验课程主要是讲述建筑结构试验中的试验准备工作，加载方法的选择，测点和测试方法的选择，试验过程、数据处理及测试报告的书写等内容。教学内容按教材的章节的模块化进行设计，基本模块的内容包括：试验装置和加载设备、测试仪表、无损检测技术、试验设计，这部分内容是介绍建筑结构试验中经常使用的支承装置、静动态加载设备、各种测试方法和测试技术、建筑结构试验准备工作等内容；专业模块的内容包括：建筑结构静荷试验、建筑结构动荷试验、建筑结构抗震试验，这部分内容是介绍典型建筑结构试验时测点的选择，测试方法的选择，通过试验获得的信息及数据处理

2、的方法等。建筑结构试验课程内容体系建筑结构试验课程主要是讲述建筑结构试验中的试验准备工作，加载方法的选择，测点和测试方法的选择，试验过程、数据处理及测试报告的书写等内容。教学内容按教材的章节的模块化进行设计，基本模块的内容包括：试验装置和加载设备、测试仪表、无损检测技术、试验设计，这部分内容是介绍建筑结构试验中经常使用的支承装置、静动态加载设备、各种测试方法和测试技术、建筑结构试验准备工作等内容；专业模块的内容包括：建筑结构静荷试验、建筑结构动荷试验、建筑结构抗震试验，这部分内容是介绍典型建筑结构试验时测点的选择，测试方法的选择，通过试验获得的信息及数据处理的方法等。 建筑结构试验课程主要是讲

3、述建筑结构试验中的试验准备工作，加载方法的选择，测点和测试方法的选择，试验过程、数据处理及测试报告的书写等内容。教学内容按教材的章节的模块化进行设计，基本模块的内容包括：试验装置和加载设备、测试仪表、无损检测技术、试验设计，这部分内容是介绍建筑结构试验中经常使用的支承装置、静动态加载设备、各种测试方法和测试技术、建筑结构试验准备工作等内容；专业模块的内容包括：建筑结构静荷试验、建筑结构动荷试验、建筑结构抗震试验，这部分内容是介绍典型建筑结构试验时测点的选择，测试方法的选择，通过试验获得的信息及数据处理的方法等。按照教材的章节内容，本课程的体系如下： 结构试验技术包括试验设备与仪器、试验的实施过

4、程及试验的分析.总结课程的安排也遵循此思路进行。 第一章结构试验概论。 第二章介绍静载加载设备及动载加载设备和试验装置。 第三章介绍结构试验的数据采集和测量仪器第四章介绍试验设计，这是试验实施过程非常重要的步骤，试验设计的质量决定试验的成败。 第五章介绍典型构件的静载试验方法及结果分析；第六章介绍振动的位移、速度、加速度的测量方法及结构固有特性的测量方法；第七章介绍结构抗震的试验方法和结果分析。 第八章结构非破损检验技术，是独立的一章。在介绍仪器的同时也介绍了测量方法及结果处理。第一章结构试验概论教学内容 结构检验的重要性，生产鉴定试验，科学研究试验，本课程的特点和要求。 重点：生产鉴定试验，

5、科学研究试验 教学要求 1了解结构检验的重要性； 2掌握生产鉴定试验，科学研究试验； 3了解结构检验的特点和要求。考核要点 1在“钢筋混凝土结构”及“砖石结构”课程中讲到的试验研究绝大多数是用模型试验做出来的。 3动力试验包括振动试验和疲劳试验。 4用周期性的反复的静力荷载施加于结构上，研究结构抗震强度的一种静力试验，称为低周期反复加载试验，也称为伪静力试验。 6在生产检验性试验中，为工程验收与预制构件产品检验而进行的试验称为结构性能检验。 7构件抗裂检验系数就是构件开裂荷载实测值与构件正常使用荷载标准值之比。 8承载力极限荷载实测值与承载力检验荷载设计值之比称为承载力检验系数。 9“制作复杂

