第六章_結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)

1、第第6知識(shí)單元知識(shí)單元 結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)主要內(nèi)容: 6.1 低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的目的 6.2 加載制度，滯回曲線(xiàn)的獲得 6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.1 低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的目的 目的：研究結(jié)構(gòu)在經(jīng)受模擬地震作用的低周反復(fù)荷載后的力學(xué)性能和破壞機(jī)理，掌握結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)。 建筑結(jié)構(gòu)抗震研究要求結(jié)構(gòu)物在模擬地震的荷載作用下進(jìn)行試驗(yàn)，以觀測(cè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形、非線(xiàn)性能和結(jié)構(gòu)的實(shí)際破壞狀態(tài)。 結(jié)構(gòu)抗震性能研究的主要試驗(yàn)手段： 低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)（偽靜力試驗(yàn)） 偽動(dòng)力試驗(yàn) 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)6.1 低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的目的 結(jié)構(gòu)抗震性能研究的主要試

2、驗(yàn)手段： 偽動(dòng)力試驗(yàn) 偽動(dòng)力試驗(yàn)的目的：一是確定結(jié)構(gòu)線(xiàn)性動(dòng)力特性，即結(jié)構(gòu)在彈性階段變形比較小的情況下自振周期、振型、能量耗散和阻尼值；二是研究結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性性能，如結(jié)構(gòu)進(jìn)入非線(xiàn)性階段的能量耗散、滯回特性、延性性能、破壞機(jī)理和破壞特征。 6.1 低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的目的 結(jié)構(gòu)抗震性能研究的主要試驗(yàn)手段： 偽動(dòng)力試驗(yàn) 結(jié)構(gòu)抗震動(dòng)力試驗(yàn)可以區(qū)分為周期性和非周期性的動(dòng)力加載試驗(yàn)。在結(jié)構(gòu)抗震動(dòng)力試驗(yàn)中，由于周期性的動(dòng)力加載比較容易實(shí)現(xiàn)，目前在實(shí)際試驗(yàn)中應(yīng)用得比較普遍，如采用偏心激振器、電液伺服加載器及單向周期性振動(dòng)臺(tái)等加載設(shè)備均能較好地滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。6.1 低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的目的 結(jié)構(gòu)抗震性能研究的

3、主要試驗(yàn)手段： 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 為了更好地反映結(jié)構(gòu)受地震作用的動(dòng)力性能，采用模擬地震的非周期性動(dòng)力加載試驗(yàn)，更接近于結(jié)構(gòu)受地震動(dòng)力作用的工作狀態(tài)。這樣，在結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)中，非周期性的動(dòng)力加載試驗(yàn)具有更大的意義。目前進(jìn)行非周期性動(dòng)力加載試驗(yàn)的方法主要有模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，人工地震(人工爆破)試驗(yàn)和天然地震試驗(yàn)。 6.1 低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的目的 結(jié)構(gòu)抗震性能研究的主要試驗(yàn)手段： 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 建筑物振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)建筑物振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)6.1 低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的目的 結(jié)構(gòu)抗震性能研究的主要試驗(yàn)手段： 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 地震模擬器地震模擬器6.1 低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的目的 采用低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：在

4、試驗(yàn)過(guò)程中可以隨時(shí)停止下來(lái)觀察結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂和破壞狀態(tài)，便于檢驗(yàn)校核試驗(yàn)數(shù)據(jù)和儀器的工作情況，并可按試驗(yàn)需要修正和改變加載歷程。不足之處：試驗(yàn)的加載歷程是事先由研究者主觀確定的，與地震記錄不發(fā)生關(guān)系；由于荷載是按力或位移對(duì)稱(chēng)反復(fù)施加，因此與任一次確定性的非線(xiàn)性地震反應(yīng)相差很遠(yuǎn)，不能反映出應(yīng)變速率等對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。 6.2 加載制度，滯回曲線(xiàn)的獲得6.2.1單向反復(fù)加載制度 控制位移加載法、控制荷載加載法、控制荷載和位移混合加載法。6.2.2雙向反復(fù)加載制度 X、Y軸雙向同步加載。 X、Y軸雙向異步加載。6.2.1單向反復(fù)加載制度 常用的三種加載方法： 控制位移加載法、控制荷載加載法、控制荷載和位移混

5、合加載法。6.2 加載制度，滯回曲線(xiàn)的獲得6.2.1單向反復(fù)加載制度1、控制位移加載法： 這種加載方案即是在加載過(guò)程中以位移為控制值，或以屈服位移的倍數(shù)作為加載的控制值。這里位移的概念是廣義的，它可以是線(xiàn)位移，也可以是轉(zhuǎn)角、曲率或應(yīng)變等相應(yīng)的參數(shù)。 變幅加載：常作為探索性試驗(yàn)研究用（我國(guó)規(guī)范規(guī)定同一級(jí)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?jī)?nèi)容廣，常用于綜合性研究。6.2 加載制度，滯回曲線(xiàn)的獲得6.2.1單向反復(fù)加載制度2、控制荷載加載法： 是通過(guò)控制施加于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的作用力數(shù)值變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（該法用的少）6.2 加載制度，滯回

