《建筑抗震试验方法规程》(JGJ101-1996).pdf

建标工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统中华人民共和国行业标中华人民共和国行业标准建筑抗震试验方法规程北京工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统中华人民共和国行业标准建筑抗震试验方法规程主编单位 中国建筑科学研究院批准单位 中华人民共和国建设部施行日期年月日北京工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统关于发布行业标准 建筑抗震试验方法规程 的通知建标号各省 自治区 直辖市建委 建设厅计划单列市建委根据建设部城科字第号文的要求 由中国建筑科学研究院主编的 建筑抗震试验方法规程 业经审查 现批准为行业标准 编号自年月日起施行本标准由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院负责归口管理 并负责具体解释等工作 由建设部标准定额研究所组织出版中华人民共和国建设部年月日工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统目次总则术语及符号术语符号试体的设计一般规定拟静力和拟动力试验试体的尺寸要求模拟地震振动台试验试体的设计要求试体的材料与制作要求砌体试体的材料与制作混凝土试体的材料与制作拟静力试验一般要求试验装置及加载设备量测仪表的选择加载方法试验数据处理拟动力试验一般要求试验系统及加载设备数据采集仪器仪表控制 数据处理计算机及其接口试验装置试验实施和控制方法试验数据处理模拟地震振动台动力试验工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统一般要求试验设备试体安装测试仪器加载方法试验的观测和动态反应量测试验数据处理原型结构动力试验一般要求试验前的准备试验方法试验设备和测试仪器试验要求试验数据处理建筑抗震试验中的安全措施安全防护的一般要求拟静力 拟动力试验中的安全措施模拟地震振动台试验中的安全措施原型结构动力试验中的安全措施附录模型试体设计的相似条件附录拟动力试验数值计算方法附录本规程用词说明附加说明工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统总则为统一建筑抗震试验方法 确保抗震试验质量 制定本规程本规程适用于建筑物和构筑物的抗震试验本规程不适用于有特殊要求的研究性试验建筑抗震试验所采用的仪器设备 应有出厂合格证 其性能应经专门的检测机构检测认定对抗震试验用试体进行设计及试验结果评定时 除应符合本规程要求外 尚应符合国家现行有关规范 标准的要求工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统术 语 及 符 号术语试体凡作为抗震试验的对象均称试体 是试验构件 结构的原型和模型的总称原型结构按施工图设计建成的直接投入使用的结构足尺模型尺寸 材料 受力特性与原型结构相同的结构模型弹性模型为研究在荷载作用下结构弹性性能 用匀质弹性材料制成与原型相似的结构模型弹塑性模型为研究在荷载作用下结构各阶段工作性能包括直至破坏的全过程反应 用与实际结构相同的材料制成的与原型相似的结构模型反力装置为实现对试体施加荷载的承载反力的装置荷载控制以荷载值的倍数为级差的加载控制变形控制以变形值的倍数为级差的加载控制拟静力试验用一定的荷载控制或变形控制对试体进行低周反复加载 使试体从弹性阶段直至破坏的一种试验工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统拟动力试验试体在静力试验台上实时模拟地震动力反应的试验模拟地震振动台试验通过振动台台面对试体输入地面运动 模拟地震对试体作用全过程的抗震试验初速度法对试体施加初速度使之振动而测定其动力性能的方法初位移法对试体施加初位移然后突然释放使之振动而测定其动力性能的方法符号拟静力与拟动力试验用符号单质点试体的初始侧向刚度第 次循环割线刚度实测水平位移第 次正 反向峰点荷载值第 次正 反向峰点位移值位移延性系数为时 第 循环峰点荷载值位移延性系数为时 第 循环峰点位移值试体的延性系数试体的极限位移位移延性系数为时 第 次加载循环的最大峰点荷载值位移延性系数为时 第一次加载循环的最大峰点荷载值试体的屈服位移拟动力试验数值加载值计算符号多质点试体的初始侧向刚度矩阵工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统试体质量和第 