6、，技术要求高”、“能表达实体的一切特征”不是建筑结构的模型试验的优点。 10“服役结构的可靠性鉴定”不属于科学研究性试验。 11“钢筋混凝土结构”及“砖石结构”课程中讲到的试验绝大多数是用模型试验做出来的。 12按试验的目的可将建筑结构试验分为生产检验性试验和科学研究性试验。 13“验证结构计算理论的假定”不属于生产检验性试验。 14静力试验的最大优点是所有加载设备相对简单，荷载逐级施加，可以停下来仔细观测结构变形，给人一明晰的破坏概念。第二章结构试验的加载设备和试验装置教学内容 1重物加载 2机械式加载 3气压加载 4液压加载：包括液压加载的分类，液压系统，液压加载器荷载的标定。 5动荷加载

7、方法：包括惯性力加载，激振器加载（机械式激振器，电磁式激振器），爆炸加载。 6加载辅助设备：荷载支承装置，荷载传递装置 7试件支承装置。 重点：重物加载，液压加载的分类，液压系统，液压加载器荷载的标定，荷载支承装置，荷载传递装置，试件支承装置。 难点：动荷加载方法 教学要求 1熟练掌握重物加载，液压加载的分类，液压系统，液压器荷载的标定。 2熟练掌握荷载支承装置，荷载传递装置，试件支承装置。 3掌握机械式加载，气动加载，动荷加载考核要点 1静荷加载的方法有：重物加载、机械式加载、气压加载、液压加载。 2动荷加载的方式有：惯性力加载、激振器加载、爆炸加载、液压加载。 3通过重物加载这种方式可以实

8、现均布荷载的加载，也可以实现集中荷载的加载。 4液压加载能实现多点同步加载，在建筑结构试验中是理想的加载方法之一，它不但可以对建筑结构物施加静荷载，也可施加动荷载。 5激振器加载方法属于动荷加载方法。 6电液伺服作动器和控制系统可以完成：结构静载试验、结构动载试验、结构低周期疲劳试验、模拟地震试验等。 7电液伺服加载系统具有频响快，灵敏度高，控制精度好，适应性强等优点，在建筑结构试验中得到广范应用。 8电液伺服作动器和控制系统投资较大，维修费用较高，使用条件比较苛刻，对试验人员的试验技能要求较高，因此，它的使用受到一定限制。 9滚动铰支座允许结构在支承点处横方向上自由移动，支反力的作用方向是在

9、接触点处公共法线上，并指向试验结构。 10通过重物加载这种方式可以实现均布荷载的加载，也可以使用料盘实现集中荷载的加载。 11施加均布荷载的方法有气压加载和重物加载。第三章结构试验的数据采集和测量仪器教学内容 1概述：包括测试方法的分类，主要技术指标，测试系统的标定的原则。 2应变测量： 电阻应变测量方法：包括应变片的测量原理，应变片的结构，应变片的筛选和粘贴，应变仪的测量原理，测量桥路，温度补偿原理，测量中的注意事项。 手持式应变仪振弦式应变计：包括振弦式应变计的测试原理，振弦式应变计的结构。 光纤应变测量。 3位移测量：包括百分表和电子百分表，差动变压器式位移计，角位移传感器，光学方法。

10、4荷载传感器。 5裂缝的测量。 6振动参数的测量仪器。 重点：测试方法的分类，主要技术指标，测试系统的标定的原则，电阻应变测量方法，振弦式应变计，电子百分表，差动变压器式位移计，荷载传感器，裂缝的测量。 难点：各种测试方法的电学原理。实验内容 电阻应变测量实验：包括1）应变片的选择和粘贴；2）应变仪的使用；3）半全桥路测量等强度梁的应变。 教学要求 1熟练掌握测试方法的分类，主要技术指标的概念，测试系统的标定原则。 2熟练掌握电阻应变测量方法，振弦式应变计的原理和使用方法。 3熟练掌握差动变压器式位移计的原理和使用方法，熟练掌握电子百分表的使用方法。 4熟练掌握荷重传感器和裂缝的测量的基本原理

11、和使用方法。 5掌握手持式应变仪的使用方法，光纤应变测量，角位移传感器，光学方法，振动参数的测量仪器; 考核要点 1电阻应变片由四部分组成：基底，电阻丝，覆盖层与引出线。 2位移测量的最常用的方法用是经纬仪或水准仪及刻度尺。 3被测物理量的单位变化引起测试系统输出值变化量的大小称为灵敏度，灵敏度的表示法是：输出量与被测物理量之比。 4贴电阻片处的应变为1000，电阻片的灵敏系数K20，在这个电阻片上应产生的电阻变化率应是02。 5手持式应变仪测量方法适用于持久的应变测量，其特点是结构简单，易于操作，可适用于非常恶劣的应变测试环境，测量结构混凝土表面应变具有足够的精度。 6电阻应变测量方法的主要

