第第6知识单元知识单元 结构低周反复加载静力试验结构低周反复加载静力试验主要内容:6.1 低周反复加载静力试验的目的6.2 加载制度，滞回曲线的获得6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.1 低周反复加载静力试验的目的目的：研究结构在经受模拟地震作用的低周反复荷载后的力学性能和破坏机理，掌握结构低周反复加载静力试验。建筑结构抗震研究要求结构物在模拟地震的荷载作用下进行试验，以观测结构的强度、变形、非线性能和结构的实际破坏状态。结构抗震性能研究的主要试验手段： 低周反复加载静力试验（伪静力试验） 伪动力试验 振动台试验6.1 低周反复加载静力试验的目的结构抗震性能研究的主要试验手段： 伪动力试验 伪动力试验的目的：一是确定结构线性动力特性，即结构在弹性阶段变形比较小的情况下自振周期、振型、能量耗散和阻尼值；二是研究结构的非线性性能，如结构进入非线性阶段的能量耗散、滞回特性、延性性能、破坏机理和破坏特征。 6.1 低周反复加载静力试验的目的结构抗震性能研究的主要试验手段： 伪动力试验 结构抗震动力试验可以区分为周期性和非周期性的动力加载试验。在结构抗震动力试验中，由于周期性的动力加载比较容易实现，目前在实际试验中应用得比较普遍，如采用偏心激振器、电液伺服加载器及单向周期性振动台等加载设备均能较好地满足试验要求。6.1 低周反复加载静力试验的目的结构抗震性能研究的主要试验手段： 振动台试验 为了更好地反映结构受地震作用的动力性能，采用模拟地震的非周期性动力加载试验，更接近于结构受地震动力作用的工作状态。这样，在结构抗震试验中，非周期性的动力加载试验具有更大的意义。目前进行非周期性动力加载试验的方法主要有模拟地震振动台试验，人工地震(人工爆破)试验和天然地震试验。 6.1 低周反复加载静力试验的目的结构抗震性能研究的主要试验手段： 振动台试验 建筑物振动台试验建筑物振动台试验6.1 低周反复加载静力试验的目的结构抗震性能研究的主要试验手段： 振动台试验 地震模拟器地震模拟器6.1 低周反复加载静力试验的目的采用低周反复加载静力试验的特点： 优点：在试验过程中可以随时停止下来观察结构的开裂和破坏状态，便于检验校核试验数据和仪器的工作情况，并可按试验需要修正和改变加载历程。不足之处：试验的加载历程是事先由研究者主观确定的，与地震记录不发生关系；由于荷载是按力或位移对称反复施加，因此与任一次确定性的非线性地震反应相差很远，不能反映出应变速率等对结构的影响。 6.2 加载制度，滞回曲线的获得6.2.1单向反复加载制度控制位移加载法、控制荷载加载法、控制荷载和位移混合加载法。6.2.2双向反复加载制度X、Y轴双向同步加载。X、Y轴双向异步加载。6.2.1单向反复加载制度常用的三种加载方法： 控制位移加载法、控制荷载加载法、控制荷载和位移混合加载法。6.2 加载制度，滞回曲线的获得6.2.1单向反复加载制度1、控制位移加载法：这种加载方案即是在加载过程中以位移为控制值，或以屈服位移的倍数作为加载的控制值。这里位移的概念是广义的，它可以是线位移，也可以是转角、曲率或应变等相应的参数。 变幅加载：常作为探索性试验研究用（我国规范规定同一级荷载下重复三次）。等幅加载：用于研究强度退化和刚度退化（规范规定不少于5次）。变幅等幅混合加载：研究内容广，常用于综合性研究。6.2 加载制度，滞回曲线的获得6.2.1单向反复加载制度2、控制荷载加载法： 是通过控制施加于结构或构件的作用力数值变化来实现的。（该法用的少）6.2 加载制度，滞回曲线的获得6.2.1单向反复加载制度3、控制荷载和控制位移的混合加载法： 我国规范规定的加载制度。6.2 加载制度，滞回曲线的获得6.2.2 双向反复加载制度 用于研究地震作用下空间结构的抗震性能。6.2 加载制度，滞回曲线的获得6.2.2 双向反复加载制度1、X、Y轴双向同步加载。与单向反复加载相同，低周反复荷载作用在与构件截面主轴成角的方向作斜向加载，使X、Y两个主轴方向的分量同步作用。 6.2 加载制度，滞回曲线的获得6.2.2 双向反复加载制度2、X、Y轴双向异步加载。 6.2 加载制度，滞回曲线的获得6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究 砖石及砌体结构的房屋是我国目前民用建筑中的一种重要的结构形式。经地震震害的调查表明它的抗震性能较差。因此，通过砖石及砌体墙体的强度与变形性能的试验研究，对探讨砖石及砌体房屋的破坏机理、对抗震设计计算方法的分析研究和提高其抗震性能具有重要意义。 6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试件和边界条件的模拟6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试件和边界条件的模拟6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究为满足试件受力的边界条件，试验装置设计要求： 1. 