结构抗震试验概论课件

高等结构试验

参考书：

朱伯龙主编结构抗震试验

姚振纲主编建筑结构试验

高等结构试验

参考书：

朱伯龙主编结构抗震试验

姚1高等结构试验结构抗震试验概论（2）结构试验相似理论（4）结构模型试验（4）低周反复加载试验振动台试验结构动力特性试验高等结构试验结构抗震试验概论（2）2结构抗震研究地震震害调查结构振动理论结构抗震试验试验时结构本身可以控制，其性能已知试验时可选择地震作用试验可研究某一因素的影响结构抗震研究地震震害调查3结构抗震试验的缺点结构模型和地基条件与实际不符合材料性质上的差别模型尺寸影响结构构造差别地震作用的大小、方向不同结构抗震试验的缺点结构模型和地基条件与实际不符合4结构抗震试验的任务确定结构的动力特性确定结构构件在地震作用下的恢复力特性研究结构或构件的破坏机理和破坏特性验证抗震措施或加固措施的有效性在给定的地震作用下测定结构的地震反应结构抗震试验的任务确定结构的动力特性5结构抗震试验再现地震反应输入——地面运动（地震工作者研究）系统——结构本身的自振特性输出——结构的地震反应（加速度、速度、位移）输入——系统——输出结构抗震试验再现地震反应输入——地面运动（地震工作者研究）6地震波三要素地震波峰值地震波的频谱地震波持续时间地震波三要素地震波峰值7地震波峰值7度——0.1~0.15g8度——0.2~0.25g9度——0.4~0.45g多遇地震——1/3基本烈度罕遇地震——2基本烈度地震波峰值7度——0.1~0.15g8地震波的频谱同一结构建在不同的场地，对于同样的地震，破坏形式不一样地震作用频率——0.5~33Hz特征周期Ⅰ类场地土——0.25~0.35SⅡ类场地土——0.35~0.45SⅢ类场地土——0.45~0.65SⅣ类场地土——0.65~0.90S地震波的频谱同一结构建在不同的场地，对于同样的地震，破坏形式9地震持续时间地震持续时间长危险大高应变下的疲劳反应谱不能反映地震持续时间（时程分析、振动台试验）地震持续时间地震持续时间长危险大10结构抗震试验分类静力试验周期性试验——低周反复加载试验非周期性试验——拟动力试验动力试验周期性试验——激振器加载、振动台加载非周期性试验——模拟地震振动台、人工爆炸模拟地震、天然地震结构抗震试验分类静力试验11结构抗震静力试验以静力加载方式模拟地震对结构的作用周期性静力加载试验——按一定的力或位移对结构或构件作周期性的反复加载试验——伪静力试验、低周反复加载试验20世纪50年代研究结构的恢复力模型20世纪60~70年代通过滞回面积研究结构的耗能非周期性静力加载试验——通过每一时刻加振器静力加载获得的结构恢复力，计算结构在下一时刻的地震反应，并按这一位移的大小和方向进行下一次的加载，以求得新的恢复力——拟动力试验结构抗震静力试验以静力加载方式模拟地震对结构的作用12结构抗震试验概论ppt课件13结构抗震动力试验加载频率大于结构自振频率，可以提供一定的应变速率，反映应变速率对结构试验的影响周期性动力加载试验在结构上安装激振器加载采用电液伺服加振器加载采用周期性振动台加载结构抗震动力试验加载频率大于结构自振频率，可以提供一定的应变14结构抗震动力试验非周期性动力加载试验模拟地震振动台试验人工爆破模拟地震试验天然地震试验结构抗震动力试验非周期性动力加载试验15结构抗震试验概论ppt课件16国内外结构抗震试验概况试验目的研究结构恢复力特性为改善结构的抗震能力进行不同方案的试验比较为改进规范条文提供科学依据国内外结构抗震试验概况试验目的17国内外结构抗震试验概况抗震试验设备静力试验设备——电液伺服加载系统、计算机联机试验动力试验设备——多自由度模拟地震振动台试验数据采集与处理国内外结构抗震试验概况抗震试验设备18国内外结构抗震试验概况构件类型和材料品种构件类型——梁、柱、框架、节点、剪力墙、整体结构材料——钢筋混凝土、劲性混凝土、砖、砌块