12、特点是：测试灵敏度高，标距小、滞后小和在复杂的环境中也可完成应变测量。 7振弦式应变计由于测量的信号是电流信号，所以频率的测量不受长距离导线的影响，而且抗干扰能力较强，对测试环境要求较低，因此特别适用于长期监测和现场测量。 8在轴向拉压状态下，外设补偿片的半桥测试方案布置应变片的形式和测量桥路的特点是：消除了温度的影响，使用的应变片较少，不能消除偏心荷载的影响和不能提高测量灵敏度。 9在轴向拉压状态下，测量应变片互相补偿的半桥测试方案布置应变片的形式和测量桥路的特点是：消除了温度影响，使用的应变片较少，测量灵敏度提高了（ ）倍，不能消除偏心荷载的影响。 10在轴向拉压状态下，外设补偿片的全桥测

13、试方案布置应变片的形式和测量桥路的特点是：消除了温度的影响，也消除了偏心荷载的影响，桥路测量灵敏度提高一倍，但使用的应变片较多。 11在轴向拉压状态下，测量应变片互相补偿的全桥测试方案布置应变片的形式和测量桥路的特点是：消除了温度影响，也消除了偏心荷载的影响，测量灵敏度提高了2（ ）倍，使用的应变片较多。 12在弯曲状态下，应变测试方案采用测量应变片互相补偿的半桥测试方案，这种布置应变片的形式和测量桥路的特点是桥路测量灵敏度提高一倍，使用应变片较少。 13在弯曲状态下，应变测试方案采用测量应变片互相补偿的全桥测试方案，这种布置应变片的形式和测量桥路的特点是桥路测量灵敏度提高了4倍，使用应变片较

14、多。 14在电阻应变仪的全桥电路中， 、 、 和 按顺时针排列， 和 为测量工作应变片， 和 为温度补偿应变片即可起到温度补偿的作用。15一般情况下，在试验室内进行建筑结构应变测量时，为了节省试验经费通常采用半桥测量桥路。第四章结构试验设计教学内容 1试件和模型设计：包括相似理论，试件模型设计，模型材料，注意的问题； 2荷载设计：包括荷载图式，加载程序，等效荷载； 3测试方案：包括测试项目，测点的选择和布置，测量仪器的选择； 4测试报告； 5试验中的安全措施。 重点：试件模型设计，荷载图式，加载程序，等效荷载，测点的选择和布置，测量仪器的选择。 教学要求 1熟练掌握试件模型设计； 2熟练掌握荷

15、载图式，加载程序，等效荷载； 3熟练掌握测点的选择和布置，测量仪器的选择； 4熟练掌握试验中的安全措施； 5掌握模型材料，测试报告； 6了解相似理论，注意的问题。考核要点 1研究结构在荷载作用下的弹性、弹塑性直至破坏各阶段全过程的工作性能，应取强度模型进行试验。 2试验荷载是指试验时人工施加的荷载与试件自重之和。 3通过预加载可使结构进入正常工作状态，使试件安装的支承部分接触密实。 4通过预加载可以检查仪器及设备的工作可靠性。 5结构静力试验加载分级是为了便于观察变形与荷载的关系。 6结构静力试验加载分级是为了控制加载速度。 7研究结构在荷载作用下的弹性、弹塑性直至破坏各阶段全过程的工作性能，

16、应取强度模型进行试验。 8结构静力试验时，安装在结构上的仪表，要求刚度小，不影响被测结构的工作性能。 9结构试验包括的主要环节：结构试验设计、结构试验准备、结构试验实施、结构试验分析。 10结构试验前，应进行预载，“预应力混凝土结构预载值可以超过开裂荷载计算值”是不正确的。 11用量纲分析法进行结构模型设计时，质量M、长度L、时间T属于基本量纲。 12试件制作与安装不包括在建筑结构试验设计内容之内。 13相似第一定理：若两个物理现象相似，则相似指标必为1；或者相似判据相等，且为常数。相似第一定理是相似的必要条件。 14相似第三定理：如果相似指标为1或相似判据相等且其它单值条件（边界条件、初始条

