結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固工程結(jié)構(gòu)抗震靜載檢測(cè)

1、工程結(jié)構(gòu)抗震靜載檢測(cè)工程結(jié)構(gòu)抗震靜載檢測(cè) 建筑物的抗震鑒定建筑物的抗震鑒定結(jié)構(gòu)的抗震檢測(cè)結(jié)構(gòu)的抗震檢測(cè)擬動(dòng)力檢測(cè)方法擬動(dòng)力檢測(cè)方法 偽靜力檢測(cè)方法偽靜力檢測(cè)方法工程結(jié)構(gòu)抗震性能及能力評(píng)定工程結(jié)構(gòu)抗震性能及能力評(píng)定 建筑物的抗震鑒定建筑物的抗震鑒定 1) 第一級(jí)鑒定 以宏觀控制和構(gòu)造鑒定為主進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。2）第二級(jí)鑒定 以抗震驗(yàn)算為主結(jié)合構(gòu)造影響進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。第二級(jí)鑒定是在第一級(jí)鑒定的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過(guò)一級(jí)鑒定確定結(jié)構(gòu)的體系影響系數(shù)和局部影響系數(shù)，并據(jù)此計(jì)算結(jié)構(gòu)綜合抗震能力指數(shù)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的承載力較高時(shí)，可適當(dāng)放寬某些構(gòu)造要求；或者，當(dāng)抗震構(gòu)造良好時(shí)，承載力的要求可以酌情降低。 結(jié)構(gòu)的抗震檢測(cè)結(jié)構(gòu)的

2、抗震檢測(cè) 評(píng)定結(jié)構(gòu)綜合抗震能力，通常以資料收集分析和現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)檢測(cè)為基礎(chǔ)，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范予以確定。但對(duì)于某些特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、連接構(gòu)造或新型建材，其抗震能力需進(jìn)行針對(duì)性的檢測(cè)鑒定后再分析評(píng)價(jià)，進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)抗震檢測(cè)的目的就是為了協(xié)助確定結(jié)構(gòu)的抗震能力，為現(xiàn)有建筑的抗震鑒定和抗震加固提供依據(jù)。 1 1 偽靜力檢測(cè)方法偽靜力檢測(cè)方法 偽靜力試驗(yàn)方法是目前研究結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能應(yīng)用最廣泛的試驗(yàn)方法。它是采用一定的載荷控制或變形控制對(duì)試件進(jìn)行低周反復(fù)加載，使試件從彈性階段直到破壞的一種試驗(yàn)。所謂偽靜力，是指試驗(yàn)時(shí)加載速率很低，從而應(yīng)變速率的影響可以忽略，因此，偽靜力試驗(yàn)設(shè)備比較簡(jiǎn)單，試件費(fèi)用也比較低，且在試驗(yàn)過(guò)程中

3、可以停下來(lái)仔細(xì)觀察試件的變形和破壞現(xiàn)象，獲取最明確和清晰的破壞概念，最大限度地利用試件提供的各種信息，例如承載力、剛度、變形能力、耗能能力和損傷特征等，它幾乎可以應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗震性能研究。經(jīng)濟(jì)實(shí)用是偽靜力試驗(yàn)的突出優(yōu)點(diǎn)，但由于不能反映實(shí)際地震時(shí)材料應(yīng)變速率的影響，因此它不能模擬結(jié)構(gòu)在實(shí)際地震作用下的反應(yīng)。 圖 4.1 典型的偽靜力試驗(yàn)加載系統(tǒng) 2 2 加載制度加載制度 (a) 變幅加載 周數(shù) 位移 (b) 等幅加載 周數(shù) 位移 (c) 混合變幅加載 周數(shù) 位移 圖 4.3 位移控制的加載規(guī)則 (1) 位移控制加載2.1 單向反復(fù)加載制度 : 圖 4.4 力控制加載規(guī)則 周數(shù) 力

4、(3) 力-位移混合控制加載這種方法首先是以力控制進(jìn)行加載，當(dāng)試件達(dá)到屈服狀態(tài)時(shí)改用位移控制。建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程（JGJ 10196）規(guī)定：試件屈服前，應(yīng)采用載荷控制并分級(jí)加載，接近開(kāi)裂和屈服荷載前減少級(jí)差加載；試件屈服后應(yīng)采用變形控制，變形值應(yīng)取屈服試件的最大位移值，并以該位移的倍數(shù)為級(jí)差進(jìn)行控制加載；施加反復(fù)荷載的次數(shù)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康拇_定，屈服前每級(jí)荷載可反復(fù)一次，屈服以后宜反復(fù)三次。 (2)力控制加載 (a) X 軸 不 加 載 ， Y 軸 反 復(fù) 加 載 圖 4.5 雙 向 低 周 反 復(fù) 加 載 制 度 (b) X 軸 加 載 后 保 持 恒 載 ， Y 軸 反 復(fù) 加 載 (c)

