建筑结构试验.pptx

<p><span id="_baidu_bookmark_start_0" style="display: none; line-height: 0px;">‍</span>12建筑结构试验建筑结构试验是一门什么性质的是一门什么性质的课程？课程？建筑结构试验建筑结构试验是一门必修的专业基础课程（是一门必修的专业基础课程（32学时，理论学时，理论22学时，试验学时，试验10学时），是电学、光学、学时），是电学、光学、光电子学、力学、钢筋混凝土结构和钢结构等学科光电子学、力学、钢筋混凝土结构和钢结构等学科相互交叉的、实用性很强的一门学科，是用试验的相互交叉的、实用性很强的一门学科，是用试验的方法研究和测量建筑结构的强度、结构受荷载作用方法研究和测量建筑结构的强度、结构受荷载作用后的反应及评估建筑结构产品质量的一门学科。后的反应及评估建筑结构产品质量的一门学科。3建筑结构试验建筑结构试验课程的学习应达到课程的学习应达到的基本要求是什么？的基本要求是什么？通过本课程的学习应达到的基本要求是通过本课程的学习应达到的基本要求是:1掌握经常使用的各种测试方法的基本原理和测量技术，掌握经常使用的各种测试方法的基本原理和测量技术，结合土木工程专业的特点，培养建筑结构试验的试验技能，结合土木工程专业的特点，培养建筑结构试验的试验技能，使之具有从事一般建筑结构的检测能力，为进行现场结构检使之具有从事一般建筑结构的检测能力，为进行现场结构检测和科学研究的试验打下良好的基础。测和科学研究的试验打下良好的基础。2掌握建筑结构试验的前期准备工作程序，为结构试掌握建筑结构试验的前期准备工作程序，为结构试验验的顺利进行准备测试方案。的顺利进行准备测试方案。3掌握典型建筑结构试验的测试内容、测试方法、数据处掌握典型建筑结构试验的测试内容、测试方法、数据处理及书写测试报告的全过程。理及书写测试报告的全过程。4熟练掌握建筑结构无损检测的原理和检测方法。熟练掌握建筑结构无损检测的原理和检测方法。4建筑结构试验建筑结构试验课程内容体系课程内容体系建筑结构试验建筑结构试验课程主要是讲述建筑结构试验中课程主要是讲述建筑结构试验中的试验准备工作，加载方法的选择，测点和测试方的试验准备工作，加载方法的选择，测点和测试方法的选择，试验过程、数据处理及测试报告的书写法的选择，试验过程、数据处理及测试报告的书写等内容。等内容。教学内容按教材的章节的模块化进行设计教学内容按教材的章节的模块化进行设计:建筑结构建筑结构试验准备工作、试验装置和加载设备、测试技术、试验准备工作、试验装置和加载设备、测试技术、无损检测技术、试验模型设计，试验数据的处理。无损检测技术、试验模型设计，试验数据的处理。5学习参考书：6第一章第一章 建筑结构试验概述建筑结构试验概述1.1建筑结构试验的任务建筑结构试验的任务1.2建筑结构试验的作用建筑结构试验的作用1.3建筑结构试验的分类建筑结构试验的分类7第一节第一节建筑结构试验的任务建筑结构试验的任务建筑结构试验建筑结构试验研究对象研究对象：建设工程的结构物：建设工程的结构物建筑结构试验的建筑结构试验的任务任务：在试验研究对象上应用科学的试验组织程序，使用仪在试验研究对象上应用科学的试验组织程序，使用仪器设备为工具，利用各种实验为手段，在荷载或其它因器设备为工具，利用各种实验为手段，在荷载或其它因素作用下，通过量测与结构工作性能有关的各种参数，素作用下，通过量测与结构工作性能有关的各种参数，从强度、从强度、刚度和抗裂度以及结构实际破坏形态来判明结刚度和抗裂度以及结构实际破坏形态来判明结构的实际工作性能，估计结构的承载能力构的实际工作性能，估计结构的承载能力确定结构对使确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论。用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论。