17、件等）相同，则两现象必相似。相似第三定理是相似的充分条件。 15定理表述如下：如果一个物理现象可由n个物理量构成的物理方程式描述，在n个物理量中有k个独立的物理量，则该物理现象也可以用这些量组成的（n-k）个无量纲群的关系来描述。定理是相似的判据存在定理。 16相似第一定理：若两个物理现象相似，则相似指标必定为1。 17结构试验的试件设计中，对于整体性的试验试件，尺寸比例可为原型的1/101/2。 18结构试验的试件设计中，对于局部性的试验试件，尺寸比例可为原型的1/41。第五章结构静力试验教学内容 1梁结构试验：包括测试项目，测点的选择； 2桁架结构试验：包括测试项目，测点的选择； 3板结构

18、试验：包括测试项目，测点的选择； 4壳体结构试验：包括测试项目，测点的选择； 5钢结构的检验：测试项目，测点的选择； 6结构静荷试验的数据处理及分析； 重点：梁结构试验，桁架结构试验，板结构试验，钢结构检验，结构静荷试验的数据处理及分析。 实验内容 1钢筋混凝土纯弯梁的正截面实验； 2屋面板结构实验； 3钢结构试验 教学要求 1熟练掌握梁结构试验，桁架结构试验，板结构试验，钢结构检验，结构静荷试验的数据处理及分析； 2了解壳体结构试验； 3实验课内容任选两个完成。结构的静荷实验考核要点第六章结构动力试验教学内容 1动荷特性的测定：包括主振源的测定，动荷特性测试方法； 2结构动力特性的测定：包括

19、自由振动法，强迫振动法，脉动法； 3结构动荷反应的测定：包括结构动荷变形的测量，结构动力系数的测定 4结构疲劳试验：包括试验荷载，加荷的频率，疲劳试验的观测。 重点：结构动力特性的测定；结构动荷反应的测定。 难点：动荷特性的测定，结构动荷特性的测定。 实验课内容 1金属桁架动荷反应实验； 2金属桁架自振频率测定。 教学要求 1熟练掌握主振源的测定，自由振动法，强迫振动法，结构动荷变形的测量； 2掌握结构疲劳试验； 3了解动荷特性测试方法，脉动法，结构动力系数的测定； 4实验内容任选其一。考核要点 1移动荷载作用下结构所产生的动挠度往往比静挠度大。 2测量结构振动时，安装在结构上的振动传感器的质

20、量应尽可能小，才能不影响结构的振动特性。 3结构的动力特性有：固有频率、阻尼系数及振型。 4电阻应变计+应变仪+微机项不是测量振动参数一般采用的仪器组合方案。 5各项特性中，动力的大小和方向不是结构的动力特性。 6用自由振动得到的频率和阻尼均比较准确，但只能测出基本频率。 7脉动法是测量实际结构动力特性的一种实用方法。 8疲劳试验过程中要进行四种形式的试验。预加载的加载值为最大荷载的20%，以消除支座等连接件之间的不良接触，检查仪器工作是否正常。 9疲劳试验过程中要进行四种形式的试验。静载试验的最大荷载按正常使用的最不利组合选取。 10疲劳试验过程中要进行四种形式的试验。疲劳试验首先调整最大、

21、最小荷载，待稳定后开始记数，直到需做静载试验的次数。在运行过程中，需要做动态挠度与动应变测量。 11疲劳试验过程中要进行四种形式的试验。破坏试验的加载情况有两种：第一种加载情况是继续做疲劳试验直至破坏，构件出现疲劳极限标志；第二种是做静载破坏试验，得到疲劳后的承载力极限荷载。 12受弯构件的正截面疲劳破坏标志有：纵向主筋疲劳断裂、受压区混凝土疲劳破坏。 13受弯构件的斜截面疲劳破坏标志有：与临界斜裂缝相交的主筋疲劳断裂；与临界斜裂缝相交的腹筋疲劳断裂；混凝土剪压疲劳破坏。 14钢筋与混凝土锚固的疲劳破坏常发生在采用热处理钢筋、冷拔低碳钢丝、钢绞线配筋的预应力混凝土结构中。 15受弯构件的疲劳破

