結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析

10/22其次章試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)前的預(yù)備及試驗(yàn)方案試驗(yàn)大綱：1建筑構(gòu)造試驗(yàn)的主要環(huán)節(jié)概述2建筑構(gòu)造試驗(yàn)的試件設(shè)計(jì)3建筑構(gòu)造試驗(yàn)的荷載方案設(shè)計(jì)4建筑構(gòu)造試驗(yàn)的觀測(cè)方案設(shè)計(jì)5建筑構(gòu)造試驗(yàn)材料的力學(xué)性能本章提要建筑構(gòu)造試驗(yàn)包括構(gòu)造試驗(yàn)設(shè)計(jì)、構(gòu)造試驗(yàn)預(yù)備、構(gòu)造試驗(yàn)實(shí)施和結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果分析等主要環(huán)節(jié)。本章主要介紹試驗(yàn)的前期預(yù)備工作，內(nèi)容包括試件及模型設(shè)計(jì)、荷載方案設(shè)計(jì)、觀測(cè)方案設(shè)計(jì)、材料的力學(xué)性能試驗(yàn)、建筑構(gòu)造試驗(yàn)的安全和防護(hù)措施設(shè)計(jì)及構(gòu)造試驗(yàn)大綱和試驗(yàn)根本文件的編制等內(nèi)容。學(xué)習(xí)本章，應(yīng)著重把握試件及模型設(shè)計(jì)、荷載方案設(shè)計(jì)、觀測(cè)方案設(shè)計(jì)等內(nèi)容，并對(duì)材料的力學(xué)性能試驗(yàn)、試驗(yàn)的安全和防護(hù)措施設(shè)計(jì)及構(gòu)造試驗(yàn)大綱和試驗(yàn)根本文件的編制有確定的了解。、建筑構(gòu)造試驗(yàn)的主要環(huán)節(jié)概述建筑構(gòu)造試驗(yàn)包括構(gòu)造試驗(yàn)設(shè)計(jì)、構(gòu)造試驗(yàn)預(yù)備、構(gòu)造試驗(yàn)實(shí)施和結(jié)2.1構(gòu)造試驗(yàn)?zāi)康臉?gòu)造試驗(yàn)?zāi)康恼{(diào)查爭(zhēng)論、搜集有關(guān)資料確定試驗(yàn)的性質(zhì)與規(guī)模設(shè)計(jì)試件的外形和尺寸確定試件的數(shù)量設(shè)計(jì)構(gòu)造措施試件設(shè)計(jì)構(gòu)造試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)試驗(yàn)觀測(cè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)誤差把握措施試驗(yàn)安全措施確定試驗(yàn)荷載圖示設(shè)計(jì)試驗(yàn)加載裝置選擇試驗(yàn)方法及設(shè)備設(shè)計(jì)試驗(yàn)加載制度構(gòu)造試驗(yàn)預(yù)備試件制作與安裝試驗(yàn)人員組織分工儀器設(shè)備的檢驗(yàn)與率定材料力學(xué)性能試驗(yàn)確定試驗(yàn)觀測(cè)工程確定測(cè)點(diǎn)布置位置與數(shù)目選擇測(cè)試儀器與設(shè)備構(gòu)造試驗(yàn)實(shí)施試驗(yàn)加載試驗(yàn)反響觀測(cè)和數(shù)據(jù)采集試件變形、裂縫和破壞形態(tài)記錄構(gòu)造試驗(yàn)分析試驗(yàn)觀測(cè)和采集數(shù)據(jù)處理構(gòu)造參數(shù)識(shí)別構(gòu)造破壞機(jī)制分析構(gòu)造性能與承載力分析構(gòu)造試驗(yàn)結(jié)論試驗(yàn)總結(jié)報(bào)告2.1構(gòu)造試驗(yàn)的主要環(huán)節(jié)構(gòu)造試驗(yàn)設(shè)計(jì)是整個(gè)構(gòu)造試驗(yàn)中極為重要的一項(xiàng)工作。