8 所谓建筑结构试验，就是对建筑结构或者是它的所谓建筑结构试验，就是对建筑结构或者是它的构件施加一定的荷载，这个荷载我们指的就是比较广构件施加一定的荷载，这个荷载我们指的就是比较广义的，包括力，也包括温度或者是变形，然后用现代义的，包括力，也包括温度或者是变形，然后用现代的测试手段对它引起来的各种反应，比如说：变形、的测试手段对它引起来的各种反应，比如说：变形、位移、应变等等进行测量，通过这些测量来观测结构位移、应变等等进行测量，通过这些测量来观测结构对荷载的反应能力，考查它是否符合使用和设计要求，对荷载的反应能力，考查它是否符合使用和设计要求，同时，也可以通过这种观测，来得到荷载与它产生的同时，也可以通过这种观测，来得到荷载与它产生的变形之间的关系，为计算提供实践根据。变形之间的关系，为计算提供实践根据。9例如：例如：钢筋混凝土简支梁在静力集中荷载作用下，钢筋混凝土简支梁在静力集中荷载作用下，可以通过测得梁在不同受力阶段的挠度、角变位、可以通过测得梁在不同受力阶段的挠度、角变位、截面应变和裂缝宽度等参数，来分析梁的整个受力截面应变和裂缝宽度等参数，来分析梁的整个受力过程以及结构的强度、挠度和抗裂性能。过程以及结构的强度、挠度和抗裂性能。适筋受弯构件截面受力的几个阶段适筋受弯构件截面受力的几个阶段:第一阶段第一阶段截面开裂前阶段（抗裂验算）截面开裂前阶段（抗裂验算）第二阶段第二阶段从截面开裂到受拉区纵向钢筋开始从截面开裂到受拉区纵向钢筋开始 屈服阶段（变形和裂缝宽度验算）屈服阶段（变形和裂缝宽度验算）第三阶段第三阶段破坏阶段（承载力计算）破坏阶段（承载力计算）10结结论论建筑结构试验是以实验方式测定有关数据，建筑结构试验是以实验方式测定有关数据，由此反映结构或构件的工作性能、承载能力由此反映结构或构件的工作性能、承载能力和相应的安全度，为结构的安全使用和设计和相应的安全度，为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要根据的学科理论的建立提供重要根据的学科。11 第二节第二节 建筑结构试验的作用建筑结构试验的作用一、建筑结构试验是发展结构理论的重要途径一、建筑结构试验是发展结构理论的重要途径二、建筑结构试验是发现结构设计问题的主要手段二、建筑结构试验是发现结构设计问题的主要手段三、建筑结构试验是验证结构理论的唯一方法三、建筑结构试验是验证结构理论的唯一方法四、建筑结构试验是建筑结构质量鉴定的直接方式四、建筑结构试验是建筑结构质量鉴定的直接方式五、建筑结构试验是制定各类技术规范和技术标准的基础五、建筑结构试验是制定各类技术规范和技术标准的基础12（1）结构试验是发展结构理论的重要途径）结构试验是发展结构理论的重要途径17世纪初伽利略（1564-1642）在1638年错误地提出：受弯梁的断面应力为均匀受拉。46年后法国物理学家马里奥脱和德国数学家莱布尼兹对这个假设提出了修正,认为：断面应力不是均匀分布，是三角形分布。后来胡克和伯努里又建立了平面假设。131713年法国巴郎提出了中和层理论：认为一边受拉，一边受压，但该理论无法用试验验证，而未被人们接受。1767年法国科学家容格密里用简单的试验验证了巴郎理论中一边受拉，一边受压的结论。后人把该试验誉为“路标试验”。1821年法国科学院院士拿维叶从理论上导出了受弯构件断面应力计算公式，20年后该公式被法国另一位院士莫列恩一用试验方法验证了。14（2）结构试验是发现结构设计问题的主要手段）结构试验是发现结构设计问题的主要手段斜撑几乎不起作用；斜撑几乎不起作用；斜撑交点首先出现塑性角而破坏。斜撑交点首先出现塑性角而破坏。15通过多次改进：有如一些特殊结构的研究，需要做大量的结构试验，如混凝土-复合结构：钢管混凝土结构，钢筋混凝土-钢，笼式结构等。16（3）结构试验是验证结构理论的唯一方法）结构试验是验证结构理论的唯一方法如爱因斯坦的相对论如歌德巴赫猜想负物质理论等各种科学猜想和预言17（4）结构试验是建筑结构质量鉴定的直接方）结构试验是建筑结构质量鉴定的直接方式；式；（5）结构试验是制定各类技术规范和技术标）结构试验是制定各类技术规范和技术标准的基础；准的基础；18 第三节第三节 建筑结构试验的分类建筑结构试验的分类 建筑结构试验按试验目的、荷载性质、试验对象、试验建筑结构试验按试验目的、荷载性质、试验对象、试验周期、试验场合等因素进行分类。周期、试验场合等因素进行分类。（一）按照试验目的分类（一）按照试验目的分类 试验可以按照各种方法来分类，但最基本的就是按照试试验可以按照各种方法来分类，但最基本的就是按照试验目的来分类。