个质点的质量试体质量矩阵试体阻尼比试体的阻尼矩阵试体的速度和速度向量试体的加速度和加速度向量地震地面运动加速度和加速度向量试体的恢复力和恢复力向量第 质点的恢复力第 和第振型的阻尼比第 和第振型的圆频率积分时间间隔 地震加速度取值时间间隔等效质量 等效阻尼 等效试体恢复力等效位移 等效速度和等效加速度第一振型曲线中第 个质点位移与最大位移的比值试体设计使用符号模拟人工质量施加于模型上的附加材料的质量密度模型材料中的质量密度原型结构具有结构效应的材料的质量密度模型结构几何尺寸原型结构几何尺寸工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统试 体 的 设 计一般规定采用模型或截取部分结构作试体时 试体应分别满足原型结构的几何 物理 力学 构造和边界的相应条件试体的尺寸应根据试验目的要求 和现有设备条件进行设计 并应满足本规程的有关规定试体设计时应进行试体的局部处理 试验时不得发生非试验目的的破坏当试体为截取的柱或墙时 其上部荷载重量应视为竖向外力当试体为构件时 同类构件不得少于个 用于基本性质试验的构件数量 应通过各种因素用正交设计确定模型试体材料重力密度不足时可采用均匀附加荷载弥补此时应按附加荷载在整个试体上的作用位置与分布情况确定拟静力和拟动力试验试体与原型结构的相似条件的设计应按本规程附录进行拟静力和拟动力试验试体的尺寸要求砌体结构的墙体试体与原型的比例不宜小于原型的混凝土结构墙体试体 高度和宽度尺寸与原型的比例 不宜小于原型的框架节点试体 其尺寸与原型的比例不宜小于原型的框架试体与原型的比例可取原型结构的工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统模拟地震振动台试验试体的设计要求结构弹性模型与原型比例不宜小于原型结构的结构弹塑性模型与原型的比例不宜小于原型结构的试体设计时应满足试体安装 结构反应量测和传感器安装等对试体构造的要求对于多层整体结构模型试体 当以荷重块作为人工模拟质量时 可均匀布置在各层楼面和屋面上 荷重块应与模型固牢对于单榀框架或单片墙体等平面试体 应计入模拟用集中质量的重心高度对试体在平面外所产生的影响结构动力试体应按相似理论进行设计 其试验模型应符合本规程附录的规定工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统试体的材料与制作要求砌体试体的材料与制作抗震试验所用块材的强度等级应与原型结构相一致第一皮砖或砌块与底梁之间 最上层砖或砌块与顶梁之间的水平灰缝砂浆强度等级不应低于且应高于试体设计砂浆强度等级试体应根据模型的缩尺比例 可采用特制的缩尺砖或砌块试体材料力学性能试验方法应符合现行国家标准 砌体基本力学性质试验方法 的要求试体为配筋砌体时 尚应进行砌体中所配钢筋的基本力学性能试验砌体试体的制作 养护应符合国家标准 砌体工程施工及验收规范 的要求混凝土试体的材料与制作试体采用混凝土时 应进行下列力学性能试验制作混凝土立方体试件 测定试体混凝土抗压强度当需要混凝土的应力应变关系时 应制作棱柱体试件进行测定 并绘制混凝土的应力应变曲线未取样试体混凝土的材料实际强度 可在全部试验完成后 从试体受力较小部位截取试件进行材料力学性能试验混凝土弹塑性模型其力学性能和骨料级配宜采用与原型结构有相似性的混凝土作为试体材料混凝土弹塑性模型其试体配筋的材料应符合相似性的要工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统求 可采用细筋当采用盘圆筋需要调直时应计入力学性能的影响模拟细纹筋时 光面钢筋宜作表面压痕处理试体采用的钢筋 应事先取样 并测定钢筋的弹性模量 绘制钢筋的应力应变曲线试体制作时安装量测仪表的预埋件和预留孔洞位置应正确 在施工中应采取防止预埋的传感元件损坏的措施各类混凝土材性试件均应与试体同批同时制作 并应在同样条件下进行养护混凝土试体的制作 养护应符合现行国家标准 混凝土工程施工及验收规范 的要求工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统拟 静 力 试 验一般要求本章适用于混凝土结构 钢结构 砌体结构 组合结构的构件及节点抗震基本性能试验以及结构模型或原型在低周反复荷载作用下的抗震性能试验试验装置及加载设备试验装置的设计应满足下列要求试验装置与试验加载设备应满足试体的设计受力条件和支承方式的要求试验台 反力墙 门架 反力架等 其传力装置应具有刚度 