试验装置应尽可能模拟水平地震荷载作用下墙 体的受力状态，重现地震时震害出现的剪切破坏 现象。 2. 试验装置对墙体试件底部应满足固定边界条件，顶部能实现平移边界条件，对于高宽比较小的墙体，顶部也可采用自由边界条件。 6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试验装置和加载设计6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试验装置和加载设计6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试验装置和加载设计6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究固端平移式试验装置6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试验观测项目和测点布置6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试验观测项目和测点布置6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试验观测项目和测点布置6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试验观测项目和测点布置6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究试验观测项目与测点布置 裂缝及初裂荷载：初裂荷载的判定（目测、应变片、曲线拐点）。破坏荷载。 墙体位移和荷载变形曲线：消除支座位移影响、平面外偏心影响。 应变测量：由于墙体（砖、砂浆）由两种材料组成，具有不均匀性，用大标距的电阻应变片或机械引伸仪测量，或大标距的位移计等。6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.2 钢筋混凝土框架梁柱节点组合体的结构抗震性能研究框架节点复杂的受力特征（水平荷载下）：以抗剪为主。 强节点弱构件 强剪弱弯 强柱弱梁6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析6.3.2 钢筋混凝土框架梁柱节点组合体的结构抗震性能研究1、试件和边界条件的模拟：十字型节点、上下左右反弯处截取试件。由于节点受力的复杂性，试件比例不少于1/2并辅以足尺试件。6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析2、试验装置和加载设计6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析3、试验观测项目的测点布置对于梁或柱端位移的测定，主要是量测加载截面处的位移，并在控制位移加载阶段依此控制加载程序 。量测构件塑性铰区段曲率或转角的测点，对于梁一般可在距柱面1/2hb（梁高）或hb处布点，对于柱子则可在距梁面1/2hc（柱宽）处布置测点。 6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析3、试验观测项目的测点布置节点核心区剪切角可通过量测核心对角钱的位移量来计算确定。梁柱纵筋应力一般用电阻应变计量测。测点布置以梁柱相交处截面为主。 6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析3、试验观测项目的测点布置核心区箍筋应力的测点可按核心区对角线方向布置，这样一般可测得箍筋最大应力值。如果沿柱的轴线方向布点，则测得的是沿轴线方向垂直截面上的箍筋应力分布规律。6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析3、试验观测项目的测点布置梁内纵筋通过核心区的滑移量可以通过量测并比较靠近柱面处梁主筋上B点对于柱面混凝土C点之间的位移1，及B点相对于柱面处钢筋上A点之间的位移2得到： =1-2测点布置时A点与C点应尽量接近。 6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析 通过本节学习，了解和掌握伪静力试验的目的即研究结构在经受模拟地震作用的低周反复荷载后的力学性能和破坏机理。伪静力试验的结果通常是由荷载-变形的滞回曲线及有关参数来表达，它们是研究结构抗震性能的基本数据，可用以进行结构抗震性能的评定。同时，通过这些指标的综合评定，可以比较各类结构、各种构造和加固措施的抗震能力，建立和完善抗震设计理论，提出合适的抗震设计方法。因此通过本节学习掌握对所测量项目的基本分析方法、基本概念和所反映的性能。 本节小结本节课后思考题1、简述结构抗震性能研究的三种试验方法。2、单向反复加载方案有哪三种？3、控制位移的单向反复加载方案可分为几种？4、结构低周反复加载试验的特点是什么？5、钢筋混凝土梁柱节点组合体试件低周反复静力加载试验中边界条件的模拟通常有哪两种加载方式，画出加载图示简图并说明各自特点？6、如何布置框架节点低周反复加载试验的测点？