22、坏标志为受压区混凝土疲劳破坏时，这是当配筋率过高或倒T形截面时可能发生。第七章结构抗震试验教学内容 1概述； 2结构抗震的低周反复加载试验：包括加载制度，测试项目，测试数据的处理与分析； 3动力试验：包括加载制度，测试项目； 4震模拟振动台试验。 重点：结构抗震的低周反复加载试验 难点：拟动力试验，地震模拟振动台试验 教学要求 1熟练掌握结构抗震的低周反复加载试验； 2了解拟动力试验，地震模拟振动台试验。考核要点 1拟动力试验的概念，即是指计算机与试验机联机对试件进行加载试验。 2伪静力试验的结果通常是由荷载-变形的滞回曲线以及有关参数来表达，它们是研究结构抗震性能的基本数据。 3“能与任一次

23、确定性的非线性地震反应结果相比”不是低周反复试验的优点。 4在结构抗震动力试验中，采用地震模拟振动台加载方法既能较好地模拟地震又易于实现。 5.下列是钢筋混凝土构件在低周反复荷载作用下恢复力特性试验得到的四种滞回曲线， A 图形是不发生剪切破坏的受弯构件的试验结果。B图反映了一定的滑移影响，有明显的“捏缩”效应。C图形是一般钢筋混凝土框架及剪力墙的试验结果。D 图形是钢筋混凝土框架梁柱节点钢筋锚固滑移的试验结果。6采用低周期反复加载试验、拟动力试验，这种试验方法的设备比较简单，甚至可用普通静力试验用的加载设备；加载历程可人为控制，并可按需要加以改变或修正；试验过程中，可停下来观察结构的开裂和破

24、坏状态。 7把计算机分析和恢复力实测结合起来的半理论半经验的非线性地震反应分析方法，称为拟动力试验。 8低周反复加载试验（伪静力试验）试验结果通常是由荷载变形的滞回曲线以及有关参数来表达。 9拟动力试验由于将计算机直接用于控制结构试验加载、数据采集和分析处理，使结构试验技术获得了飞跃的发展，为结构试验的自动化创造了良好的条件。 10不同种类的构件具有不同的破坏机制，正截面破坏的滞回曲线图形一般呈梭形。 11不同种类的构件具有不同的破坏机制，剪切破坏、主筋黏结破坏将引起弓形等的“捏缩”效应，并随着主筋在混凝土中的滑移量的增大以及斜裂缝的张合向Z形曲线发展。 第八章非破损检测技术教学内容 1超声波

25、检测技术：基本原理，混凝土强度的检测，裂缝深度的检测，混凝土内部缺陷的检测，钢材强度的检测，钢材和焊缝缺陷的检测； 2回弹法检测混凝土强度； 3超声回弹综合法检测混凝土强度； 4磁检测技术：基本原理，钢筋位置的检测，钢筋锈蚀的检测，钢结构的应力检测； 5砌体的强度检测：间接测定方法，直接测定方法； 6结构混凝土强度的局部破损检测技术：钻芯法，拔出法； 重点：超声波检测技术，回弹法检测混凝土强度，超声回弹综合法检测混凝土强度，钢筋的位置检测。 难点：超声波检测技术，磁检测技术。 实验课内容 1超声波检测混凝土强度； 2回弹仪检测混凝土强度； 3超声波检测混凝土裂缝的深度。 教学要求 1熟练掌握超

26、声波检测技术，回弹法检测混凝土强度，超声回弹综合法检测混凝土强度，钢筋的位置检测； 2掌握钻芯法； 3了解钢筋锈蚀的检测，砌体的强度检测，拔出法； 4实验课内容任选其二完成。考核要点 1混凝土强度越高，超声波在混凝土中传播的波速也越大，反之波速就小。 2回弹法基准测强曲线或经验公式是回弹法检测结构和构件混凝土强度的关键。 3用非破损检测混凝土强度等级，“用钻芯法测定混凝土强度等级”是不当的。 4磁检测法方法可测出钢筋位置。 5电位差法法可测出钢筋腐蚀。 6钻芯法的优点是直观可靠地检测结构和构件混凝土的内部缺陷或强度指标，其缺点是对原结构会造成局部损伤，所以，它只作为抽检结构和构件混凝土抗压强度