强度和整体稳定性 试验台的重量不应小于结构试体最大重量的倍试验台应能承受垂直和水平方向的力试验台在其可能提供反力部位的刚度 应比试体大倍墙体通过加载器施加竖向荷载时 应在门架与加载器之间设置滚动导轨 图其摩擦系数不应大于加载器的加载能力和行程应大于试体的最大受力和极限变形梁式构件可采用不设滚动导轨的试验装置 图对顶部不容许转动的构件 所采用图的试验装置其四连杆结构与型加载杆均应具有足够的刚度 对以弯剪受力为主的构件可采用本规程图墙片试验装置对于梁柱节点的试验 当试体要求测效应时应采用图的试验装置 当不要求测效应时应采用图试验装置静力台座千斤顶滚动导轨梁反力墙往复作动器门架千斤顶门架滚动导轨反力墙往复作动器静力台座往复作动器梁静力台座反力墙门架曲梁连杆铰试体工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统图墙片试验装置图梁式构件试验装置图顶部无转动的抗剪试验装置千斤顶门架反力墙往复作动器静力台座铰反力墙固定连接件固定连接件铰千斤顶试验架反力墙往复作动器静力台座节点试件工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统当进行多点侧向分配梁加载时 分配梁可采用悬吊支撑试验装置 图柔性或易失稳试体的拟静力试验 应采取抗失稳的技术措施图梁柱节点试验装置图测效应的节点试验装置试体吊架分配架反力墙往复作动器静力台座工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统图分配梁悬吊支撑加载试验装置量测仪表的选择应根据试验的目的选择测量仪表 仪表量程应满足试体极限破坏的最大量程 分辨率应满足最小荷载作用下的分辨能力位移计量的仪表最小分度值不宜大于所测总位移的示值允许误差为注表示满量程应变测量仪表的精度 误差和量程应满足下列要求各种应变式传感器最小分度值不宜大于示值允许误差为量程不宜小于最小分度值的倍静态电阻应变仪 包括具有巡回检测自动化功能的数字式应变仪 的精度不应低于级 最小分度值不宜大于注 电阻应变仪量测精度级别应符合国家行业标准的规定各种记录仪精度不得低于工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统加载方法正式试验前 应先进行预加反复荷载试验二次 混凝土结构试体预加载值不宜超过开裂荷载计算值的砌体结构试体不宜超过开裂荷载计算值的正式试验时的加载方法应根据试体的特点和试验目的确定宜先施加试体预计开裂荷载的并重复次再逐步加至试验过程中 应保持反复加载的连续性和均匀性 加载或卸载的速度宜一致当进行承载能力和破坏特征试验时 应加载至试体极限荷载下降段 对混凝土结构试体下降值应控制到最大荷载的试体拟静力试验的加载程序应采用荷载变形双控制的方法试体屈服前 应采用荷载控制并分级加载 接近开裂和屈服荷载前宜减小级差进行加载试体屈服后应采用变形控制 变形值应取屈服时试体的最大位移值 并以该位移值的倍数为级差进行控制加载施加反复荷载的次数应根据试验目的确定 屈服前每级荷载可反复一次 屈服以后宜反复三次平面框架节点的试体的加载 当以梁端塑性铰区或节点核心区为主要试验对象的试体宜采用梁柱加载当以柱端塑性铰区或柱连接处为主要试验对象时宜采用柱端加载但应计入效应的影响对于多层结构试体的水平加载可按倒三角形分布 水平荷载宜通过各层楼板施加试 验 数 据 处 理混凝土构件试体的荷载及变形试验资料整理应按下列规定进行XuXyXyXuFy0.85FmaxFmaxFy0.85FmaxFmaxX工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统开裂荷载及变形应取试体受拉区出现第一条裂缝时相应的荷载和相应变形对钢筋屈服的试体 屈服荷载及变形应取受拉区主筋达到屈服应变时相应的荷载和相应变形试体的承受最大荷载和变形应取试体承受荷载最大时相应的荷载和相应变形破坏荷载及相应变形应取试体在最大荷载出现之后 随变形增加而荷载下降至最大荷载的时的相应荷载和相应变形混凝土试体的骨架曲线应取荷载变形曲线的各加载级第一循环的峰点所连成的包络线 图图试体荷载变形曲线试体的刚度可用割线刚度来表示 割线刚度应按下式计算式中第 次峰点荷载值第 次峰点位移值FOCEBFADX工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统试体的延性系数 应根据极限位移和屈服位移之比计算式中试体的极限位移试体的屈服位移试体的承载力降低性能 应用同一级加载各次循环所得荷载降低系数进行比较应按下式计算式中位移延性系数为时 