5、X 軸 ， Y 軸 先 后 反 復(fù) 加 載 X Y X Y X Y (d) X， Y 軸 交 替 反 復(fù) 加 載 X Y (e) 8 字 形 加 載 X Y (f) 方 形 加 載 Y X (h) 環(huán) 形 加 載 X Y (i)梭 形 加 載 (g) 菱 形 加 載 X Y 2.2 2.2 雙雙向向反反復(fù)復(fù)加加載載制制度度 擬動(dòng)力試驗(yàn)又稱為計(jì)算機(jī)-加載器聯(lián)機(jī)試驗(yàn)，它將計(jì)算機(jī)的計(jì)算和控制與結(jié)構(gòu)試驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合在一起，即由給定的地震加速度曲線通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性的動(dòng)力分析，將計(jì)算所得的位移作為輸入數(shù)據(jù)控制加載器對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載，從而能在靜力試驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)模擬地震反應(yīng)的一種試驗(yàn)方法。雖然擬動(dòng)力試驗(yàn)的加

6、載過(guò)程是擬靜力的，但它與偽靜力試驗(yàn)方法有本質(zhì)的區(qū)別：偽靜力試驗(yàn)的每一步的加載目標(biāo)（位移或力）是已知的，而擬動(dòng)力試驗(yàn)的每一步加載目標(biāo)是由上一步的測(cè)量和計(jì)算結(jié)果通過(guò)基于被試結(jié)構(gòu)的離散動(dòng)力方程而建立的遞推公式得到的。因此，擬動(dòng)力試驗(yàn)不需要事先假定結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力特性，可由計(jì)算機(jī)來(lái)完成非線性地震反應(yīng)微分方程的求解，而恢復(fù)力值則通過(guò)直接測(cè)量作用在試驗(yàn)對(duì)象上加載器的荷載值得到。1 擬動(dòng)力檢測(cè)方法 用線性數(shù)學(xué)模型 表示恢復(fù)力特性 R(M) X() 0XMRXCXM 或 0XMRXM R2 R1 X2 X2 R(X) 或 k(X) R(X) 由計(jì)算機(jī)解方程 由計(jì)算機(jī)記憶 A.計(jì)算機(jī)分析 B.擬動(dòng)力試驗(yàn) 加載試驗(yàn)

7、X(t) X 圖 4.8 計(jì)算機(jī)分析和聯(lián)機(jī)試驗(yàn)原理 (1) 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中輸入地震地面運(yùn)動(dòng)加速度時(shí)程曲線； (2) 把n時(shí)刻的地震加速度值代入運(yùn)動(dòng)方程，解出n時(shí)刻地震反應(yīng)位移Xn；(3) 由計(jì)算機(jī)控制電液伺服加載器，并將Xn施加到結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)這一步的地震反應(yīng)；(4) 量測(cè)此時(shí)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的反力Fn，并代入運(yùn)動(dòng)方程，按地震反應(yīng)過(guò)程的加速度進(jìn)行n1時(shí)刻的位移Xn1的計(jì)算，量測(cè)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的反力Fn1;(5) 重復(fù)上述步驟，連續(xù)進(jìn)行加載試驗(yàn)，直到試驗(yàn)結(jié)束。 2 擬動(dòng)力試驗(yàn)的工作流程1 1 抗震性能和抗震能力的區(qū)別抗震性能和抗震能力的區(qū)別 抗震性能和抗震能力既有聯(lián)系又有區(qū)別。不論分析結(jié)構(gòu)的抗震性能或抗震能力，

8、都需要在試驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)獲得的數(shù)據(jù)和破壞現(xiàn)象研究下列問(wèn)題：強(qiáng)度、抗裂度、變形能力、耗能能力、剛度和破壞機(jī)制。但是，抗震性能和抗震能力還有其特殊的命題：抗震性能主要研究構(gòu)件性能，特別是不同構(gòu)件間性能的比較；而抗震能力強(qiáng)調(diào)的是結(jié)構(gòu)體系能抵御多大的地震。 2 2 結(jié)構(gòu)抗震性能的分析結(jié)構(gòu)抗震性能的分析 (1) 屈服荷載和屈服變形 屈服荷載為試件在荷載稍有增加而變形有較大增長(zhǎng)時(shí)所能承受的最小荷載，與其相對(duì)應(yīng)的變形為屈服變形。對(duì)混凝土構(gòu)件而言，系指受拉主筋應(yīng)力屈服時(shí)的荷載與相應(yīng)變形。(2) 極限荷載: 試件所能承受的最大荷載。(3) 破損荷載和極限變形: 在試驗(yàn)過(guò)程中，試件達(dá)到極限荷載后，出現(xiàn)較大變形，但