它的主要內(nèi)容是對(duì)全部進(jìn)展的構(gòu)造試驗(yàn)工作進(jìn)展全面的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，從而使試驗(yàn)打算和試驗(yàn)大綱能對(duì)整個(gè)試驗(yàn)起著統(tǒng)管全局和具體指導(dǎo)的作用。建筑構(gòu)造試驗(yàn)的試件設(shè)計(jì)試件設(shè)計(jì)試件的外形試件的根本要求是構(gòu)造一個(gè)和實(shí)際受力相全都的應(yīng)力狀態(tài)，這個(gè)問題對(duì)于靜定系統(tǒng)中的單一構(gòu)件〔如梁、柱、桁架等〕，一般構(gòu)件的實(shí)際外形都能滿足要求，問題比較簡(jiǎn)潔。但當(dāng)從整體構(gòu)造中取出局部構(gòu)件單獨(dú)進(jìn)展試驗(yàn)時(shí)，特別是在比較簡(jiǎn)潔的超靜定體系中，必需要留意它的邊界條件的模擬，以照實(shí)反映該構(gòu)件的實(shí)際工作狀態(tài)。當(dāng)試驗(yàn)如圖2.2〔a〕所示受水平荷載作用的框架構(gòu)造應(yīng)力分析時(shí)，假設(shè)試驗(yàn)A-A部位的注腳、柱頭局部時(shí)，試件要設(shè)計(jì)成如圖2.2〔b〕所示的形式；假設(shè)作B-B部位的試驗(yàn)，試件設(shè)計(jì)成如圖2.2〔c〕所示形式；對(duì)于梁，假設(shè)設(shè)計(jì)成圖2.2d〔e〕所示的形式，則應(yīng)力狀態(tài)可和設(shè)計(jì)目的相全都。2.2〔h〕2.2〔h〕所示的試件在反彎點(diǎn)四周的應(yīng)力狀態(tài)和實(shí)際狀況有所不同，為此有必要承受圖2.2〔i〕中的適用于反對(duì)稱加載的試件。 (a)(b)(a)

(c) (h) (i)(d)(e) (f) (g)2.2框架構(gòu)造中的梁柱和節(jié)點(diǎn)試件的典型例如在做梁柱連接的節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)時(shí)，試件承受軸力、彎矩和剪力的作用，這樣的復(fù)合應(yīng)力使節(jié)點(diǎn)局部發(fā)生簡(jiǎn)潔的變形，但其中主要是剪切變形，以致節(jié)點(diǎn)局部由于大剪力作用會(huì)發(fā)生剪切破壞。為了探求節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度，使其應(yīng)力狀態(tài)能充分反映，避開在試驗(yàn)過程中梁柱局部先于節(jié)點(diǎn)破壞，在試件設(shè)計(jì)時(shí)必需先對(duì)梁柱局部進(jìn)展適當(dāng)加固，使試驗(yàn)過程中梁出鉸后節(jié)點(diǎn)2.2〔f〕中節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁柱長(zhǎng)度一般取1/2梁跨和1/2柱高，即按框架承受水平荷載時(shí)產(chǎn)生彎矩的反彎點(diǎn)的位置來打算。邊柱節(jié)點(diǎn)可承受T字形試件。假設(shè)試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱私獬跏荚O(shè)計(jì)應(yīng)力狀態(tài)下的性能并同理論計(jì)算做比照，可以承受如圖2.2〔g〕的X形試件。為了使在X形試件中再現(xiàn)實(shí)際的應(yīng)力NV試件尺寸關(guān)于構(gòu)造試驗(yàn)所用試件的尺寸和大小，一般可分為真型〔原型實(shí)物或足尺構(gòu)造〕和模型兩個(gè)大類。試件尺寸和大小應(yīng)依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)條件來確定。