第 次循环峰点荷载值位移延性系数为时 第次循环峰点荷载值试体的能量耗散能力 应以荷载变形滞回曲线所包围的面积来衡量 能量耗散系数应按下式计算图荷载变形滞回曲线工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统拟 动 力 试 验一般要求本章适用于混凝土结构 钢结构 砌体结构 组合结构的模型在静力试验台上模拟实施地震动力反应的抗震性能试验对刚度较大的多质点模型可采用等效单质点拟动力试验方法试验系统及加载设备拟动力试验系统应符合下列要求试验系统应由试体 试验台 反力墙 加载设备 计算机数据采集仪器仪表组成加载设备宜采用闭环自动控制的机械或液压伺服系统装置的试验机与动力反应直接有关的控制参数仪表不宜采用非传感器式的机械直读仪表加载设备的性能应满足下列要求试验系统应能实现力和位移反馈的伺服控制系统动态响应的幅频特性不应低于力值系统允许误差为分辨力应小于或等于位移系统允许误差为分辨力应小于或等于加载设备在一段地震加速度时程曲线的试验周期内 其加载设备应稳定可靠 无故障地连续工作工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统数据采集仪器仪表测量仪表可按本规程第节的规定选择试体各测量值 应采用自动化测量仪器进行数据采集记录 采集速度不宜低于每秒钟个测点控制 数据处理计算机及其接口拟动力试验采用的计算机 包括软件 应满足实时控制与数据采集 数据处理 图形输出等功能要求试体控制参量 结构量测参量应通过标准接口接口 实现控制与数据采集试验装置试验装置的设计宜符合本规程节的规定水平加载分配装置宜采用垂直方向滚动弹性支承 图伺服作动器两端应有球铰法兰连接件 分别和反力墙 试体连接 图结构试体垂直恒载加荷 宜采用短行程的伺服作动器并配装能使试体产生剪弯反力的装置恒载精度应为当装置见图采用一般液压加荷设备时 应有稳压技术措施 稳压允许误差为框架或杆件结构试体的水平集中荷载应通过拉杆传力装置作用在节点上 其总承载力应大于最大加载力的二倍作用在结构模型试体上的水平集中荷载应通过分配梁拉杆装置均布在楼层板或梁上拉杆装置总承载力应大于最大加载力的二倍 各拉杆拉力的不均匀差不应大于拉杆若需穿过结构模型试体结构开间或墙板时 其孔洞位置和孔径不宜影响试体受力状态分配梁应为简支铰接结构 集中荷载的分配级数不应大于试 体反力墙试 验 台锚因梁锚固梁锚杆拉 杆拟动力试验伺服作动器滚动弹性支承弹性支承反力墙伺服作动器拉 杆试 验 台分配梁工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统图模型试体拟动力试验装置立面图平面图球 铰法 兰力 传感 器伺 服阀行 程传 感器缸 体球 铰法 兰力 传感 器伺 服阀行 程传 感 器缸 体工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统图两种伺服作动器结构垂直加载伺服作动器水平加载伺服作动器试 验 台压 梁拉 杆滚 子滑 板垂 直恒 载伺 服作 动 器伺 服作 动 器水 平加 载反 力墙试 体锚 杆锚 固梁工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统图装有垂直恒载伺服作动器的框架结构试体拟动力试验装置工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统三级与试体接触的卧式拉杆梁应具有刚度柔性或不稳定结构试体的拟动力试验 应符合本规程第条的规定试验实施和控制方法试验前应根据结构的拟建场地类型选择具有代表性的地震加速度时程曲线 并形成计算机的输入数据文件拟动力试验宜根据试验试体的不同工作状态的要求 可将地震加速度数据文件中的各加速度值按振动规律扩大或缩小试验前宜对模型先进行小变形静力加载试验 并确定试体的初始侧向刚度拟动力试验初始计算参数应包括 各质点的质量和高度初始刚度 自振周期 阻尼比等试验的加载控制量应取试体各质点在地震作用下的反应位移 当试体刚度很大时 可采用荷载控制下逼近位移的间接加载控制方法 但最终控制量仍应是试体质点位移量量测试体各质点处的变形和结构恢复力 宜采取多次反复采集的算术平均值拟动力试验的基本步骤及每步加载值计算应符合本规程附录的规定在拟动力试验中应对仪表布置 支架刚性 荷载最大输出量 限位等 采取消除试验系统误差的措施试 验 数 据 处 理对采用不同的地震加速度记录和最大地震加速度进行的每次试验 均应对试验数据进行图形处理 