1、自学考试建筑结构试验02448复习整理资料第一章、结构试验概论建筑结构试验的任务：就是在结构物或试验对象上，以仪器设备为工具，利用各种试验技术为手段，在荷载或其他因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数，从强度、刚度、抗裂性以及结构的破坏形态等各个方面来判断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，并用以检验和发展结构的计算理论。 生产性试验：（具有直接的生产目的，以实际建筑物或结构构件为试验鉴定对象，经过试验对具体结构构件作出正确的技术结论）常用以解决以下问题：综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量鉴定预制构件的产品质量已建结构可靠性检验，推断和估计结构
2、的剩余寿命工程改建或加固，通过试验判断具体结构的实际承载能力处理受灾结构和工程质量事故，通过试验鉴定提供技术依据科研性试验：（目的是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，为发展和推广新结构、新材料及新工艺提供理论依据与实践经验）验证结构计算理论的 假定为制定设计规范提供依据为发展和推广新结构、新材料及新工艺提供理论依据与实践经验结构试验分类：按试验对象分：原型试验模型试验。按试验荷载性质分：结构静力试验结构动力试验结构抗震试验。按试验时间长短分：短期荷载试验和长期荷载试验 按试验所在场地分：实验室结构试验和现场结构试验。按试验是否破坏分结构破坏试
3、验和结构非破坏试验。 模型试验分： 相似模型试验：几何相似、力学相似、材料相似缩尺模型试验 ：原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物原型相似：对象是实际结构（实物）或者是实际的结构构件模型相似：是仿照（真实结构）并按一定比例关系复制而成的试验代表物，它具有实际结构的全部或部分特征，但大部分结构模型是尺寸比原型小得多的缩尺结构结构静力试验：加载过程实质和再从零开始逐步递增一直加到试验某乙预定目标或结构破坏为止。 结构动力试验: 研究结构在不同性质动力作用下结构动力特性和动力反应的试验。分： 结构动力特性试验：指结构受动力荷载激励时，在结构自由振动或强迫振动情况下量测结构自身所固有的动力性能试验。用
4、人工激振或环境随机激振，量测自振频率、阻尼系数和结构振型。 结构动力反应试验：指结构在动力荷载作用下，量测结构或其特定部位动力性能参数和动态反应的试验。如结构的振幅和振动形态、频率或频谱曲线、加速度和动应变的时程曲线及动力系数。 结构疲劳试验：指结构构件在等幅稳定、多次重复荷载的作用下，为测试结构疲劳性能而进行的动力试验。 量测得疲劳参数有疲劳强度和疲劳寿命。 结构抗震试验：指在地震或模拟地震荷载作用下研究结构构件抗震性能和抗震能力的专门试验。 低周反复加载静力试验 ：一种以控制结构变形或控制施加荷载，由小到大对结构构件进行多次低周期反复作用的结构抗震静力试验。属于静力试验，也称伪静力试验、周
5、期性抗震试验或结构恢复力特性试验。 拟动力试验：是利用计算机和电液伺服加载器联机系统进行抗震试验的方法。亦称伪动力试验、非周期性抗震静力试验或计算机-加载器联机试验。 地震模拟振动台试验：在地震模拟振动台上进行的结构抗震动力试验。 结构非破坏试验 刚度检验法：是以30%-60%的设计荷载进行加载，测得结构变形和材料的应变与理论计算对比，如果符合的较好，可以承认试验结构和材料的可靠性。 承载力检验法：一般加载到小于极限荷载的某一预定荷载值，检测结构受载后的反应。 短期荷载试验：指结构试验时限与试验条件、试验时间或其它各种因素和基于及时解决问题的需要，经常对实际承受长期荷载作用的结构构件，在试验时
