建築結構試驗02448自考點整理知識
第一章結構試驗概論
1、結構試驗的任務
建築結構試驗的任務就是在結構物或試驗物件（實物或模型）上，以儀器裝置為工具，利用各種實驗技術為手段，在荷載（重力、機械擾動力、**力、風力······）或其它因素（溫度、變形沉降······）作用下，通過測試與結構工作效能有關的各種引數（變形、繞度、位移、應變、振幅、頻率······），從強度（穩定）、剛度、抗裂性以及結構的破壞形態等各個方面來判斷結構的實際工作效能，估計結構的承載能力，確定結構對使用要求的符合程度，並用以檢驗和發展結構的計算理論。
有建築結構試驗的任務可知，建築結構試驗是以實驗方式測試有關資料，反應結構或構件的工作效能，承載能力以及相應的可靠度，為結構的安全使用和設計理論的建立提供重要依據。
2結構試驗的目的（a 生產性試驗 b 科研性試驗）
a生產性試驗一般用於解決一下問題：
（1） 綜合鑑定重要工程和建築物的設計與施工質量。
（2） 鑑定預製構件的產品質量。
（3） 已建結構可靠性檢驗，推斷和估計結構的剩餘壽命。
（4） 工程改建或加固，通過實驗判斷具體結構的實際承載能力。
（5） 處理受災結構或工程質量事故，通過試驗鑑定提供技術依據。
b科研性試驗
（1） 驗證結構計算理論的假定；
（2） 為制定設計規範提供依據；
（3） 為發展和推廣新結構、新材料和新工藝提供實踐經驗。
2、結構試驗的分類
a按試驗物件的尺寸分類
（1）原型試驗：原型試驗的物件是實際結構（實物）或者是實際的結構構件。
（2）模型試驗：模型是仿照原型（真實結構）並按照一定比例關係複製而成的試驗代表物，它具有實際結構的全部或部分特徵，但大部分結構模型是尺寸比原型小得多的縮尺結構。
（a）相似模型試驗 ：按照相似理論進行模型設計、製作與試驗。
（b）縮尺模型試驗 ：用縮尺模型研究結構效能，驗證設計假定與計算方法正確性，縮尺模型實質上是原型結構縮小幾何比例尺寸的試驗代表物。
（c）足尺模型試驗：由於建築結構抗震研究的發展，國內外開始重視用足尺模型對結構整體效能的試驗研究。
b按試驗荷載的性質分類
（1）結構靜力試驗：靜力載入試驗是結構試驗中最大最常見的基本試驗，這主要是絕大部分建築結構在工作中所承受的是靜力荷載。
結構靜力試驗的優點：載入裝置比較簡單，荷載可以逐步施加，也可在載入的同時停下來觀測結構變形的發展給人們最明確和清晰的破壞概念。
（2）結構動力試驗：隨著結構自身功能和使用狀態的變化，結構在承受靜力荷載的同時，有可能受到不同性質的動力作用。結構動力試驗就是研究結構在不同性質動力作用下結構動力特性和動力反應的試驗。
（a）結構動力特性試驗：結構受動力荷載及激勵時，在結構自由振動或強迫震動情況下量測結構自身所固有結構動力試驗的特性。
（b）結構反動力試驗：結構在動力荷載作用下，量測結構或其特定部位動力效能引數和動態反應的實驗。
（c）結構疲勞試驗：結構構件在等幅穩定，多次重複荷載作用下，為測試結構疲勞壽命而進行的動力試驗。
（3）結構抗震試驗：結構抗震試驗是在**或模擬**荷載作用下研究結構構件抗震效能和抗震能力的專門試驗。
（a）低周反覆載入靜力試驗：以控制結構變形或控制施加荷載，由小到大對結構構件進行多次低週期反覆作用的結構抗震靜力試驗。
（b）擬動力試驗：利用計算機或電液伺服載入器聯機系統進行結構抗震試驗的一種試驗方法。