、石料、土国内外结构抗震试验概况构件类型和材料品种19国内外结构抗震试验概况恢复力特性的模型化和恢复力曲线的计算砌体破坏阶段剪力——滑移模型（吕西林）砌体结构半退化三线型模型（朱伯龙）考虑裂面效应的混凝土等效应力—应变关系（朱伯龙）抗震试验的国际合作国内外结构抗震试验概况恢复力特性的模型化和恢复力曲线的计算20结构抗震试验概论ppt课件21结构抗震试验概论ppt课件22结构试件设计试件形状的选择试件尺寸与数量的确定构造措施结构试件设计试件形状的选择23试件形状造成和试验目的相一致的应力状态必须注意边界条件的模拟试件形状造成和试验目的相一致的应力状态24试件尺寸尺寸效应——截面越小，强度越高确定一合理尺寸，使强度趋向稳定确定尺寸效应的关系，求得强度折减系数构造效果小尺寸试件很难满足构造要求钢筋表面要求——光圆和螺纹石子要求——石子粒径应满足钢筋之间浇捣要求振捣要求——试件越小越难振捣立方体试块要求——大小、同一性试件尺寸尺寸效应——截面越小，强度越高25设备条件吊车起吊能力试验室净空条件试验加载设备试验台座反力墙设备条件吊车起吊能力26结构抗震试验概论ppt课件27结构抗震试验概论ppt课件28结构抗震试验概论ppt课件29经费可能在满足试验要求的前提下，一般情况下试件尺寸愈小愈经济要处理好试件尺寸、数量之间的关系要求反映构造特点的试件尺寸可适当大一些，力求接近实际以研究破坏机制为主的可适当小一些，以增加试件数量经费可能在满足试验要求的前提下，一般情况下试件尺寸愈小愈经济30钢筋混凝土试件尺寸基本构件——1010~5050cm节点——1/2~1框架结构——1/4~1/2剪力墙——1/10~1/3高层建筑模型——1/15~1/50，1/100（有机玻璃模型）桥梁——1/10~1/50钢筋混凝土试件尺寸基本构件——1010~5050cm31砖石及砌体结构试件尺寸静力试验——1/2~1动力试验——1/6~1/4砖石及砌体结构试件尺寸静力试验——1/2~132试件数量试件数量直接关系到试验工作量和是否满足试验任务的要求，同时受试验经费和时间期限的限制分析因子——参与研究问题有决定性的影响参数水平数——同一参数的几种状态试件数量试件数量直接关系到试验工作量和是否满足试验任务的要求33钢筋混凝土试件分析因子钢筋强度混凝土强度配筋率配箍率剪跨比轴向应力钢筋混凝土试件分析因子钢筋强度34砌体结构抗剪强度试验分析因子砌体截面积A砂浆强度fm垂直压应力0砌体结构抗剪强度试验分析因子35砖砌体试件试验数据试件号截面积（m2）砂浆强度（MPa）垂直压应力（MPa）抗剪强度(MPa)10.20.50.0640.09020.3020.24032.50.0640.16940.3020.40750.70.50.0640.06460.3020.16072.50.0640.11180.3020.275砖砌体试件试验数据试件号截面积（m2）砂浆强度（MPa）垂直36试件组合数分析因子数水平数23451234524916253827641254168125662553224310243125试件组合数分析因子数水平数2345123452491625337试件数量设计正交试验设计法选择正交表综合评价总体设计分批进行水平数不变分析因子数不变试件数量设计正交试验设计法38正交表L4(23)试件号列号1231111212232124221正交表L4(23)列号12311112122321242239砖砌体试件试验数据试件号截面积（m2）砂浆强度（MPa）垂直压应力（MPa）抗剪强度（MPa）平均值（MPa）10.20.50.0640.0900.24842.50.3020.40750.70.50.3020.1600.13672.50.0640.111砖砌体试件试验数据试件号截面积（m2）砂浆强度（MPa）垂直40砖砌体试件试验数据试件号砂浆强度（MPa）截面积（m2