6、将荷载从零开始到最后结构破坏或某个阶段进行卸载，整个试验的过程和时间总和仅在一个较短时间段内完成的结构试验。 长期荷载试验：指结构在长期荷载作用下研究结构变形随时间变化规律的试验。 现场试验：指在生产或施工现场进行的实际结构的试验。简答题1、生产性试验一般常用来解决那些问题？ 六08p2答：A综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量；B鉴定预制构件的产品质量；C已建结构可靠性试验，推断和估计结构的剩余寿命；D工程改建或加固，通过试验判断具体结构的实际承载能力；E处理受灾结构和工程质量事故，通过试验鉴定提供技术依据。2、简述科学研究性试验的目的。一 p3答：1、验证结构设计计算的各种假定2、为制
7、定设计规范提供依据3、为发展和推广新结构、新材料及新工艺提供理论依据与实践经验。3、简述静力试验的优点。一 p5答：加载设备相对来说比较简单，荷载可以逐步施加，还可以停下来仔细观测结构变形的发展，给人们以最明确和清晰的破坏概念。4、简述结构抗震试验的种类。 六p6答：A低周反复加载静力试验：是一种以控制结构变形或控制施加荷载，由小到大对结构构件进行多次低周期反复作用的结构抗震静力试验。B拟动力试验：利用计算机和电液伺服加载器联机系统进行结构抗震试验的一种试验方法。C地震模拟振动台试验：在地震模拟振动台上进行的结构抗震动力试验。5、简述模型试验的种类。 六09p4答：A相似模型试验：按照相似理论
8、进行模型设计、制作与试验。 用适当的比例尺和相似材料制成与原型几何相似的试验对象，在模型上施加相似力系，使模型受力后重演原型结构的实际工作状态，最后按相似条件有模型试验的结果推算实际结构的工作。B缩尺模型试验：用缩尺模型研究结构性能，验证设计假定与计算方法正确性，缩尺模型实质上是原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物。C足尺模型试验：由于建筑结构抗震研究的发展，国内外开始重视用足尺模型对结构整体性能的试验研究。6、结构试验按试验对象的尺寸如何分类？ 08 p4答：1、原型试验2、模型试验7、按试验荷载的性质分类：1、结构静力试验2、结构动力式样3、结构抗震试验8、结构动力试验分为：1、结构动力特
9、性试验2、结构动力反应试验3、结构疲劳试验9、按试验时间长短分类：1、短期荷载试验2、长期荷载试验10、按试验场地分为类：1.实验室结构试验2、现场结构试验 第一章 结构试验的加载设备和试验装置1， 结构的（荷载试验）是结构试验的基本方法。2， 试验用的荷载形式、大小及加载方式等都是根据（试验的目）的要求，以如何能更好地模拟原有荷载等因素来选择的。3， 结构的（动力反应）在很大程度上决定于所承受的动力荷载，对于荷载激振设备或加载方法的选择主要决定于（试验的任务）和（试验对象）的性质。4， 决定试验荷载还取决于实验室的设备和现场所具备的条件。5， 正确的（荷载设计）和选择适合于试验目的的需要的（
10、加载设备）是保证整个工作顺利进行的关键之一。6， 在选择试验荷载和试验方法时，应满足：1 选用的试验加载设备和试验装置应满足结构设计计算荷载图式的要求。2 荷载传递方式和作用点要明确，产生的荷载值要稳定，特别是静力荷载应不随加载时间、外界环境和结构的变化而变化。3 荷载分级的分度值要满足试验量测得精度要求，加载设备要有足够的轻度储备。4 加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还必须按变形条件来控制加载装置的设计，即应满足刚度要求，但不能影响结构的自由变形，防止对试件产生卸荷作用而减轻结构实际承担的荷载。5 加载设备要操作方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，还能适应同步加载、先后加载和