真型試件的尺寸和實(shí)際構(gòu)造物的大小一樣，而模型的尺寸應(yīng)按一定的相像條件確定。一般框架界面尺寸為真型的1/4~1/2，必要時(shí)也可承受真型。根本構(gòu)件性能爭(zhēng)論的試件大局部承受縮小比例尺的小構(gòu)件，壓彎構(gòu)件的截面為(16cm16cm)～(35cm35cm)(15cm×15cm)～(50cm×50cm)，雙向受力構(gòu)件為(10cm×l0cm)～(30cm×30cm)。(80cm×100cm)～(1780cm×2740cm);多層的剪力墻試件取為真型的1/10~1/3。1/4~1/2。1/4~1，整體性的構(gòu)造試驗(yàn)試件可取為真型的1/10~1/2。試件數(shù)量在進(jìn)展試件設(shè)計(jì)時(shí)，試件數(shù)目即試驗(yàn)量的設(shè)計(jì)是一個(gè)不行無視的重要問題，由于試驗(yàn)量的大小直接關(guān)系到能否滿足試驗(yàn)的目的、任務(wù)以及整個(gè)試驗(yàn)的工作量問題，同時(shí)也受試驗(yàn)爭(zhēng)論、經(jīng)費(fèi)和時(shí)間的限制。生產(chǎn)鑒定性試驗(yàn)：依據(jù)試驗(yàn)任務(wù)的要求有明確的試驗(yàn)對(duì)象。試件數(shù)量應(yīng)執(zhí)行相應(yīng)構(gòu)造構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量檢驗(yàn)和評(píng)定，按《預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ321—90)進(jìn)展?？蒲行栽囼?yàn)：其試驗(yàn)對(duì)象是依據(jù)爭(zhēng)論要求而特地設(shè)計(jì)的，這類構(gòu)造的試驗(yàn)往往是屬于某一爭(zhēng)論專題工作的一局部。特別是對(duì)于構(gòu)造構(gòu)件根本性能的爭(zhēng)論，由于影響構(gòu)件根本性能的參數(shù)較多，所以要依據(jù)各參數(shù)構(gòu)成的因子數(shù)和水平數(shù)來打算試件數(shù)目，參數(shù)多則試件的數(shù)目也會(huì)增加。試驗(yàn)數(shù)量的設(shè)計(jì)方法有因子設(shè)計(jì)法、正交設(shè)計(jì)法。因子數(shù)：影響構(gòu)造構(gòu)件某種性能的因素的個(gè)數(shù)。水平數(shù)：試驗(yàn)中每個(gè)因素的不同取值，也稱為檔次數(shù)。①因子設(shè)計(jì)法試驗(yàn)數(shù)=水平數(shù)因子數(shù)2.1用因子法計(jì)算試驗(yàn)數(shù)量由表可知，因子數(shù)和水平數(shù)稍有增加，試件的個(gè)數(shù)就極大地增多，所以此方法在構(gòu)造試驗(yàn)中不常用。②正交設(shè)計(jì)法正交設(shè)計(jì)法，是一種解決多因素問題的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，它主要是應(yīng)用正交表來進(jìn)展整體設(shè)計(jì)和綜合比較的。它科學(xué)地解決了各因子和水平數(shù)相對(duì)結(jié)合可能參和的影響，也妥當(dāng)?shù)亟鉀Q了試驗(yàn)所需要的試件數(shù)和實(shí)際可行的試驗(yàn)試件數(shù)之間的沖突。以鋼筋混凝土柱剪切強(qiáng)度性能爭(zhēng)論為例，用正交設(shè)計(jì)法做試件數(shù)目設(shè)計(jì)。常用的正交表有：L9

(3L12

(1×24L(2L表示正交設(shè)計(jì)，其它4數(shù)字的含義參見下式：L試驗(yàn)數(shù)

1相應(yīng)因子數(shù)2相應(yīng)因子數(shù)〕2.2試件數(shù)目正交設(shè)計(jì)L9