）垂直压应力（MPa）抗剪强度（MPa）平均值（MPa）10.50.20.0640.0900.12550.70.3020.16072.50.70.0640.1110.25940.20.3020.407砖砌体试件试验数据试件号砂浆强度（MPa）截面积（m2）41砖砌体试件试验数据试件号垂直压应力（MPa）砂浆强度（MPa）截面积（m2

）抗剪强度（MPa）平均值（MPa）10.0640.50.20.0900.10272.50.70.11140.3022.50.20.4070.28450.50.70.160砖砌体试件试验数据试件号垂直压应力（MPa）砂浆强度（MPa42正交试验设计法的优缺点优点——大大减少试件数量，当因子数为5，水平数为4时，试件由1024降为16根缺点——不能建立单个因子与试验目的之间的函数关系，不能定量研究结构的抗震性能。正交试验设计法的优缺点优点——大大减少试件数量，当因子数为543总体设计分批进行水平数不变，设为3分析因子数1，试件为3个，试验曲线为1条分析因子数2，试件为5个或9个，试验曲线为3条分析因子数3，试件为27个，试验曲线为9条总体设计分批进行水平数不变，设为344总体设计分批进行分析因子数不变水平数为2，试件8根，曲线4条水平数为3，试件27根，曲线9条水平数越多，每根试件的贡献越小总体设计分批进行分析因子数不变45试验误差试件尺寸误差材料强度误差试件安装误差试验设备误差试验方法非标准误差数据分析误差试验误差试件尺寸误差46试件尺寸误差外形尺寸误差钢筋混凝土构件不可能做到与设计尺寸一致砌体构件尺寸受施工砌筑及材料本身尺寸的影响钢结构试件中钢板、型钢尺寸偏差在制作条件良好的情况下影响承载能力1~2%试件尺寸误差外形尺寸误差47试件尺寸误差钢筋位置偏差主筋、箍筋绑扎时的偏差振捣混凝土时引起的骨架变形由于主筋位置偏差改变了混凝土构件截面的有效高度h0，影响承载能力4~6%。试件尺寸误差钢筋位置偏差48减少尺寸误差的方法试验前量测试件的实际外形尺寸试验后敲开混凝土，量测保护层实际厚度和钢筋的准确位置理论分析中采用实测尺寸减少尺寸误差的方法试验前量测试件的实际外形尺寸49材料强度误差试件的实际材料强度与名义值（标准试块确定）之间的差别所产生的误差材料强度误差50材料强度误差混凝土——要求试块和试件具有同一性具有相同的混凝土（同一次拌和）具有相同条件的外模具有相同的振捣条件具有相同的拆模时间具有相同的养护状况具有相同的试验时刻材料强度误差混凝土——要求试块和试件具有同一性51材料强度误差影响砌体强度的因素块材的强度砂浆的强度及和易性砌筑时块材的湿润程度砌筑者的技术水平（误差达50%）试验时的龄期材料强度误差影响砌体强度的因素52材料强度误差保持砌体试块和试件同一性的方法每批试块和试件采取分皮流水作业——减少因砌筑者水平不同引起的差异每皮砌完后所拌砂浆不足以砌完下一皮时，宁可放弃重拌。所用块材力求材质均匀，同等条件浸湿强度误差可控制在10~15%材料强度误差保持砌体试块和试件同一性的方法53材料强度误差钢材同级同批同直径的钢筋屈服强度误差5~8%同一根钢筋取样产生的误差1~2%材料强度误差钢材54试件安装误差试件划线误差支座、加力点与划线对中不准的误差支座长度方向不平或试件底部不平引起的试件扭转或出平面变形支座太紧、摩擦力抵销一部分作用力安装引起的误差可控制在1~3%试件安装误差试件划线误差55试验设备误差材料试验机的精度和实验者的读数误差试验加载装置的精度和实验者的读数误差传感器精度和实验者读数误差数据采集和记录设备内部元器件引起的误差对试验机、加载装置、传感器、记录设备进行定期标定，采用自动记录装置