27、、内部混凝土强度的均匀性或缺陷的方法。 7利用超声法检测技术，可在混凝土结构中用于检测混凝土的强度、检测裂缝的深度、检测混凝土内部的缺陷，即混凝土结合面的质量检测和混凝土内部空洞和疏松等缺陷的检测。 8回弹法是在结构和构件混凝土抗压强度与混凝土材料表面的硬度相关基础上建立的一种检测方法。 9回弹法与推出法测定方法属于砌体强度的间接测定法。 10扁顶法与原位单砖双剪法测定方法属于砌体强度的直接接测定法。 11推出法测定砂浆强度是一种间接的、局部破损的检测方法。 12扁顶法不但可以在原位测量砌体的抗压强度，而且可以测量砌体的弹性模量和工作压力。 13“验证结构计算理论的假定”不是无损检测技术的主要

28、任务。 14测强曲线的确定是回弹法检测混凝土强度的关键，在使用测强曲线时应优先选用本单位的专用测强曲线，其次是使用本地区的测强曲线，当没有专用和地区测强曲线时才考虑使用统一测强曲线。 15用回弹法检测混凝土强度时，选用测强曲线应优先选用专用测强曲线。 16用钢筋位置测定仪检测混凝土内部钢筋的位置、钢筋直径和钢筋保护层厚度时，不需要破坏混凝土保护层，就可以有效地达到测量的目的。 17利用超声波检测钢材和焊缝缺陷的方法有穿透法与反射法。 18用超声波检测混凝土裂缝，当结构和构件混凝土裂缝处有一对平行表面时，可采用直穿法或斜穿法进行测量。 19用超声波检测混凝土裂缝，当结构和构件混凝土裂缝处仅有一个

29、表面可用于超声测量时，常采用平测法进行裂缝深度测量。 20用超声法检测结构和构件混凝土内部缺陷，当建筑结构和构件有两对相互平行的测试面时可采用对测法。 21用超声法检测结构和构件混凝土内部缺陷，当建筑结构和构件仅有一对平行的测试面时，应采用斜射法。 22用超声法检测结构和构件混凝土内部缺陷，当建筑结构和构件的尺寸较大时，利用钻孔法检测混凝土内部的缺陷。典型判断题举例1结构静力试验加载分级是为了便于观察变形与荷载的关系。（ ） 答案为。 试题解析： 分级加（卸）的目的，主要是为了方便控制加（卸）载的速度和观测变形与荷载的关系，也为了统一各点加载的步骤和读取各种数据提供所必须的时间。 2研究结构在

30、荷载作用下的弹性、弹塑性直至破坏各阶段全过程的工作性能，应取弹性模型进行试验。（ ） 答案为。 试题解析： 模型试验一般分成两种：一种是弹性模型，弹性模型就是它整个在弹性范围内来做试验，那么这里主要是钢结构或者某些混凝土结构，我只研究它的弹性性能；另一类模型是强度模型，就不单研究它的弹性性能而且要研究它从弹性变成弹塑性最后到破坏，那么研究它的除了弹性性质、弹塑性性质，而且还要观察它的破坏性特征。 3移动荷载作用下结构所产生的动挠度往往比静挠度大。（ ） 答案为。 试题解析： 在建筑结构中，吊车梁及有悬挂吊车的结构都要承受移动荷载，由于轨道接头不平等因素的影响，移动荷载作用于结构上所产生的动挠度，往往比相同的静荷载时产生的挠度大 4通过预加载可以检查仪器及设备的工作可靠性。（ ） 答案为。 试题解析： 预加载的目的有以下几点： 使试件各部位接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定； 检验全部试验装置的可靠性； 检查全部观测仪表工作是否正常； 检查现场组织工作和人员的工作情况，起演习作用。典型问答题举例1结构试验按试验的目的、对象、荷载性质、试验场所以及试验持续时间可将结构分为哪几类？ 答：结构试验按试验的目的、对象、荷载性质、试验场所以及试验持