11、恒载等不同要求。6 试验加载方法要力求采用现代先进技术，减轻体力劳动，提高试验质量，保证试验安全。 22重力加载法 液压加载法 7，重力加载就是将物体本身的重力施加于结构上作为荷载。8，杠杆加载尤其适合（持久荷载）试验。9，杠杆加载的关键是要有牢固稳定的支撑反力装置。杠杆支点、力点和加载点位置须明确，并应在同一直线上。10，液压加载的最大优点是利用油压使液压加载器产生较大的荷载，试验操作安全方便。11，液压加载器类型：静力试验中的手动液压加载器，还有专门为结构试验设计的单向作用及双向作用的液压加载器。12，为提高液压加载器的加载精度和准确性，应优先采用荷载传感器量测荷载值。荷载传感器的精度不应
12、低于C级。指示仪表的最小分度值不宜大于被测力值总量的10% ， 示值误差应为10%（FS）。油压表测定荷载值其缺点是分辨率低，加载器在加载卸载循环过程中受磨阻力的影响，故而读数的重复性差。为减小这种不利因素，要求油压表精度不应低于15级，在选择量程时，应使其使用状态试验荷载值所对应的油压表读数大致为油压表量程的1/3。13，液压加载器的标定：当采用试验机标定液压加载器时，按照加载器使用时的实际工况，必须采用加载器的活塞顶升试验机的主动加载方式，这时加载器产生的是主动力，而不允许采用由试验机推压加载器活塞的被动方式进行标定。这主要是由于加载器的回程特性很差，被动方式标定时活塞摩阻力方向与正常工作
13、时方向不同，由此得到的标定曲线误差较大。14，在制作标定曲线时，至少应在液压加载器不同的行程位置上加卸荷载重复循环3次，分别取平均值来绘制标定曲线，任一次测量值和曲线上对应点的力值偏差（重复性误差）不应大于5%。15，液压加载系统主要由：储油箱、高压油泵、测力装置和各类阀门组成的操纵台，通过高压油管同时并联连接若干个液压加载器组成。满足多点同步施加荷载的要求。16，大型结构试验机的特点：液压加载器的德吨位要比一般材料试验机的容量达，一般至少在2000KN以上，机架高度在3米左右或更大。大型结构试验机的精度不应低于2级。17，结构疲劳试验机：主要用于对各种结构构件进行单向负荷的压力及弯曲疲劳试验
14、，在一定范围内产生周期性的单向脉动荷载，实现正弦波的动态疲劳试验，主要由液压脉动器、控制系统和液压脉动加载器三部分组成。18，结构疲劳试验机应满足2级试验机的精度要求，测力示值相对误差应为20%，试验机脉冲量应大于液压脉冲加载器的活塞面积和振幅的乘积。19，电液伺服系统的工作原理：利用自动控制和液压技术相结合的电液伺服闭环系统控制试验加载。主要由电液伺服液压加载器、控制系统和液压源等三大部分组成。20，电液伺服阀的原理：是电液伺服液压加载系统的心脏部分，指令发生器发出的信号经放大后输入伺服阀，转换成大功率的液压信号，将来自液压源的液压油输入加载器，使加载器按输入信号的变化规律对结构施加荷载。2
15、1，电液伺服阀能根据输入电流的极性控制液压油的流向，根据输入电流的大小控制液压油的流量，且其流量与输入电流基本上成比例地变化。22，振动台台面最基本的参数是：位移 速度 加速度 使用频率。一般是按照 模型相似 原理由模型比例及试验要求来确定台身满负荷时的 最大加速度 速度 位移 。使用频率由所做试验模型的 第一频率 而定。23，弹簧加载法常适用于构件的 持久荷载 试验。24，用弹簧作持久荷载时，应事先估计到由于结构 徐变 使弹簧压力变小时，其变化值是否在弹簧变形的允许范围内。25，在结构模型试验中，采用 液压加载器 加力框 弹簧 组成的荷载分配传力系统，可实现对试件做多点加载试验。26，激振器
16、产生的 激振力 等于 各旋转质量离心力的合力 。27，一般机械式激振器工作频率范围较窄，大致在 50-60HZ 以下，由于激振力与转速的平房成正比，所以当工作频率很 低 时，激振力就较 小 。28，电磁式激振器由： 磁系统 动圈 弹簧 顶杆 等部件组成。29，电磁振动台市按 闭环振动试验 要求设计的。30，电磁振动台的使用频率范围较窄，台面振动波形较好，一般 失真度 在 5% 以下，操作使用方便，易自动控制 。31，人工爆炸产生地面运动的基本特点是：地面运动加速度的峰值随炸药量的增加而增大 峰值离爆心距离愈近则愈高 加速度持续时间离爆心距离愈远而愈长 。32，人工爆炸模拟地震波对试验结构的影响