（c）**模擬振動台試驗：在**模擬振動台上進行的結構抗震試驗。
c按試驗時間長短分類
（1）短期荷載試驗：是指結構試驗時限與試驗條件、試驗時間或其它各種因素和基於及時解決問題的需要，經常對實際承受長期荷載作用的結構構件，在試驗時將荷載從零開始到最後結構破壞或某個階段進行解除安裝，整個試驗的過程和時間總和僅在乙個較短時間段內完成的結構試驗。
（2）長期荷載試驗：是指結構在長期荷載作用下研究結構變形隨時間變化規律的試驗。
d按試驗所在場地分類
（1）實驗室結構試驗：結構實驗室是為進行結構構件試驗而專門建設的場所。
（2）現場結構試驗：是指在生產或施工現場進行的實際結構的試驗，較多用於進行生產性試驗，試驗物件主要是正在生產使用的已建結構或是將要投入使用的新結構。
e按試驗是否破壞分類
（1）結構破壞試驗：大部分結構研究，要求通過荷載試驗了解結構從彈性到彈塑性直到極限破壞各個階段工作效能的全過程，分析結構在超載後的工程情況、破壞機制並獲得結構安全儲備，因此一般試驗均需進行到結構破壞，特別是科研性試驗更有這種要求。
（2）結構非破壞試驗：大部分生產性的試驗，是為了綜合鑑定重要工程的設計和施工質量，檢驗已建結構的可靠性和剩餘壽命以及處理受災結構或對工程質量事故進行結構堅固，通過試驗既要獲得這些試驗物件的結構強度剛度的有關資料，又不使結構受損而影響以後的生產和使用，這種場合可採用結構載入的非破壞性試驗。
第二章結構試驗的載入裝置和試驗裝置
1在選擇試驗荷載和載入方法時，應滿足下列要求。
（1）選用的試驗載入裝置和試驗裝置應滿足結構設計計算荷載圖式的要求。
（2）荷載傳遞方式和作用點要明確，產生的荷載數值要穩定，特別是靜力荷載不隨時間外界條件以及結構變形的變化。
（3）荷載分級的分度值要滿足試驗量測的精度要求，載入裝置要有足夠的強度儲備。
（4）載入裝置本身要安全可靠，要滿足強度和剛度的要求但不能影響結構的自由變形，防止対試件產生卸荷作用從而減輕結構的荷載。
（5）載入裝置要操作簡便，便於加解除安裝，並能控制載入速度，適應各種載入要求。
（6）載入方法力求採用現代化技術，減輕體力勞動，提高試驗質量，保證試驗安全。
2重力載入法
重力載入就是將物體本身的重力施加於試驗結構上作為荷載。重物可以直接施加於試驗結構或構件上，或者通過槓桿間接施加在構件上。
（1） 重力直接載入
（2） 槓桿載入：槓桿載入屬於重力載入的一種。利用槓桿原理，可將荷重放大作用於結構上。
槓桿製作方便， 荷載值穩定不變，當結構有變形時，荷載可以保持恆定，對於做持久荷載試驗尤為適合。槓桿比例不宜過大，支點、力點和載入點位置必須明確，並應在一直線上。槓桿應有足夠的強度、剛度，防止自身的總體失穩。
2、液壓載入法
是目前結構試驗中應用比較普遍和理想的一種載入方法。它的最大優點是利用油壓使液壓載入器場所較大的荷載，試驗操作安全方便。
（1） （a）液壓載入器載入：液壓載入器俗稱千斤頂，是液壓載入裝置中乙個重要部件。
工作原理：用高壓油幫浦將具有一定壓力的液壓油壓入液壓載入器的工作油缸，使之推動活塞，對結構施加荷載，通過選用不同活塞面積的的各種規格的載入器和調整輸入液壓油的油壓來控制試驗需要的荷載。
（b）液壓載入器的載入型別：（a）手動液壓載入器 （b）單向作用液壓載入器 （c）雙向作用液壓載入器
液壓載入器靜力試驗載入裝置：試驗中利用普通手動液壓載入器配合荷載承力架和靜力試驗台座是最常用
