自考02448建筑结构试验复习整理

第一章：结构试验概要

一、结构工程发展依靠结构试验、结构理论和数值计算三部分组成。结构试验是检验理论与计算正确与否的重要手段。

二、结构试验的任务

就是在结构物或试验对象上，使用仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载（重力、机械扰动力、地震力和风作用下，以及其它因素作用下（温度、腐蚀等）通过测量结构工作性能有关的各种参数（强度、变形、挠度、应变、振幅、频率）从强度、刚度以及结构变形等实际破坏状态来判断建筑结构的实际工作性能，估计结构的承载能力，确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展新的结构计算理论。（对象、荷载、参数、性能）

三、结构试验的目的

    根据不同的试验目的，结构试验归纳为两大类：

     一类为工程鉴定性试验，另一类为科学研究性试验。

 工程鉴定性试验：

    一般具有直接生产目的，以实际建筑物或结构构件为鉴定对象，经过试验对具体结构作出正确的技术结论，如结构承载力是否足够，变性能力是否达到设计要求等；

生产性试验一般解决以下问题：

１. 结构设计和施工通过试验进行鉴定

   主要对一些重要建筑，在设计阶段要做一些试验来判断设计是否存在不足，如东方明珠电视塔、目前新建的国际金融大厦，都作了振动台试验，考察设计结构的抗震性能；有一些结构建成后，通过试验鉴定其质量的可靠度，如一些大桥，南浦大桥、杨浦大桥和刚建成的东海大桥，都在建成后经过实际车辆施压，验证其可靠性。

２. 工程改建或加固、通过试验判断具体结构的实际承载能力。

    对旧有建筑进行改造加固，由于旧有建筑材料性能的变化、环境的影响、使用过程中受荷历史、基础的变化等因素，使的很难单凭理论计算确定其实际承载力，所以有的时候需要通过试验来确定结构的实际能力。

３. 处理工程事故、通过试验鉴定提供技术依 据。

   只要指建筑在建造使用过程发现有严重缺陷，包括新建建筑，都要通过一系列试验来确定事故的主要原因。另外一些遭受地震、火灾以及爆炸等受损的结构，为了估计其剩余承载力，为了加固改造作准备，也往往需要通过试验来确定结构的性能，如承载能力，结构动力特性等。

４. 已建结构的可靠性鉴定、通过试验推断估计结构的剩余寿命；

    主要是结构随着使用时间的增加，结构逐步会出现老化现象，使用功能发生退化，为了保证建筑安全使用，有必要鉴定建筑的安全性，预测其剩余使用寿命。往往需要实际观察，测定建筑材料的实际强度以及破坏情况（如构件裂缝、钢筋锈蚀情况、重要构件挠度、整体结构的垂直度等参数，结合计算分析对推断结构的剩余寿命。

５. 鉴定预制构件产品的质量

    主要针对构件厂或现场生产的钢筋混凝土预制构件，按照预制构件的质量检验评定标准和试验规程的要求，通过少量试验推断成批产品的质量。

科学研究性试验：

    验证结构设计计算的各种假定，通过制定各种设计规范，发展新的设计理论，改进设计计算方法；为发展和推广结构新材料和新工艺提供理论和实践经验。

   一般解决的问题为：

1.       验证结构计算理论的假定

为了计算方便，对结构构件的计算模式和本构关系做一些假定，而这些假定合理与否，一般通过试验来验证。如平截面假定，钢筋混凝土梁抗弯计算假定、抗剪计算假定等；

２. 为制定规范提供依据

    在实际观察，理论分析和试验等大量研究成果基础上，编制了结构设计规范，也体现了最新可实用的研究成果。这些成果的取得，往往需要大量的试验提供可靠的基本资料和试验数据。如基本荷载的确定、构件的承载能力、结构的整体变形能力等。

３. 为发展和推广新材料和新工艺提供实践经验。

由于一个新材料的应用、一个新结构的设计以及新工艺的施工，没有实际观察结果、没有合适的计算理论，所以需要多次的科学试验和工程实践，积累资料，逐步改进设计计算理论，使设计更可靠合理和简便。

四、建筑结构试验分类

    建筑结构试验除了按照试验目的分为生产性试验和科学研究性试验。还经常以试验对象、荷载性质、试验场和、试验时间等不同因素进行分类。

1、 按试验对象分为真型试验和模型试验；

    真型试验的试验对象是实际结构或者按照实物结构足尺复制的结构或构件。

    实际结构一般用于生产性试验：如一些结构的整体非破坏性的承载力试验，一些建筑实测动力特性等；

    足尺复制的结构或结构构件，一般指一跟梁、柱、板等构件，进行静动力试验。整体结构的试验相对较少，不过随着抗震研究发展，一些足尺试验也在进行，如１９７９年同济大学进行的五层硅酸盐砌体房屋抗震破坏试验；日本完成七层钢筋混凝土房屋的足尺试验等；

    模型试验：由于真型试验投资大，周期长，在物质和技术上存在困难，大部分试验都采用模型试验。

    模型一般是仿照真实结构按照一定比例复制成的试验代表物。具有实际结构的全部或部分特征，但尺寸要比真实结构小。

    模型设计、荷载以及分析结果要求相似理论来确定。

但在实际中，要做到严格相似如几何相似、材料相似和力学相似比较困难，所以一般采用 部分相似，如采用真实结构所小比例的试验代表物，将模型试验结果与理论计算对比，用以 研究结构性能，验证设计假定和计算方法正确性，并把这些 一般规律和计算理论推广到设计结构中去。

2、 静力试验和动力试验

（1）. 静力试验：采用静力荷载完成的试验。由于大部分结构工作时承受的是静力荷载，所以静力试验是最基本的试验。加载过程一般是荷载从零一直增加直到结构破坏。

?  特点是加载设备简单，荷载可以逐步施加，加载过程中可以停下来观察结构变形的情况，给明确清晰的破坏概念，所以一些承受动力荷载的结构也采用静力方式模拟。如结构抗震性能研究很多采用低周反复静力加载试验来研究。

?  缺点是不能反应应变速率对结构的影响，不能反应结构的动力性能。

（2）动力试验：在一些情况下，为了了解结构在动力下下的性能 ，如厂房在吊车作用下的动力性能、吊车梁的疲劳强度和寿命，建筑物在风、地震以及爆炸作用下的性能，为了真实了解结构性能，通过动力加载设备在结构上直接施加动力荷载是最合适的。如模拟地震作用的振动台试验，模拟风荷载的风洞试验等。

3、 短期荷载试验和长期荷载试验

?  尽管结构承受的静力荷载大都是长期作用的，但是由于试验条件、时间等限制，一般采用短期荷载进行试验，整个加载过程控制在较短的时间内。即疲劳荷载也往往在几天内完成。这样试验与结构实际受力有一定的影响，这些在分析结果中要加以考虑。

?  长期荷载试验研究结构在长期作用下的性能，如混凝土徐变，预应力钢筋松弛，混凝土腐蚀研究等，这样试验一般需要几个月甚至几年，需要长期的观察才能获得有效的数据。

4、试验室试验和现场试验

?  建筑结构和构件的试验可以有专门的设备在实验室内进行，也可以在现场进行试验。

不同之处是，试验室有良好的工作条件，测试仪器受环境影响小。而现场试验受场地条件以及环境影响，选用测试方法一定要结合现场的条件，结合实际工程来进行。