建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

第五章結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)1主要內(nèi)容6.1

概述6.2

結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的加載制度6.3

結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)6.4

計(jì)算機(jī)－加載器聯(lián)機(jī)試驗(yàn)2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)26.1

概述建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本概念：抗震延性的保證，包括抗震設(shè)計(jì)計(jì)算和抗震構(gòu)造措施兩部分。三個水準(zhǔn)的抗震要求，二階段的抗震驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)抗震性能研究的主要內(nèi)容：地震荷載作用下結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制、破壞形態(tài)、延性、耗能、強(qiáng)度等。結(jié)構(gòu)抗震性能研究的主要試驗(yàn)手段：?

偽靜力試驗(yàn)?

偽動力試驗(yàn)?

振動臺試驗(yàn)2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)3

6.1概述

結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的主要研究內(nèi)容?

恢復(fù)力模型：相當(dāng)于結(jié)構(gòu)的物理方程，常用M-N-φ方程、M-φ方程表示γRE系數(shù)的引入。

-Pu

?

抗震性能判定：強(qiáng)度、剛度、變形、延性、耗能等

?

破壞機(jī)制研究：為抗震設(shè)計(jì)提供方法和依據(jù)一般情況下低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)結(jié)果偏于安全，-P

cr-P

yP

y

PP

uβK

βK

Δy

Δu

P

cr

0-Δcr-Δy-Δu-Δult-PultΔultΔ

KΔcrP

ult2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)46.2

結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的加載制度真實(shí)地震的位移時程曲線（多為加速度時程曲線）（一）單向反復(fù)加載制度常用的三種加載方法①控制位移加載法；②控制荷載加載法；③控制荷載和位移混合加載法。2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)5（一）單向反復(fù)加載制度1、控制位移加載法常以屈服位移或最大層間位移的某一百分比來控制加載?

變幅加載：常作為探索性試驗(yàn)研究用（我國規(guī)范規(guī)定同一級荷載下重復(fù)三次）。?

等幅加載：用于研究強(qiáng)度退化和剛度退化（規(guī)范規(guī)定不少于5次）。?

變幅等幅混合加載：研究內(nèi)容廣，常用于綜合性研究。2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)6變幅等幅混合加載制度

續(xù)變幅加載制度等幅加載制度2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)7

（一）單向反復(fù)加載制度

2、控制荷載加載法

3、控制荷載和控制位移的混合加載法

我國規(guī)范規(guī)定的加載制度NΔy=屈服位移PPcr變形控制1Δy2Δy3Δy4Δy

Pcr荷載控制

P0.75P

γ0.75P

γ

預(yù)加載2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)8（二）雙向反復(fù)加載制度用于研究地震作用下空間結(jié)構(gòu)的抗震性能?

實(shí)際結(jié)構(gòu)受力情況?

結(jié)構(gòu)計(jì)算模擬的選取1、

X、Y軸雙向同步加載2、

X、Y軸雙向非同步（異步）加載2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)96.3

結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)偽靜力試驗(yàn)的特點(diǎn)：試驗(yàn)裝置及加載設(shè)備簡單、觀測方便，但加載制度是人為確定的，與真實(shí)情況差異較大，且不能考慮應(yīng)變速度及阻尼的影響，試驗(yàn)值偏低。（一）磚石及砌塊結(jié)構(gòu)抗震性能研究主要研究砌體結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制、抗震性能及設(shè)計(jì)方法等。2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)10（一）磚石及砌塊結(jié)構(gòu)抗震性能研究（續(xù)）1、試件和邊界條件的模擬：符合實(shí)際結(jié)構(gòu)受力圖式。2、試驗(yàn)裝置和加載設(shè)計(jì)墻體頂部能自由平移，避免豎向荷載產(chǎn)生水平約束。多個加載器的同步加載：液壓加載器的優(yōu)點(diǎn)，或采用多個分配梁式。?