(34)2.3試件數(shù)目正交設(shè)計(jì)L12

(31×24〕2.4試件數(shù)目正交設(shè)計(jì)L4

(23)下面以鋼筋混凝土柱剪切強(qiáng)度的根本性能試驗(yàn)爭(zhēng)論為例，說明如何利用正交設(shè)計(jì)法進(jìn)展試件數(shù)目設(shè)計(jì)的具體過程。在進(jìn)展鋼筋混凝土柱剪切強(qiáng)度的根本性能試驗(yàn)爭(zhēng)論中，我們?nèi)〔煌炷翉?qiáng)度等級(jí)、不同配筋率、軸壓比、剪跨比和混凝土強(qiáng)度等級(jí)等五個(gè)因子，并假設(shè)混凝土只用一種強(qiáng)度等級(jí)C20，這樣實(shí)際因子數(shù)只有4個(gè)，假設(shè)每個(gè)因子各自有3個(gè)水平數(shù)，則按單因素方法進(jìn)展試件數(shù)量設(shè)計(jì)時(shí)，試件數(shù)目為34=81，即需要81個(gè)試件。假設(shè)承受正交設(shè)計(jì)法，各因子和水平的具體含義如表4.5所列，依據(jù)L

(34)，試件主要因子組合結(jié)果列于表4.6。這一問題通過正交試9驗(yàn)法進(jìn)展設(shè)計(jì)，可將原來需要81個(gè)試件綜合為9個(gè)試件，試驗(yàn)數(shù)正好等于水平數(shù)的平方。即試驗(yàn)數(shù)=水平數(shù)22.5鋼筋混凝土柱剪切強(qiáng)度試驗(yàn)分析因子和水平數(shù)2.6正交設(shè)計(jì)法試件目少而精，切忌盲目追求數(shù)量；要使所設(shè)計(jì)的試件盡可能做到一件多用，即是以最少的試件、最小的人力、經(jīng)費(fèi)，得到最多的數(shù)據(jù)；要使通過設(shè)計(jì)所打算的試件數(shù)量，經(jīng)試驗(yàn)得到的結(jié)果能反映試驗(yàn)爭(zhēng)論的規(guī)律性，滿足研究目的的要求。為了使試件某項(xiàng)參數(shù)的實(shí)際測(cè)試值和設(shè)計(jì)計(jì)算值盡可能接近，必需控制試件制作成型和試驗(yàn)安裝過程中產(chǎn)生的誤差。鋼筋混凝土試件在制作的過程中需要把握保護(hù)層厚度、材料的強(qiáng)度和試件尺寸，要正確埋置傳感器和應(yīng)變片。構(gòu)造措施在試件設(shè)計(jì)中，當(dāng)確定了試件外形、尺寸和數(shù)量后，在每一個(gè)具體試件的設(shè)計(jì)和制作過程中，還必需同時(shí)考慮試件安裝、加載、量測(cè)的需要，在試件上作出必要的構(gòu)造措施，這對(duì)于科研試驗(yàn)尤為重要。例如混凝土試件的支承點(diǎn)應(yīng)預(yù)埋鋼墊板以及在試件承受集中荷載的位置上應(yīng)埋設(shè)鋼板，以防止試件局部承壓而破壞〔如圖2.3所示。2.3〔如2.4。2.4在鋼筋混凝土框架作恢復(fù)力特性試驗(yàn)時(shí)，為了框架端部側(cè)面施加反復(fù)荷載的需要，應(yīng)設(shè)置預(yù)埋構(gòu)件以便和加載用的液壓加載器或測(cè)力傳感器聯(lián)接，為保證框架柱腳局部和試驗(yàn)臺(tái)的固接，一般均設(shè)置加大截面的根底梁〔如圖2.5所示。2.5(5) 試件的安裝就位在試件安裝就位時(shí)，要盡量削減安裝誤差，使試件就位后的實(shí)際計(jì)算跨度〔梁〕和計(jì)算高度〔柱〕和計(jì)算簡(jiǎn)圖全都。由于支座約束條件的一般在試件就位前，應(yīng)先在試件上畫出支座反力的作用線位置和試驗(yàn)加載點(diǎn)位置，需要對(duì)中的試件還要畫出中心線位置，荷載作用部位要附設(shè)定位零件，以使荷載有明確的著力點(diǎn)。