6、曲線(xiàn)的獲得6.2.1單向反復(fù)加載制度3、控制荷載和控制位移的混合加載法： 我國(guó)規(guī)范規(guī)定的加載制度。6.2 加載制度，滯回曲線(xiàn)的獲得6.2.2 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。6.2 加載制度，滯回曲線(xiàn)的獲得6.2.2 雙向反復(fù)加載制度1、X、Y軸雙向同步加載。 與單向反復(fù)加載相同，低周反復(fù)荷載作用在與構(gòu)件截面主軸成角的方向作斜向加載，使X、Y兩個(gè)主軸方向的分量同步作用。 6.2 加載制度，滯回曲線(xiàn)的獲得6.2.2 雙向反復(fù)加載制度2、X、Y軸雙向異步加載。 6.2 加載制度，滯回曲線(xiàn)的獲得6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 磚石及砌體結(jié)構(gòu)的房屋是我國(guó)目前民用建筑中的

7、一種重要的結(jié)構(gòu)形式。經(jīng)地震震害的調(diào)查表明它的抗震性能較差。因此，通過(guò)磚石及砌體墻體的強(qiáng)度與變形性能的試驗(yàn)研究，對(duì)探討磚石及砌體房屋的破壞機(jī)理、對(duì)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算方法的分析研究和提高其抗震性能具有重要意義。 6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試件和邊界條件的模擬6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試件和邊界條件的模擬6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 為滿(mǎn)足試件受力的邊界條件，試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)要求： 1. 試驗(yàn)裝置應(yīng)盡可能模擬水平地震荷載作用下墻 體的受力狀態(tài)，重現(xiàn)

8、地震時(shí)震害出現(xiàn)的剪切破壞 現(xiàn)象。 2. 試驗(yàn)裝置對(duì)墻體試件底部應(yīng)滿(mǎn)足固定邊界條件，頂部能實(shí)現(xiàn)平移邊界條件，對(duì)于高寬比較小的墻體，頂部也可采用自由邊界條件。 6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試驗(yàn)裝置和加載設(shè)計(jì)6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試驗(yàn)裝置和加載設(shè)計(jì)6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試驗(yàn)裝置和加載設(shè)計(jì)6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 固端平移式試驗(yàn)裝置6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6

9、.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.1 磚石及砌體結(jié)構(gòu)抗震性能研究 試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目與測(cè)點(diǎn)布置 裂縫及初裂荷載：初裂荷載的判定（目測(cè)、應(yīng)變片、曲線(xiàn)拐點(diǎn)）。破壞荷載。 墻體位移和荷載變形曲線(xiàn)：消除支座位移影響、平面外偏心

10、影響。 應(yīng)變測(cè)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(cè)量，或大標(biāo)距的位移計(jì)等。6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.2 鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)組合體的結(jié)構(gòu)抗震性能研究 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6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析6.3.2 鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)組合體的結(jié)構(gòu)抗震性能研究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。6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析2、試驗(yàn)裝置和加載設(shè)計(jì)6

11、.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析3、試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目的測(cè)點(diǎn)布置 對(duì)于梁或柱端位移的測(cè)定，主要是量測(cè)加載截面處的位移，并在控制位移加載階段依此控制加載程序 。 量測(cè)構(gòu)件塑性鉸區(qū)段曲率或轉(zhuǎn)角的測(cè)點(diǎn)，對(duì)于梁一般可在距柱面1/2hb（梁高）或hb處布點(diǎn)，對(duì)于柱子則可在距梁面1/2hc（柱寬）處布置測(cè)點(diǎn)。 6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析3、試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目的測(cè)點(diǎn)布置 節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切角可通過(guò)量測(cè)核心對(duì)角錢(qián)的位移量來(lái)計(jì)算確定。 梁柱縱筋應(yīng)力一般用電阻應(yīng)變計(jì)量測(cè)。測(cè)點(diǎn)布置以梁柱相交處截面為主。 6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析3、試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目的測(cè)點(diǎn)布置 核心區(qū)箍筋應(yīng)力的測(cè)點(diǎn)可按核心區(qū)對(duì)角

12、線(xiàn)方向布置，這樣一般可測(cè)得箍筋最大應(yīng)力值。如果沿柱的軸線(xiàn)方向布點(diǎn)，則測(cè)得的是沿軸線(xiàn)方向垂直截面上的箍筋應(yīng)力分布規(guī)律。6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析3、試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目的測(cè)點(diǎn)布置 梁內(nèi)縱筋通過(guò)核心區(qū)的滑移量可以通過(guò)量測(cè)并比較靠近柱面處梁主筋上B點(diǎn)對(duì)于柱面混凝土C點(diǎn)之間的位移1，及B點(diǎn)相對(duì)于柱面處鋼筋上A點(diǎn)之間的位移2得到： =1-2測(cè)點(diǎn)布置時(shí)A點(diǎn)與C點(diǎn)應(yīng)盡量接近。 6.3 根據(jù)滯回曲線(xiàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的分析 通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，了解和掌握偽靜力試驗(yàn)的目的即研究結(jié)構(gòu)在經(jīng)受模擬地震作用的低周反復(fù)荷載后的力學(xué)性能和破壞機(jī)理。偽靜力試驗(yàn)的結(jié)果通常是由荷載-變形的滯回曲線(xiàn)及有關(guān)參數(shù)來(lái)表達(dá)，它們是研究結(jié)構(gòu)抗震性能的基本數(shù)據(jù)，可用以進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的評(píng)定。同時(shí)，通過(guò)這些指標(biāo)的綜合評(píng)定，可以比較各類(lèi)結(jié)構(gòu)、各種構(gòu)造和加固措施的抗震能力，建立和完善抗震設(shè)計(jì)理論，提出合適的抗震設(shè)計(jì)方法。因此通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)掌握對(duì)所