建研式低周反復(fù)加載裝置：鋼橫梁的水平移動（見后圖）豎向荷載的施加需配置穩(wěn)壓裝置。2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)11日本建研式低周反復(fù)加載裝置續(xù)2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)12（一）磚石及砌塊結(jié)構(gòu)抗震性能研究（續(xù)）3、試驗(yàn)觀測項(xiàng)目與測點(diǎn)布置裂縫及初裂荷載：初裂荷載的判定（目測、應(yīng)變片、曲線拐點(diǎn)）破壞荷載墻體位移和荷載變形曲線：消除支座位移影響、平面外偏心影響應(yīng)變測量：由于墻體（磚、砂漿）由兩種材料組成，具有不均勻性，用大標(biāo)距的電阻應(yīng)變片或機(jī)械引伸儀測量，或大標(biāo)距的位移計(jì)等2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)13

（二）鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)組合體的抗震性能試驗(yàn)

框架節(jié)點(diǎn)復(fù)雜的受力特征（水平荷載下）：以抗剪為主。

?

強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件

?

強(qiáng)剪弱彎

?

強(qiáng)柱弱梁梁縱筋屈服內(nèi)滲滑移導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動（作為支座位移）下柱塑性鉸，下柱固定，反彎點(diǎn)法?；炷列眽簵U節(jié)點(diǎn)核心區(qū)2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)14

建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)（二）鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)組合體的抗震性能

試驗(yàn)1、試件和邊界條件的模擬：十字型節(jié)點(diǎn)、上下左右反

彎處截取試件

由于節(jié)點(diǎn)受力的復(fù)雜性，試件比例不少于1/2并輔

以足尺試件。

柱端加載方案和梁端加載方案：區(qū)別在于P-Δ效應(yīng)X形試件：梁有軸力、柱軸力可變。

研究柱端塑性鉸研究梁端塑性鉸和核心區(qū)抗剪2016/04/1015建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)2、試驗(yàn)裝置和加載設(shè)計(jì)3、試驗(yàn)觀測項(xiàng)目的測點(diǎn)布置（教材P149-150）2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)166.4

計(jì)算機(jī)－加載器聯(lián)機(jī)試驗(yàn)即為偽（擬）動力試驗(yàn)，其實(shí)質(zhì)就是按照某種確定性的地震反應(yīng)進(jìn)行加載。而由于結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型未知，運(yùn)動方程無法求解，故采用“邊試驗(yàn)、邊求解”的方法分步得到實(shí)測的結(jié)構(gòu)恢復(fù)力模型，然后可完成整個試驗(yàn)加載過程。加載設(shè)備可利用偽靜力試驗(yàn)設(shè)備，但必須可聯(lián)機(jī)控制加載，即計(jì)算機(jī)控制的電液伺服加載系統(tǒng)（包含數(shù)個作動器，即加載器）。

通過計(jì)算機(jī)分步求解結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)微分方程2016/04/1017建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)6.4計(jì)算機(jī)－加載器聯(lián)機(jī)試驗(yàn)偽動力試驗(yàn)設(shè)備由電液伺服加載器和計(jì)算機(jī)兩部分組成?

計(jì)算機(jī)：利用分步試驗(yàn)結(jié)果，求解動力方程。根據(jù)某一時刻的地面運(yùn)動加速度計(jì)算結(jié)構(gòu)位移，并以此控制加載系統(tǒng)。?

加載系統(tǒng)：完成伺服加載過程。2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)186.4計(jì)算機(jī)－加載器聯(lián)機(jī)試驗(yàn)2、偽動力試驗(yàn)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①

適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非線性地震反應(yīng)分析，試驗(yàn)結(jié)果比較準(zhǔn)確；②

可以緩慢再現(xiàn)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，便于觀測；③

可進(jìn)行真型或大比例尺的結(jié)構(gòu)在確定性地震下的試驗(yàn)研究。2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)196.4計(jì)算機(jī)－加載器聯(lián)機(jī)試驗(yàn)2、偽動力試驗(yàn)的特點(diǎn)缺點(diǎn)：①

不能實(shí)時再現(xiàn)真實(shí)地震反應(yīng)，不能進(jìn)行材料特性與時間有關(guān)的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)；②

結(jié)構(gòu)實(shí)際反應(yīng)所產(chǎn)生的慣性力用加載器的荷載來代替，因此僅適用于離散質(zhì)量分布的結(jié)構(gòu)；③

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除進(jìn)行運(yùn)動方程的數(shù)值積分外，還需要準(zhǔn)確控制加載器，精度方面很難實(shí)現(xiàn)；④

試驗(yàn)設(shè)備龐大，分析系統(tǒng)復(fù)雜，試驗(yàn)費(fèi)用高。2016/04/10建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)206.4

計(jì)算機(jī)－加載