各图形应考虑计入结构模型进入弹塑性阶段后各次试验依次产生的残余变形影响 主要图形数据应包括下列内容基底总剪力顶端水平位移曲线图 层间剪力层间水平位移曲线图 试体各质点的水平位移时程曲线图和恢复力时程FXA m a x=6 0 0 c m/s 2F m a xX y1 0 0X u0.8 5 F m a xF y2 0 03 0 04 0 05 0 0工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统曲线图最大加速度时的水平位移图 恢复力图 剪力图 弯矩图 抗震设计的时程分析曲线与试验时程曲线的对比图试体开裂时的基底总剪力 顶端位移和相应的最大地震加速度应按试体第一次出现裂缝 且该裂缝随地震加速度增大而开展 时的相应数值确定 并应记录此时的地震反应时间试体屈服 极限 破损状态的基底总剪力 顶端水平位移和最大地震加速度宜按以下方法确定应采用同一地震加速度记录按不同最大地震加速度进行的各次试验得到的基底总剪力顶端水平位移曲线 取各曲线中最大反应循环内并已考虑各次试验依次使结构模型产生的残余变形影响后的各个反应值绘于同一坐标图中 做出基底总剪力顶端水平位移包络线 图图基底总剪力顶端水平位移包络线取包络线上出现明显拐弯点处 正 负方向上较小一侧的数值为试体屈服基底总剪力 屈服顶端水平位移和屈服状态地震加速度取包络线上沿基底总剪力轴顶处 正 负方向上较小一工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统侧 的数值为试体极限基底总剪力和极限剪力状态的地震加速度取包络线上沿顶端水平位移轴 过极限基底总剪力点后 基底总剪力下降约点处 正 负方向较小一侧 的数值 为试体破损基底总剪力及相应状态地震加速度工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统模拟地震振动台动力试验一般要求本章适用于用模拟地震振动台对试体进行动力特性和动力反应的试验 判别和鉴定结构的抗震性能和抗震能力试验设备当试验要求高精度模拟地震波输入时 宜选用能对地震波具有迭代功能的有数控装置的模拟地震振动台模拟地震振动台应根据试体的尺寸 质量以及试验要求并结合振动台的台面尺寸 频响特性和动力性能等参数选择使用 对于大缩比的试体模型应选用高频小位移的振动台 对足尺或小缩比的试体模型应选用低频大位移的振动台试体安装在试体安装之前 应检查振动台各部分及控制系统 确认处于正常的工作状态试体与台面之间宜铺设找平垫层试体起吊 下降 安装时应防止受损试体就位后 应采用高强螺栓按底梁或底盘上的预留孔位置与台面螺栓孔连接并宜采用特制的限位压板和支撑装置固定试体在试验过程中应随时检查 防止螺栓松动测试仪器测试仪器应根据试体的动力特性 动力反应 模拟地震振动台的性能以及所需的测试参数来选择被选用的各种测试仪器工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统均应在试验前进行系统标定测试仪器的使用频率范围 其下限应低于试验用地震记录最低主要频率分量的上限应大于最高有用频率分量值测试仪器动态范围应大于测量讯号分辨率应小于最小有用振动幅值的试验数据的记录宜采用磁带记录器或计算机数据采集系统采集和记录量测用的传感器应具有良好的机械抗冲击性能 重量和体积要小 且便于安装和拆卸量测用的传感器的连接导线 应采用屏蔽电缆量测仪器的输出阻抗和输出电平应与记录仪器或数据采集系统匹配加载方法振动台试验加载时 台面输入的地面运动加速度时程曲线应按下列条件进行设计设计和选择台面输入加速度时程曲线时 应考虑试验结构的周期 拟建场地类别 地震烈度和震中距离的影响加速度时程曲线可直接选用强震记录的地震数据曲线也可按结构拟建场地类别的反应谱特性拟合的人工地震波选用人工合成地震波时 持续时间不宜小于输入加速度时程曲线的加速度幅值和持续时间应按模型设计的比例所确定的相似常数进行修正模拟地震振动台模型试体的试验 宜在加载前采用正弦频率扫描法或白噪声激振法测定试体的动力特性正弦频率扫描法是采用单向等振幅加速度的变频连续正弦波 台面输入对试体进行正弦扫描 扫描速率可采用每分钟一个倍频程 加速度值为当振动台的噪声电平极低时 也可选用更小的加速度幅值白噪声激振法是采用单向白噪声对试体激振 白噪声的频段应能覆盖试体的自振频率 加速度值为工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统模拟地震振动台试验 宜采用多次分级加载方法 加载可按下列步骤进行依据按试体模型理论计算的弹性和非弹性地震反应 