建筑構(gòu)造試驗(yàn)的荷載方案設(shè)計(jì)荷載設(shè)計(jì)的一般要求〔1〕選用的試驗(yàn)荷載的圖式應(yīng)和構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算的荷載圖式所產(chǎn)生的內(nèi)力值完全全都或極為接近；試驗(yàn)荷載在試件上的布置形式稱為加荷圖式。荷載值要準(zhǔn)確；荷載傳力方式和作用點(diǎn)明確，產(chǎn)生的荷載數(shù)值要穩(wěn)定，特別是靜力荷載要不隨加載時(shí)間、外界環(huán)境和構(gòu)造的變形而變化；荷載分級(jí)的數(shù)值要參考相應(yīng)試驗(yàn)構(gòu)造試驗(yàn)方法的技術(shù)要求，同時(shí)必須滿足試驗(yàn)量測(cè)的精度要求；加載裝置本身要有足夠的安全性和牢靠性，要滿足強(qiáng)度要求和剛度要求。加載設(shè)備的操作要便利，便于加載和卸載，并能把握加載速度，又能適應(yīng)同步加載或先后不同步加載的要求；試驗(yàn)加載方法要力求承受現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，減輕體力勞動(dòng)，提高試驗(yàn)質(zhì)量。試驗(yàn)的荷載圖式一般要求加荷圖式和理論計(jì)算簡(jiǎn)圖相全都。但是，由于條件限制無法實(shí)現(xiàn)或者為了加載的便利而承受不同于計(jì)算所規(guī)定的荷載圖式時(shí)，可依據(jù)試驗(yàn)的目的和要求．承受和計(jì)算簡(jiǎn)圖等效的荷載圖式。等效荷載是指加在試件上，使試件產(chǎn)生的內(nèi)力圖形和計(jì)算簡(jiǎn)圖相近，使把握截面的內(nèi)力值相等的荷載?？聪旅孢@個(gè)例子。試驗(yàn)加載裝置設(shè)計(jì)加載裝置的強(qiáng)度首先應(yīng)滿足試驗(yàn)最大荷載量的要求，保證有足夠的安全貯存，同時(shí)要考慮到構(gòu)造受載后有可能使局部構(gòu)件的強(qiáng)度有所提高。因此，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，加載裝置的承載力氣必需比試驗(yàn)最大荷載值要大，一70％左右。試驗(yàn)加載裝置還必需有足夠的剛度。例如：在混凝土應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線下降段的測(cè)試試驗(yàn)中，加載裝置剛度缺乏將難以獲得到達(dá)極限荷載后混凝土的性能。邊界條件和變形條件，否則就失去了受力的真實(shí)性。試驗(yàn)的加載制度試驗(yàn)的加載制度是指試驗(yàn)進(jìn)展期間荷載和時(shí)間的關(guān)系。它包括：加載速度的快慢，加載時(shí)間間隙的長(zhǎng)短、分級(jí)荷載大小和加載卸載循環(huán)的次數(shù)等，構(gòu)造構(gòu)件的承載力和變形性質(zhì)和其所受荷載作用特性有關(guān)。不同性質(zhì)的試驗(yàn)必需依據(jù)試驗(yàn)的要求制定不同的加載制度。對(duì)于構(gòu)造靜力試驗(yàn)，一般承受包括預(yù)加載、設(shè)計(jì)試驗(yàn)荷載或變形的低調(diào)反復(fù)加載，而構(gòu)造擬動(dòng)力試驗(yàn)則是由計(jì)算機(jī)把握，按構(gòu)造受地震地面運(yùn)動(dòng)加速度作用后的位移反響時(shí)程曲線進(jìn)展加載試驗(yàn)。一般構(gòu)造動(dòng)動(dòng)力試驗(yàn)承受模擬地震地面運(yùn)動(dòng)加速度地震波的激振試驗(yàn)。建筑構(gòu)造試驗(yàn)的觀測(cè)方案設(shè)計(jì)制定試驗(yàn)觀測(cè)方案應(yīng)考慮的主要問題有：依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模_定試驗(yàn)觀測(cè)工程；按確定的觀測(cè)工程要求，選擇測(cè)點(diǎn)位置；選擇測(cè)試儀器和測(cè)定方法。