17、常采用地面质点运动的 最大速度的幅值 为衡量标准。33，结构试验荷载装置是满足 试验荷载设计 实现试验荷载图式 模拟边界条件要求 保证试验加载正常进行 的关键之一。它由 试件支承装置 荷载传递装置 荷载支承装置 结构试验台座 试验辅助装置 等部分组成。34，试件支承装置是 支承结构构件 正确传递作用力 模拟实际荷载图式 边界条件 的设备，由 支座 和支墩 组成。35，支座的型式和构造与 试件的类型 边界条件的要求 等因素有关 。36，滚动铰支座的基本要求：必须保证结构在支座处能自由水平移动和自由转动。必须保证结构在支座处力的传递。如果结构在支承处没有预埋支承钢垫板，则在试验时必须另加垫板。滚轴
18、的长度一般取等于试件支承处截面宽度b。滚轴的直径有要求，且应进行强度验算。37，杠杆的作用：利用放大原理，在施加少量荷载的情况下，经过杠杆的传递而获得放大几倍的作用力。38，分配梁的作用：将单一杠杆或液压器产生的荷载分配成两个或两个以上的多点集中荷载。层次不宜大于 3 层，不等比例不宜大于1：4 ，且须将荷载分配比例大的一端设置在靠近 固定铰支座 的一边。39，卧梁的作用：将若干个加载点的集中和在转换成均布赫在施加于试件的端面，保证试件的受载面积获得均匀分布的应力状态。卧梁须有足够的强度和刚度，安装时与试件端面应平铺 砂浆垫层 ，砂浆强度不应低于试件砼强度的 50% 。40，试验台座的作用：平
19、衡结构加载时产生的反力固定横向支架，保证构件的侧向稳定通过水平反力架对试件施加水平荷载消除试件试验时的支座沉降变形。41，试验台座的分类：板式试验台座（槽式和地锚式）箱式试验台座（孔式试验台座）抗侧力试验台座。42，构件现场试验装置的主要矛盾：当采用杠杆加载或液压加载时，如何解决杠杆支点锚固和液压加载器加载所产生的反作用力的平衡问题。名词解释1、重力加载：将物体本身的重力施加于结构上作为荷载。 2、电磁加载：在磁场中放入动圈，通过交变电流，使固定于动圈上的顶杆等部件作往复运动，对试验对象施加荷载。气压加载试验：利用空气压力对试件施加荷载的一种方法。3、试件支承装置：指支承结构构件、正确传递作用
20、力、模拟实际荷载图式和边界条件的设备，通常由支座和支墩两部分组成。简答题结构荷载装置有哪几部分组成？ 三 p32答：由试件支承装置、荷载传递装置、荷载支承装置、结构试验台座和试验辅助装置等1、液压加载法有什么优点？一 p12答：1、利用油压使液压加载器产生较大的荷载，试验操作安全方便。2.为结构动力模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条件，是动力加载技术发展到了一个新的高度。2、简述液压加载系统的组成结构。一 p15答：液压加载系统主要由储油箱、高压油泵、测力装置和各类阀门组成的操纵台，通过高压油管同时并联连接若干个液压加载器组成，由操纵台控制，满足多点同步施加荷载的要求。如何
21、制作液压加载器的标定曲线？ 三 p15答：1、至少应在加载器不同的行程位置上加卸荷载重复循环三次2、取平均值绘制标定曲线3、任一次测量值和曲线上对应点的力值偏差不应大于53、采用试验机标定液压加载器时，应采用什么加载方法，为什么？应注意什么？ 五六p15答：当采用试验机标定液压加载器时，必须采用加载器的活塞顶升试验机的主动加载方式，原因是：加载器的回程特性很差，被动方式标定是活塞摩阻力方向和正常工作时方向不同，由此得到的标定曲线误差较大。应注意：而不允许采用由试验机推压加载器活塞的被动方式进行标定。4、机械力加载常用的机具有哪些？ 六p21答：机械力加载常用的机具有吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝
22、、螺旋千斤顶及弹簧等。5、简述荷载传递装置的作用。 四六 p35答：作用是将加载设备产生的荷载或作用力正确地按试验荷载图式的要求传递到试验的结构上，同时满足荷载量放大、分配和荷载作用形式转换的要求。荷载传递装置有哪些？ 08 p35答：1.杠杆2.分配梁3.卧梁6、简述在静力试验中所利用的加载方法。答：在静力试验中有利用重物直接加载或通过杠杆作用间接加载的重力加载方法，有利用液压加载器和液压试验机等的液压加载方法，有利用铰车、差动滑轮组、弹簧和螺旋千斤顶等机械设备的机械加载法，以及利用压缩空气或真空作用的气压加载方法等。7、对铰支座的基本要求是什么？ 三p32答：A必须保证结构在支座处能自由转
23、动和自由水平移动。B必须保证结构在支座处力的传递。C如果结构在支承处没有预埋支承钢垫板，则在试验时必须另加钢板。D滚轴的长度，一般取等于试件支承处截面宽度。E滚轴的直径应根据滚轴的受力选用，并进行强度验算。8、如何制作液压加载器的标定曲线？七答：在制作标定曲线时，至少应在液压加载器不同的行程位置上加卸荷载重复循环三次，分别取平均值来绘制标定曲线。任一次测量值和曲线上对应点的力值偏差不应大于5%。9、什么是电磁加载法？有哪两种加载设备？ 07p26答：在磁场中通电的导体收到与磁场方向相垂直的作用力。电磁加载就是根据这个原理，在磁场中放入动圈，通过交变电流，就可以使固定于动圈上的顶杆等部件作往复运
24、动，对实验对象施加荷载。 常见的有电磁式激振器和电磁振动台。10、简述结构试验电液伺服液压系统的用途？ 07p18答：1、在结构试验中，他用以模拟地震、海浪等荷载对结构的作用2.特别是可以用来进行抗震结构的静力或动力试验。第二章 结构试验的数据采集和测量仪器1， 数据采集的方法：最简单的量测工具进行人工测量人工记录。用一般的量测仪器进行测量人工记录。用仪器进行测量记录用数据采集系统进行测量和记录。2， 数据采集应遵照 同时性 和 客观性 两个原则。同时性原则要求采集得到的所有数据是同一时刻试件受到的作用与试件的反应。客观性原则要求按照客观事实进行数据采集，并把所有关于试验实际情况的数据都加以测
25、量 记录 ，使采集得到的数据能够客观 完整地反映和描述整个试验过程。3， 仪器设备按工作原理分：机械式仪器电测仪器光学测量仪器复合式仪器伺服式仪器。4， 仪器设备按测量用途分：测力仪器位移仪器应变计倾角仪器频率仪测振仪器。5， 仪器设备按与结构构件关系分：附着式和非附着式接触式和非接触式。6， 仪器设备按显示和记录方式分：直读式和自动记录式模拟式和数字式。7， 测量仪器的主要技术性能指标：1 最小分度值：仪器的指示部分或显示部分所能指示的最小测量值，即每一最小刻度所表示的被测量的数值。2 量程:仪器可以测量的最大范围。3 分辨率：仪器测量被测物理量最小变化值的能力。4 灵敏度：被测量的单位物理
26、量所引起仪器输出或显示装置的大小，即仪器对被测物理量变化的反应能力。5 线性度：仪器校准曲线对理想拟和直线的接近程度。可用校准曲线与拟和直线的 最大偏差 作为评定指标，并用 最大偏差与满量程输出 的百分比来表示。6 稳定性：当被测物理量不变，仪器在规定的时间内保持示值与特性参数不变的能力。7 重复性：在同一工作条件下，仪器多次重复测量同一数值的被测量时，保持示值一致的能力。8 频率响应：动测仪器输出信号的幅值和相位随输入信号的频率而变化的特性。常用 幅频特性和相频特性曲线来表示，分别说明仪器输出信号与输入信号间的 幅值比和相位角偏差与输入信号频率的关系。8， 结构试验对仪器设备的使用要求为：测