估计逐次输入台面加速度幅值弹性阶段试验 输入某一幅值的地震地面运动加速度时程曲线 量测试体的动力反应 放大系数和弹性性能非弹性阶段试验逐级加大台面输入加速度幅值 使试体逐步发展到中等程度的开裂 除了采集测试的数据外 尚应观测试体各部位的开裂或破坏情况破坏阶段试验继续加大台面输入加速度幅值 或在某一最大的峰值下反复输入 使试体变为机动体系 直到试体整体破坏 检验结构的极限抗震能力试验的观测和动态反应量测振动台试验时应按需要量测试体的加速度 速度 位移和应变等主要参数的动态反应对于框架 墙体等试体 加速度和位移测点宜优先布置在加速度和变形反应最大的部位对于混凝土试体尚宜在试体受力和变形最大的部位布置测点量测钢筋和混凝土的应变和动态反应对于整体结构模型试体宜在模型屋盖和每层楼面高度位置布置加速度和位移传感器 量测模型的层间位移与加速度反应对于钢筋混凝土模型试体或有构造柱的砌体结构模型试体 应量测钢筋和混凝土的应变反应在试体的底梁或底盘上 宜布置测试试体底部相对于台面的位移和加速度反应的测点当采用接触式位移计量测试体变形时 安装位移计的仪表架固定于台面或基坑外的地面上 仪表架本身必须有足够的刚度传感器与被测试体间应使用绝缘垫隔离 隔离垫谐振频率要远大于被测试体的频率工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统传感器的连接导线应牢固固定在被测试体上 宜从物体运动较小的方向引出对于钢筋混凝土及砌体结构的试体在试验逐级加载的间隙中 应观测裂缝出现和扩展情况 量测裂缝宽度 将裂缝出现的次序和扩展情况按输入地震波过程在试体上描绘并作出记录试验的全过程宜以录像作动态记录 对于试体主要部位的开裂 失稳屈服及破坏情况 宜拍摄照片和作写实记录试 验 数 据 处 理试验数据采样频率应符合一般波谱信号数值处理的要求试验数据分析前 对数据必须进行下列处理根据传感器的标定值及应变计的灵敏系数等对试验数据进行修正根据试验情况和分析需要 采用滤波处理 零均值化 消除趋势项等减小量测误差的措施根据处理后的试验数据 应提取测试数据的最大值及其相对应的时间 时程反应曲线以及结构的自振频率 振型和阻尼比等数据当采用白噪声确定试体自振频率和阻尼比时 宜采用自功率谱或传递函数分析求得试体的振型宜用互功率谱或传递函数分析确定需用加速度反应值计算位移值时 可用积分法计算 但应消除趋势项和进行滤波处理工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统原型结构动力试验一般要求本章适用于利用外部动力直接作用于实际建筑结构的振动特性试验试 验 前 的 准 备应搜集原型结构所在场地的工程地质和地震地质 设计图纸 结构现状等资料应根据试验目的制定试验方案及必要的计算试验方法测试结构的基本振型时 可优先选用环境振动法 在满足测试要求条件下也可选用初位移等其他方法测试结构平面内多个振型时 宜选用稳态正弦波激振法测试结构空间振型或扭转振型时 宜选用多振源相位控制同步的稳态正弦波激振法或初速度法要评估结构的抗震性能时 可选用随机激振法或人工爆破模拟地震法试验设备和测试仪器当采用施加初速度的方法进行试验时 宜采用小火箭作激振源 其作用力大小应根据试验对象从弹性阶段动力特性要求选定 相应的作用时间宜为数毫秒至数十毫秒当采用稳态正弦激振的方法进行试验时 宜采用旋转惯性机械起振机 也可采用液压伺服激振器 使用频率范围宜在工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统频率分辨率应高于可根据需要测试的动参数和振型阶数等具体情况 选择加速度仪 速度仪或位移仪 必要时尚可选择相应的配套仪表应根据需要测试的最低和最高阶频率选择测试仪器的频率范围测试仪器的最大可测范围应根据试体结构的类别 被测试体振动的强烈程度来选定测试仪器的分辨率应根据试体结构的最小振动幅值来选定传感器的横向灵敏度应小于进行瞬态过程测试时 测试仪器的可使用频率范围应比稳态测试时大一个数量级传感器应具备机械强度高 安装调节方便 体积重量小而便于携带 防水 防电磁干扰等性能记录仪器或数据采集分析系统 电平输入及频率范围 应与测试仪器的输出相匹配试验要求原型结构脉动测试应满足下列要求应避免环境及系统干扰测试记录时间 在测量振型和频率时不应少于在测试阻尼时不应小于当因测试仪器数量不足而作多次测试时 每次测试中应至少保留一个共同的参考点原型结构机械激振振动测试应满足下列要求应正确选择激振器的位置 合理选择激振力 防止对结构引起振型畸变当缴振器安装在楼板上时 应避免楼板的竖向自振频率和刚度的影响 