第二章 结构试验设计

学习要求：

1、掌握结构试件的形状、尺寸与数量的基本要求；2、了解结构模型设计的基本概念和方法；3、重点掌握结构试验荷载的加载图示和试验荷载的取值；（）4、能够正确地确定量测项目，合理地选择量测仪器；5、提出试验的安全措施。第二章结构试验设计建筑结构试验—结构试验设计2.1研究性试验设计阶段准备阶段实施阶段总结阶段试件设计加载方案设计量测方案设计安全措施试件制作试件安装仪器调试加载试验观测记录数据处理试验分析试验报告一、试件设计√试件设计的内容与要求◆主要任务：通过结构试验设计拟定试验方案，并将所有相关文件进行汇总。建筑结构试验—结构试验设计2.1.1设计阶段一、试件设计√试件设计的内容与要求◆内容：试件形状的选择、试件尺寸与数量的确定、构造措施等

◆要求：结构与受力的边界条件、试验的破坏特征、试验的加载条件。建筑结构试验—结构试验设计2.1.1设计阶段一、试件设计

（一）

试件的形状

√

基本要求：满足在试验时形成和实际工作相一致的应力状态。√

边界条件（指运动边界上方程组的解应满足的条件）和受力条件的模拟。2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计一、试件设计

（二）

试件的尺寸

√

尺寸效应（原型和模型）√

混凝土抗压强度试验100×100×1000.95150×150×1501.0200×200×2001.052.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计尺寸越大，实测抗压强度越低一、试件设计

（三）

试件的数量

√

生产性试验：按试验任务的要求来确定数量√

研究性试验（1）单因素：根据因素的水平数来确定数量（2）多因素：采用正交设计法来进行试验设计并对试验结果进行分析

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计一、试件设计

（三）

试件的数量√

研究性试验：取决于因子数（对试验研究内容有影响的因素个数）和水平数（因子可改变的试验档次数）例如：因子可能是截面、钢筋配筋量、混凝土强度等，这些都对研究结果有影响；如混凝土的强度等级，就要取不同的强度（C25、C30等）的构件来做试验，才能反应混凝土强度的影响，这个叫水平数。

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计

（三）

试件的数量

√

全因子试验：就是某几种因素和它的水平数都要完全的组合到一起，组合成不同的试件，这种叫全因子试验。

例如，有4个因素对试验结果有影响，每个因素取3个不同水平进行比较，有34=81种不同的试验条件，需做81个试件的试验。

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计

（三）

试件的数量

√

正交试验设计：指利用事先制好的正交表来安排多因素试验，并进行试验结果分析的一种试验设计方法。

◆正交表是正交试验设计法中合理安排试验并对试验结果进行统计分析的一种特殊表格。◆常用正交表有L4（23）、L9（34）

2.1.1设计阶段试验次数因素的水平数因素数建筑结构试验—结构试验设计（三）

试件的数量

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计（三）

试件的数量

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计（三）

试件的数量

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计

正交试验设计过程：

（1）确定试验因素及水平数；（2）选用合适的正交表；（3）列出试验方案及试验结果；（4）对正交试验设计结果进行分析；（5）确定最优或较优因素水平组合。

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计

（三）

试件的数量

√

全因子试验与正交试验比较（1）如果用来优化，比如截面、钢筋配筋量、混凝土强度，用来优化着三个因素的时候，就用正交表比较好，因为它经过很少的试验就可以选出各个因素、哪个因素是最好的；（2）如果想确切知道承载力和这三个因素的理论关系来讲，用全因子试验比较确切。

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计二、加载方案

（一）

试验加载图式

√

概念：试验荷载在试验结构构件上的布置（包括荷载类型和分布情况）。√

试验结构构件的加载图式要与结构设计计算时荷载图式一致。2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计（一）

试验加载图式

2.1.1设计阶段b建筑结构试验—结构试验设计二、加载方案

（二）

试验加载装置

√

试验加载装置包括：◆竖向加载装置：荷载架◆水平加载装置：反力架、反力墙◆其他加载装置：（1）荷载传递装置：分配梁、垫块或垫梁、滑动轴承等；（2）荷载支承装置：支座（固定式、滑动式、铰接式、滚动式）、支墩2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计

（二）

试验加载装置（续）

√

试验加载装置的基本要求◆试验装置应有足够刚度◆试验结构构件的跨度、支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图，且在整个试验过程中保持不变◆试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态，且不应分担试验结构构件承受的试验荷载和不应阻碍结构构件变形的自由发展◆应满足试件就位支承、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计（三）

试验荷载

√

在进行结构静力试验时，对于混凝土结构：◆对结构构件的刚度、裂缝宽度进行试验时，应确定正常使用极限状态的试验荷载值◆对结构构件的抗裂性进行试验时，应确定开裂试验荷载值◆对结构构件进行承载能力试验时，应确定极限承载能力试验荷载值

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计（三）

试验荷载

√

在进行结构静力试验时，对于混凝土结构：◆按荷载作用时间的不同，正常使用极限荷载的试验荷载值分为短期和长期试验荷载值√

在进行结构动力试验时，试验荷载值确定还应考虑动力荷载的动力系数。2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计（四）

加载制度

√

定义：指试验进行期间荷载与时间的关系

◆加载速度的快慢◆加载时间间歇的长短◆分级荷载的大小◆加卸载循环的次数

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试验设计（四）

加载制度

√

定义：指试验进行期间荷载与时间的关系

√

结构试验的加载制度分类：

◆单调静力加载：预加载、标准荷载、破坏荷载◆拟静力加载：采用控制荷载或变形的低周反复加载试验◆拟动力加载：由计算机控制，按结构受地震地面运动加速度作用后的位移反应时程曲线进行加载试验

2.1.1设计阶段建筑结构试验—结构试