觀測(cè)工程確實(shí)定構(gòu)造在荷載作用下的各種變形可以分成兩類：一類是整體變形，反映反映構(gòu)造的局部工作狀況，如應(yīng)變、裂縫、鋼筋滑移等。在確定試驗(yàn)的觀測(cè)工程時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)考慮整體變形，對(duì)于某些構(gòu)件，還應(yīng)當(dāng)局部變形。由于構(gòu)造的整體變形最能慨括其工作全貌。構(gòu)造任何部位的特別變形或局部破壞都能在整體變形中得到反響。轉(zhuǎn)角和曲率的量測(cè)也是實(shí)測(cè)分析中的重要內(nèi)容，特別是在超靜定構(gòu)造中應(yīng)用較多?？偟膩碚f，觀測(cè)工程和測(cè)點(diǎn)布置必需滿足分析和推斷構(gòu)造工作狀態(tài)的要求。測(cè)點(diǎn)的選擇和布置用儀器對(duì)構(gòu)造或構(gòu)件進(jìn)展內(nèi)力和變形等參數(shù)的量測(cè)時(shí)，測(cè)點(diǎn)的選擇和布置有以下幾條原則：滿足試驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?，宜少不宜多，以?jiǎn)化試驗(yàn)內(nèi)容，節(jié)約經(jīng)費(fèi)開支；測(cè)點(diǎn)的位置必需要有代表性，以便于分析和計(jì)算。應(yīng)布置確定量的校核性測(cè)點(diǎn)〔受力點(diǎn)明確的部位；測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)便于試驗(yàn)時(shí)的操作和測(cè)讀。儀器的選擇和測(cè)讀的原則儀器的選擇①所用儀器能很好地符合量測(cè)所需的精度和量程要求，防止盲目選用高準(zhǔn)確度和高靈敏度的周密儀器。②現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，由于儀器所處的條件和環(huán)境簡(jiǎn)潔，影響因素較多，電測(cè)儀器的適應(yīng)性本身就不如機(jī)械儀表，測(cè)點(diǎn)較多時(shí)，機(jī)械儀表卻不如電測(cè)儀器靈敏、便利，選用時(shí)應(yīng)作具體的分析和技術(shù)比較。③④量測(cè)儀器的型號(hào)規(guī)格應(yīng)盡可能選用一樣的，種類越少越好。⑤動(dòng)測(cè)試驗(yàn)使用的儀表，尤其應(yīng)留意儀表的線性范圍、頻響特性等，要滿足試驗(yàn)量測(cè)的要求。測(cè)讀的原則儀器的測(cè)讀應(yīng)按確定的程序進(jìn)展，具體的測(cè)試方法和試驗(yàn)方案、加載程序有親熱的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)留意以下幾點(diǎn)：①在進(jìn)展測(cè)讀時(shí)，主要的原則是全部?jī)x器的讀數(shù)必需同時(shí)進(jìn)展，至少也要根本上同時(shí)進(jìn)展。②測(cè)讀儀器的時(shí)間，一般選在試驗(yàn)荷載過程中恒載間歇的時(shí)間內(nèi)。③當(dāng)恒載時(shí)間較長(zhǎng)，按構(gòu)造試驗(yàn)的要求，應(yīng)測(cè)取恒載下變形隨時(shí)間的變化?？蛰d時(shí)，也應(yīng)測(cè)取變形隨時(shí)間的恢復(fù)狀況。④每次記錄儀器的讀數(shù)時(shí)，應(yīng)同時(shí)登記四周的溫度。⑤重要的數(shù)據(jù)應(yīng)邊作邊記錄，邊作邊初步整理，同時(shí)算出每級(jí)荷載的讀數(shù)差，和估量的理論值進(jìn)展比較。材料的力學(xué)性能和構(gòu)造試驗(yàn)的關(guān)系概述一個(gè)構(gòu)造或構(gòu)件的受力和變形特點(diǎn)，除受荷載等外界因素影響外，還要取決于組成這個(gè)構(gòu)造或構(gòu)件的材料內(nèi)部抵抗外力的性能。