激振力应具有传递途径激振试验中宜采用扫频方式寻找共振频率 在共振频率工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统附近进行测试时 应保证半功率带宽内有不少于个频率的测点施加初速度自由振动试验应满足下列要求火箭筒的数目应根据试验目的及试验方案决定火箭筒布置的位置宜在建筑物的顶部和结构主体部分的侧面火箭筒的引爆宜用干电池引爆方式当采用多个火箭激振时 各个火箭筒应同时引爆施加初位移的自由振动测试应符合下列要求应根据试验目的布置拉线点拉线与结构的连结部分应具有能够整体传力到主体受力构件上每次测试时应记录拉力数值和与结构轴线间的夹角 量取波值时 不得取用突断衰减的最初两个波拉测时不应使结构出现裂缝试 验 数 据 处 理对原型结构试验的时域数据处理应满足下列要求对记录的试验数据应进行零点漂移 记录波形和记录长度的检验试验结构的自振频率可在记录曲线上比较规则的波形段内取有限个周期的平均值试体结构阻尼比可按自由衰减曲线求取 在稳态正弦激振时可根据实测后的共振曲线采用半功率点法求取试体结构各测点的幅值 应用记录信号幅值除以测试系统的增益 并按此求得振型对原型结构试验的频域数据处理应满足下列要求频域数据处理采样间隔应符合采样定理的要求对频域中的数据应采用滤波 零均值化方法进行处理试体结构的自振频率可采用自谱分析或付里叶谱分析方法求取试体结构的阻尼比宜采用自相关函数分析 曲线拟合法工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统或半功率点法确定试体结构的振型 宜采用自谱分析 互谱分析或传递函数分析方法确定对于复杂试体结构的试验数据 宜采用谱分析 相关分析 传递函数分析和相干分析等方法进行分析试验数据处理后应根据需要提供试体结构的自振频率 阻尼比和振型 以及动力反应最大幅值 时程曲线 频谱曲线等分析结果工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统建筑抗震试验中的安全措施安全防护的一般要求任何试验方案 应有安全防护措施试体的吊装 加载设备的安装及运输过程 必须遵守国家现行的有关安全规程试验设备和测试仪器应设置接地装置拟静力 拟动力试验中的安全措施安装时试体的固定连接件 螺栓等 应经过验算 以保障安全 试验时试体应采取安全保护措施试验中应遵守仪器仪表的安全操作使用的规定试验用的加载设备应具有强度和刚度 在大型的试体试验时 应对所使用的加力架的强度 刚度进行验算应防止试验用的加载设备的最大加载能力和冲程 小于被试验体的极限荷载和变形试验中所使用的量测仪表 在试体临近破坏时应采取保护措施应认真执行电液伺服系统设备的安全操作规定模拟地震振动台试验中的安全措施对于脆性破坏的试体 在破坏阶段 一切人员应远离危险区 试验时应采取防止试体倒塌时砸坏台面和加振器 损坏和污染输油管道及其它设备的措施试验时可利用试验室的起重行车 通过吊钩及钢缆与试体的联系工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统试验中应防止模型上外加荷重块的移位或者甩出伤人振动台控制系统应设置各种故障的报警指示装置 台面系统应设有缓冲消能装置振动台控制系统宜设有加速度 速度和位移三个参量的限位装置 当台面反应超过限位幅值时 应自动停机振动台数据采集系统宜设有不间断电源原型结构动力试验中的安全措施测试仪器电源宜加稳压装置初位移法测试中应采取以下措施拉线与结构物和测力计的连接应可靠 并严防拉线被拉断后反弹伤人施力用的拉线绞车应设安全措施非测试工作人员不应靠近测试区仪器设置部位应有安全保护 测量处应防止围观者干扰起振机在安装之前应进行检查 在经过试机后方可吊装就位 连接螺栓要埋设牢固对房屋进行破坏性测试时必须做到对所有测试仪器应进行设防保护 进入试验现场的工作人员必须遵守现场的安全规定使用火箭激振必须严格遵守火箭激振器的有关操作规定工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统附录模型试体设计的相似条件结构拟静力与拟动力试验模型结构模型的设计应满足物理 几何以及边界条件的相似要求 并根据基本方程按结构力学建立相似关系混凝土结构模型宜按表相似系数计算相似关系砌体结构模型宜按表相似系数计算相似关系混凝土结构模型相似系数附表类型物理量量纲一般模型实用模型材料性能混凝土应力混凝土应变混凝土弹性模量泊松比质量密度钢筋应力钢筋应变钢筋弹性模量粘结应力几何特性几何尺寸线位移角位移钢筋面积荷载集中荷载线荷载面荷载力矩工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统砌体结构模型相似系数附表类型物理量量纲一般模型实用模型材料性能砌体应力砌体应变砌体弹性模量砌体泊松比砌体质量密度几何特性长度线位移角位移面积荷载集中荷载线荷载面荷载力矩结构动力试验模型结构动力试验模型按基本方程建立相似关系时 