27、量仪器不应该影响结构的工作，要求仪器自重轻尺寸小，尤其是对模型结构试验，还要考虑仪器的附加质量和仪器对结构的作用力。测量仪器具有合适的灵敏度和量程。安装使用方便，稳定性和重复性好，有较好的抗干扰能力。价廉耐用，可重复使用，安全可靠，维修容易。在达到上述要求的条件下，尽量要求多功能，多用途，以适应多方面的需要。9， 电阻应变计的工作原理：利用某种金属丝导体的 应变电阻效应，即这种金属丝的电阻随着其机械变形而变化的物理特性。10， 电阻应变计的粘贴要求：测点基底平整清洁干燥粘贴剂的电绝缘性 化学稳定性和工艺性能良好，以及蠕变小 粘贴强度高 温湿度影响小。同一组应变计的规格型号应相同粘贴牢固，方位准
28、确，不含气泡。11， 电阻应变计的主要技术指标：1 电阻值：应变计的电阻值R一般为120欧。与应变仪配合。2 标距L：即敏感栅的有效长度。用应变计测得的应变值是整个标距范围的名义平均应变，应根据式件测点处 应变梯度 的大小来选择应变计的标距。3 灵敏系数K:表示单位应变引起应变计的相对电阻变化。12， 测量应变的仪器和方法有：电阻应变仪手持应变仪位移计方法光测法（云纹法 激光衍射法 光弹法）13， 应变测量的温度补偿：在应变测量时，如果试验过程较长，温度发生了变化，测得的试件应变中会包含着温度变化引起的应变，有时这一应变值会相当大。如果试验中只需要测量试件受除温度作用以外的荷载作用所产生的应变
29、，那就应该设法去除由于温度变化引起的应变，这就是应变测量中的温度补偿。14， 温度补偿的方法：在与试件同样环境里的旁边，放置一与试件同样材料的物体，其只受温度作用，该物体所产生的应变即为试件受温度作用产生的应变，测量试件应变的同时也测量该物体的温度应变，把试件的总应变减去该物体的温度应变即为试件由于荷载作用引起的应变。还可以在试件的零应力部位布置应变测点，该测点的应变只受温度作用，与荷载作用无关，该测点的应变也可以用于温度补偿。在实际应变测量时，可以利用应变测量电桥的特性进行温度补偿（R1和R3为测量应变计 R2和 R4 为温度补偿应变计）。15， 手持应变仪操作步骤：根据试验要求确定标注，在
30、标注两端粘贴两个脚标结构变形前用手持应变仪先测读一次结构变形后，再用手持应变仪测读变形前后的读数差即为标注两端的相对位移，从而可求得标注内平均应变。16， 在结构试验中： 光测法 可以用于测量 平面应变，较多应用于 节点 或构件的局部应力分析。17， 磁电式传感器主要技术指标：传感器质量弹簧系统的固有频率灵敏度频率响应阻尼18， 压电效应：一些晶体材料受到压力并产生机械变形时，在其相应的两个面上会出现异号电荷，当外力去掉后，晶体又重新回到部带电的状态。19， 压电式加速度传感器的主要技术指标：灵敏度（电荷灵敏度和电压灵敏度）安装谐振频率f安。频率响应横向灵敏度比幅值范围。20， f安：是指传感
31、器牢固地（钢栓）装在一个有限质量m（体积1立方英寸，质量180g）的物体上的谐振频率。 横向灵敏度比：即传感器受到垂直于主轴方向振动式的灵敏度与沿主轴方向振动的灵敏度之比。理想状态下，其值为零，即当与主轴垂直方向发生振动时不应有信号输出。 幅值范围：即传感器灵敏度保持一定误差大小时的输入加速度幅值的范围。也就是传感器保持线性的最大可测范围。21， 数据采集仪部分包括：与各种传感器相对应的接线模块和多路开关。A/D转换器主机储存器其他22， 数据采集系统可分：大型专用系统分散式系统小型专用系统组合式系统。名词解释题1、测量仪器的最小分度值：指仪器的指示部分或显示部分所能指示的最小测量值，即每一最小刻度所表示的被测量的数值。2、测量仪器的量程：指仪器可以测量的最大范围。六3、测量仪器的灵敏度：指被测的单位物理量所引起仪器输出或显示装置示值的大小，即仪器对被测物理量变化的反应能力。七 084、测量仪器的分辨率：指仪器测量被测物理量最小变化值的能力。七5、测量仪器的线性度：指仪器校准曲线对理想拟合直线的接近程度。六6、测量仪器的稳定性：指当被测物理量不变，仪器在规定的时间内保持示值与特性参数不变的能力