充分了解材料的力學(xué)性能，對(duì)于在構(gòu)造試驗(yàn)前或試驗(yàn)過程中正確估量構(gòu)造的承載力氣和實(shí)際工作狀況，以及在試驗(yàn)后整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，處理試驗(yàn)結(jié)果等工作都具有格外重要的意義。在構(gòu)造試驗(yàn)中依據(jù)構(gòu)造或構(gòu)件材料性質(zhì)的不同，必需測(cè)定相應(yīng)的一些最根本的數(shù)據(jù)，如混凝土的抗壓強(qiáng)度、鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉極限強(qiáng)度、磚石砌體的抗壓強(qiáng)度等。在科學(xué)爭(zhēng)論性的試驗(yàn)中為了了解材料的荷載變尚須測(cè)定混凝土材料的抗拉強(qiáng)度以及各種材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線等有關(guān)數(shù)據(jù)。在測(cè)量材料各種力學(xué)性能時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或部頒標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)展，對(duì)于試件的外形、尺寸、加工工藝及試驗(yàn)加載、測(cè)量方法等都要符合規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在建筑構(gòu)造抗震爭(zhēng)論中，依據(jù)地震荷載作用的特點(diǎn)，在構(gòu)造上施加周期性反復(fù)荷載，構(gòu)造將進(jìn)入非線性階段工作，因此相應(yīng)的材料試驗(yàn)也必要在周期性反復(fù)荷載下進(jìn)展，這時(shí)鋼材將會(huì)消滅包辛格效應(yīng)，對(duì)于混凝土材料就需要進(jìn)展應(yīng)力應(yīng)變曲線全過程的測(cè)定，特別要測(cè)定曲線的下降段局部。材料力學(xué)性能的試驗(yàn)的根本要求材料的力學(xué)性能指標(biāo)是由鋼材、鋼筋和混凝土等各種試樣或試塊進(jìn)展試驗(yàn)所得結(jié)果的平均值。在進(jìn)展科研性試驗(yàn)爭(zhēng)論中，要求材性試件和構(gòu)造試件之間要保證做到嚴(yán)格的材料性質(zhì)全都、試件，并承受同樣條件成型和養(yǎng)護(hù)。對(duì)于鋼筋，要在構(gòu)件中的同一根鋼筋上留取材性試件，有時(shí)甚至在構(gòu)件試驗(yàn)破壞后，從被破壞的試件中敲出鋼筋取樣進(jìn)展材料試驗(yàn)。在磚石或砌塊砌體砌筑時(shí)，要求同一工人用同批磚塊或砌塊和同批拌制的砂漿砌筑同一砌體試件。材料力學(xué)性能的試驗(yàn)方法對(duì)強(qiáng)度指標(biāo)的影響材料的力學(xué)性能指標(biāo)是由鋼材、鋼筋和混凝土等各種材料分別制成的標(biāo)準(zhǔn)試樣或試塊進(jìn)展試驗(yàn)結(jié)果的平均值。由于材質(zhì)的不均勻性等緣由，測(cè)定的結(jié)果必定會(huì)有較大的波動(dòng)，尤其當(dāng)試驗(yàn)方法不妥時(shí)，波動(dòng)值將會(huì)更大。長(zhǎng)期以來人們通過生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)試驗(yàn)覺察試驗(yàn)方法對(duì)材料強(qiáng)度指標(biāo)有著確定的影響，特別是試件的外形、尺寸和試驗(yàn)加載速度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果就會(huì)得出不同的強(qiáng)度指標(biāo)。