尚应满足质点动力平衡方程式相似和运动的初始条件相似结构动力试验模型试体设计可采用方程式分析法或量纲分析法 求得模型试体与原型结构之间的相似关系结构抗震动力试验模型设计应按附表相似系数计算相似关系 并应符合下列规定当模型与原型结构在具有同样重力加速度效应的情况下进行试验时 应按附表中弹塑性模型相似系数计算相似关系在实际试验时 可采用人工模拟质量的强度模型采用人工质量模拟的强度模型时 应按附表中人工质量模拟的弹塑性模型的相似系数计算相似关系工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统对于可忽略重力加速度的影响的强度模型和只涉及弹性范围工作的弹性模型 应按附表中忽略重力效应的弹性模型的相似系数计算相似关系动力模型的相似系数附表模型类型相似常数弹塑性模型用人工质量模拟的弹塑性模型忽略重力效应的弹性模型长度时间频率速度重力加速度忽略加速度位移弹性模量应力应变力质量密度能量模型中各物理量的相似常数应按下式计算式中模型结构的几何尺寸工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统原型结构的几何尺寸人工模拟质量的等效质量密度的相似常数应按下列公式计算式中人工模拟质量施加于模型上的附加材料的质量密度模型材料的质量密度原型结构的材料质量密度工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统附录拟动力试验数值计算方法拟动力试验数值计算应按下列步骤进行根据结构试体的特性及其试验数据确定计算初始参数将初始参数代入动力方程 得到结构第一步地震反应位移由试验系统控制伺服作动器使结构产生计算所得的地震反应位移 同时测量各质点的恢复力根据实测的恢复力修正计算参数 应将这些参数代入动力方程 得到下一步地震反应位移 相应地由试验系统控制伺服作动器再将该位移施加到结构上按此步骤逐步迭代循环直至拟动力试验过程全部结束试验所用地震加速度时程曲线的持时长度 应使实际结构产生的振动周期 不小于基本自振周期的倍试验数值计算所取时间步长可取为实际结构的振型影响不可忽略的各周期中最短周期在试验时 地震加速度曲线的持时及时间步长应按相似关系变换采用等效单质点拟动力试验时 结构的动力反应按下式计算工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统式中等效质量质点数多质点体系中 第 个质点的质量第一振型曲线中第个质点位移与最大位移的比值试件阻尼比等效恢复力第 质点的恢复力地震加速度等效速度和等效加速度试验开始阶段恢复力可不按实测取值 但可采用结构的弹性刚度并按下式计算当结构反应逐渐增大 实测恢复力足够精确后 应及时使用实测值在使用实测值时 宜采用中心差分法进行动力方程计算 由直接量测的恢复力计算等效恢复力采用多质点体系的拟动力试验时 结构动力反应按下式计算式中分别为质量矩阵 阻尼矩阵分别为位移向量 速度向量和加速度向量地面运动加速度向量质量可集中于各楼层标高处 并按下式组成质量矩阵工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统阻尼矩阵可按下式计算式中第振型的阻尼比第振型的圆频率结构的刚度矩阵工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统附录本规程用词说明本规程条文中 要求严格程度不同的用词说明如下 以便在执行时区别对待表示很严格 非这样做不可的正面词采用 必须反面词采用 严禁表示严格 在正常情况下均应这样做的正面词采用 应反面词采用 不应 或 不得表示允许稍有选择 在条件许可时首先应这样做的正面词采用 宜 或 可反面词采用 不宜条文中必须按指定的标准 规范或其他有关规定执行时写法为 应按执行 或 应符合要求工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统附加说明本规程主编单位 参加单位和主要起草人名单主编单位中国建筑科学研究院参加单位国家地震局工程力学研究所同济大学水利电力部水电科学研究院主要起草人名单吴世英董世民黄浩华姚振纲廖兴祥陈瑜夏敬谦刘丽华姜志超