9、仍有可能修復(fù)時(shí)所對(duì)應(yīng)的荷載值稱為破損荷載。 (4) 骨架曲線:在低周反復(fù)荷載試驗(yàn)中，應(yīng)取荷載-位移曲線各級(jí)第一循環(huán)的峰點(diǎn)（回載頂點(diǎn)）連接起來(lái)的包絡(luò)線作為骨架曲線骨架曲線在研究非線性地震反應(yīng)時(shí)，反映了每次循環(huán)的荷載-位移曲線達(dá)到最大峰點(diǎn)的軌跡，反映了試件的抗裂度、承載力和延性特征。(5) 延性系數(shù):延性系數(shù)是體現(xiàn)試件塑性變形能力的一個(gè)指標(biāo)，反映了結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能的好壞， (6) 退化率:退化率反映試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力隨反復(fù)加載次數(shù)增加而降低的指標(biāo)。當(dāng)研究承載力退化時(shí)，用承載力降低系數(shù)表示退化率并按下式計(jì)算：3 3 結(jié)構(gòu)抗震能力的評(píng)定結(jié)構(gòu)抗震能力的評(píng)定 3.1. 通過(guò)偽靜力試驗(yàn)方法評(píng)定抗震能力通過(guò)偽靜

10、力試驗(yàn)方法評(píng)定抗震能力以偽靜力試驗(yàn)數(shù)據(jù)和抗震性能分析為基礎(chǔ)進(jìn)行的抗震能力評(píng)定，通常采用通過(guò)地震反應(yīng)分析綜合評(píng)價(jià)法，其主要步驟如下：(1) 通過(guò)實(shí)地測(cè)量或系統(tǒng)識(shí)別建立力學(xué)計(jì)算模型；(2) 通過(guò)周期性靜力試驗(yàn)，確定恢復(fù)力模型； (3) 選擇與場(chǎng)地相接近地地震記錄或按規(guī)范反應(yīng)譜反造地人工地震波進(jìn)行多波輸入計(jì)算并按規(guī)范說(shuō)明提出地與烈度相應(yīng)地地面運(yùn)動(dòng)加速度峰值取值； (4) 分析結(jié)構(gòu)在最大反應(yīng)情況下處于何種結(jié)構(gòu)狀態(tài)：未開(kāi)裂，一般開(kāi)裂或嚴(yán)重開(kāi)裂等，然后綜合評(píng)定其抗震能力。 3.2. 通過(guò)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法評(píng)定抗震能力通過(guò)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法評(píng)定抗震能力 工程結(jié)構(gòu)動(dòng)載檢測(cè)動(dòng)荷載動(dòng)荷載特性的特性的測(cè)定測(cè)定 工程結(jié)工程結(jié)

11、構(gòu)自振構(gòu)自振特性的特性的測(cè)定測(cè)定 工程結(jié)工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的反應(yīng)的測(cè)定測(cè)定 動(dòng)荷載除了它的大小、方向或位置隨時(shí)間的變化而改變的特點(diǎn)外，它還有如下的特點(diǎn)：其一是，動(dòng)荷載作用于結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)與結(jié)構(gòu)自振特性密切相關(guān)。不同的結(jié)構(gòu)自振特性，雖然是同樣的動(dòng)荷載，其反應(yīng)是不相同的；其二是，動(dòng)荷載所產(chǎn)生的效應(yīng)有時(shí)遠(yuǎn)大于相應(yīng)的靜力效應(yīng)，甚至一個(gè)并不大的動(dòng)荷載就能使結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞。因此，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)，尤其對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行減震、隔震設(shè)計(jì)時(shí)，認(rèn)識(shí)及掌握動(dòng)荷載的特性是十分必要。一般說(shuō)來(lái)，動(dòng)荷載特性包括動(dòng)荷載的作用力的大小、方向、頻率及其作用規(guī)律等。 結(jié)構(gòu)自振特性又稱之為結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性。結(jié)構(gòu)自振特性主要包括三個(gè)參數(shù)：(1) 自振頻率（或周期）；(2) 阻尼（阻尼比）；(3)振型。 檢測(cè)方法：自由振動(dòng)法，共振法，脈動(dòng)法在大量的生產(chǎn)鑒定性試驗(yàn)中，往往需要鑒定該結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)是否符合所規(guī)定的某種動(dòng)參數(shù)指標(biāo)的要求，以便采取某種措施以抵御或減緩動(dòng)力反應(yīng)。在科學(xué)研究性試驗(yàn)中，也往往要研究結(jié)構(gòu)在某種動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)。所以，在生產(chǎn)與科研中，均要求對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力反應(yīng)的測(cè)試。例如工業(yè)廠房在動(dòng)力機(jī)械設(shè)備作用下的振動(dòng)情況；橋梁在