的一種方法。
優點：裝置簡單，作用力大，加解除安裝安全可靠，與重力載入法相比大大減小笨重的體力勞動。
（c）液壓載入器荷載值的測定：由安裝在載入器和荷載支承裝置間的測力計直接測讀確定。目前較多採用荷載
感測器將力值訊號輸入電子儀表顯示，或用記錄器直接記錄。條件受限時，才允許用油壓表示值測定荷載值。為提高油壓載入器載入精度和準確性，應優先採用荷載感測器量測荷載值。
缺點：解析度較低，載入器活塞在加卸荷載迴圈過程中受摩阻力影響，因而讀數的重複性較差。
使用液壓載入器時，不能用油壓壓強乘以活塞面積的方法來確定荷載量的原因：：由於液壓載入器內部摩擦力的影響，出現荷載量和油壓之間不成嚴格的線性關係的狀況，油壓低時這種現象更為嚴重。
（2） 液壓載入系統載入（簡述液壓載入系統的組成結構。）
答：液壓載入系統主要由儲油箱、高壓油幫浦、測力裝置和各類閥門組成的操縱台，通過高壓油管同時併聯連線若干個液壓載入器組成，由操縱台控制，滿足多點同步施加荷載的要求
（3）結構試驗機載入
（a）大型結構試驗機：是一種比較完善的液壓載入系統。
試驗機組成：液壓操縱台、大噸位的液壓載入器、實驗機架。
（b）結構疲勞試驗機：對各種結構構件（梁、桁架）進行單向負荷的壓力及彎曲疲勞試驗。在一定範圍內產生週期性的單向脈動荷載，實現正弦波的動態疲勞試驗。
試驗機組成：液壓脈動器、控制系統、液壓脈動載入器。
（4）電液伺服液壓系統載入：可以準確的模擬試件所受的實際荷載，產生真實的受力狀態。
系統組成：電液伺服液壓載入器、控制系統、液壓源。
（5）**模擬振動台載入：再現各種**波對結構進行動力試驗的一種先進實驗裝置。
特點：具有自動控制和資料採集及處理系統。採用了電子計算機和閉環伺服液壓控制技術，配合先進的振動
測量儀器，可以在實驗室內進行結構物的**模擬試驗，以求得**反應對結構物的影響。
系統組成：振動台台體結構、液壓驅動和動力系統、控制系統、測試和分析系統。
4機械力載入法
（1）機械力載入常用的機具：吊鏈、捲揚機、絞車、花籃螺絲、螺旋千斤頂及彈簧等。
（2）機械力載入的優點：裝置簡單，容易實現，在建築物、柔性構築物的實測或大尺寸模型試驗中，常用此法施加水平集中荷載。
5氣壓載入法
利用空氣壓力対試件施加荷載，由於空氣壓力特點，它所產生的是垂直於試件或結構表面的均布荷載。
（1）優點：加卸荷載方便、荷載穩定、當利用氣囊載入時，由氣壓表的氣壓值及氣囊與試件接觸面積計算總的載入
值。 缺點：試件受力截面無法觀測利用真空載入時試件周邊密封度較高。
6慣性力載入法
在結構動力試驗中，常利用物體質量在運動時產生的慣性力對結構施加動力荷載。由於荷載作用的方法不同，可分為衝擊力載入和離心力載入兩種方法。
（1）衝擊力載入
特點：荷載載入時間極為短暫，在它的作用下使被載入結構產生自由振動，適用於進行結構動力特性試驗。
（a） 初位移載入法：稱張拉突卸法。
（b） 初位移載入法：稱突加荷載法。利用擺錘或落重的方法使結構在瞬時內受到水平或垂直的衝擊，產生乙個初速度，同時使結構獲得所需的衝擊荷載。
（2）離心力載入：根據旋轉質量產生的離心力對結構施加簡諧振動荷載。
特點：運動具有週期性。作用力的大小和頻率按一定規律變化，使結構產生強迫振動。
建築結構試驗
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