下面我們就混凝土材料來作進(jìn)一步的說明。試件尺寸和外形的影響在國(guó)際上各國(guó)混凝土材料強(qiáng)度測(cè)定用的試件有立方體和圓柱體兩種。依據(jù)我國(guó)《一般混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》規(guī)定，承受150mm×l50mm×l50mm的立方體試件測(cè)定的抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)值，承受h／a=2：1的150mm×l50mm×300mm的棱柱體試件(h為試件的高度，a為試件的邊長(zhǎng))，為測(cè)定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和彈性模量的標(biāo)準(zhǔn)試件。國(guó)外承受圓柱體試件時(shí)，試件尺寸為hl／d=2：1100mm×200mm或150mm×300mm的圓柱體(h為圓柱體高度，為圓柱體直徑)。隨著材料試件尺寸的縮小，在試驗(yàn)中消滅了混凝土強(qiáng)度有系統(tǒng)地稍有提高的現(xiàn)象。截面較小而高度較低的試件得出的抗壓強(qiáng)度偏高，這可以歸結(jié)為試驗(yàn)方法和材料自身的緣由等兩個(gè)方面的因素，試驗(yàn)方法問題可解釋為試驗(yàn)機(jī)壓板對(duì)試件承壓面的摩擦力所起的箍緊作用，由于受壓面積和周長(zhǎng)的比值不同而影響程度不一。對(duì)小試件的作用比對(duì)大試件要大。材料自身的緣由是由于內(nèi)部存在缺陷(裂縫)的分布，外表和內(nèi)部硬化程度的差異在大小不同的試件中起不同影響，隨試件尺寸的增大而增加。承受立方體或棱柱體的優(yōu)點(diǎn)是制作便利，試件受壓面是試件的模板面，平坦度易于保證。但澆搗時(shí)試件的棱角處都由砂漿來填充，因而混凝土拌合物的顆粒分布不及圓柱體試件均勻，由于圓形截面邊界條件均一性好，所以圓柱體截面應(yīng)力分布均勻。此外圓柱體試件外形和鉆芯法從構(gòu)造上鉆取的試樣全都。但由于圓柱體試件是立式成型，試件的端面即是試驗(yàn)加載的受壓面，比較粗糙，因此造成試件抗壓強(qiáng)度的離散性較大。試驗(yàn)加載速度的影響在測(cè)定材料力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，加載速度愈快，即引起材料的應(yīng)變速率愈高，則試件的強(qiáng)度和彈性模量也就相應(yīng)提高。鋼筋的強(qiáng)度隨加載速度的提高面加大。見圖2.6，圖中的數(shù)字ε為應(yīng)ts2.6混凝土盡管是非金屬材料，但也和鋼筋一樣，隨著加載速度的增加而提高其強(qiáng)度和彈性模量。特別在很高應(yīng)變速率的狀況下，由于混凝土內(nèi)部微小裂縫來不及進(jìn)展，初始彈性模量隨應(yīng)變速率加快而提高。圖2.7表示了應(yīng)變速率對(duì)混凝土應(yīng)力—應(yīng)變曲線的影響。2.7建筑構(gòu)造試驗(yàn)大綱及其他文件建筑構(gòu)造試驗(yàn)大綱試驗(yàn)大綱是進(jìn)展整個(gè)試驗(yàn)工作的指導(dǎo)性文件，一般包括以下幾個(gè)部分：試驗(yàn)工程來源，即試驗(yàn)任務(wù)產(chǎn)生的緣由、渠道和性質(zhì)。試驗(yàn)爭(zhēng)論目的，即通過試驗(yàn)最終應(yīng)得出的數(shù)據(jù)，如破壞荷載值、設(shè)計(jì)荷載下的內(nèi)力分布和撓度曲線、荷載—變形曲線等，弄清楚試驗(yàn)爭(zhēng)論目的，就能確定試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。試件設(shè)計(jì)要求，包括試件設(shè)計(jì)的依據(jù)及理論分析過程，試件的種類、外形、數(shù)量、尺寸，