按试验目的可以将结构试验分成下面两类：验目的来分类。按试验目的可以将结构试验分成下面两类：一生产检验性试验，二科学研究性试验一生产检验性试验，二科学研究性试验.。由于试验目的不同，整个试验安排和某些试验方法、试由于试验目的不同，整个试验安排和某些试验方法、试验要求都有很大的不同，所以这是建筑结构试验分类里面最验要求都有很大的不同，所以这是建筑结构试验分类里面最基本的一种分类方法。基本的一种分类方法。191.3建筑结构试验的分类建筑结构试验的分类1.3.1生产性试验和科研性试验生产性试验和科研性试验1生产性试验目的：以具体实际的结构为鉴定的对象，通过试验对具体结构作出正确的技术结论。常解决的问题：（1）设计论证、施工质量控制和鉴定（2）预制构件质量鉴定（3）已建结构的可靠性鉴定、剩余寿命评估（4）改建、扩建或加固工程，通过试验判明结构的实际承载能力（潜力）（5）为工程事故处理提供技术依据2021工程事故处理的一般程序工程事故处理的一般程序:1、基本情况调查、基本情况调查2、结构及材料检测结构及材料检测3、复核分析、复核分析4、专家会商、专家会商5、调查报告、调查报告22结构及材料检测内容结构及材料检测内容1、地基基础、地基基础2、建筑物所用材料的实际性能检测、建筑物所用材料的实际性能检测3、建筑物表面缺陷的观测、建筑物表面缺陷的观测4、对结构内部缺陷的检查、对结构内部缺陷的检查5、必要时可作模型试验或现场加载试验，通、必要时可作模型试验或现场加载试验，通过试验检查结构或构件的实际承载力。过试验检查结构或构件的实际承载力。232科研性试验目的：验证、改进和发展结构设计计算的理论和方法主要表现：（1）验证结构设计计算的各种假定；（2）制定各种设计规范；（3）发展新的设计理论；（4）为发展和推广新结构、新材料及新工艺提供理论与实践的经验。242526（1.3.2静力试验和动力试验静力试验和动力试验（二）按照荷载性质、试验对象、试验持续（二）按照荷载性质、试验对象、试验持续时间、试验场所等不同因素进行分类。时间、试验场所等不同因素进行分类。1、按荷载性质来分类、按荷载性质来分类（1）静力试验）静力试验（2）动力试验）动力试验271.3.2静力试验和动力试验静力试验和动力试验按试验荷载性质分：静力试验、动力试验。1.静力试验：静力试验：应有最多、最常见的基本试验。分两种：(1).结构静力单调加载试验：结构加载过程从零开始逐步递增一直到结构破坏。即在一个不长的时间内试验加载全过程。结构低周反复静力加载试验：也称伪静力试验也称伪静力试验，是以静力的方式模拟地震作用的试验，它是一种控制荷载或控制变形的周期性反复静力试验。2829土木工程材料土木工程材料3031静力试验的优点：加载设备相对来讲比较简单，荷载可以逐步静力试验的优点：加载设备相对来讲比较简单，荷载可以逐步 施加，还可以停下来仔细观察结构变形的发施加，还可以停下来仔细观察结构变形的发 展，给人们以最明确、最清晰的破坏概念。展，给人们以最明确、最清晰的破坏概念。322、动力试验、动力试验 对于在实际工作中主要承受动力作用的结构或构件，为了对于在实际工作中主要承受动力作用的结构或构件，为了研究结构在施加动力荷载作用下的工作性能，一般要进行动力研究结构在施加动力荷载作用下的工作性能，一般要进行动力试验。试验。例如：研究厂房承受吊车及动力设备作用下的动力特性；例如：研究厂房承受吊车及动力设备作用下的动力特性；吊车梁的疲劳强度与疲劳寿命问题；吊车梁的疲劳强度与疲劳寿命问题；多层厂房由于机器设备上楼后产生的振动影响；多层厂房由于机器设备上楼后产生的振动影响；高层建筑和高耸构筑物在风荷载作用下的动力问题；高层建筑和高耸构筑物在风荷载作用下的动力问题；结构抗爆炸、抗冲击问题结构抗爆炸、抗冲击问题;抗震动力试验采用电液伺服加载设备或地震模拟振动台抗震动力试验采用电液伺服加载设备或地震模拟振动台动力试验的特点：由于荷载特性不同，动力试验的加载设备动力试验的特点：由于荷载特性不同，动力试验的加载设备 和测试手段与静力试验有很大的差别，而和测试手段与静力试验有很大的差别，而 且要比静力试验复杂得多。且要比静力试验复杂得多。33在结构的抗震性能研究中，除了采用结构低周在结构的抗震性能研究中，除了采用结构低周反复静力加载试验外，更为理想的是直接施加反复静力加载试验外，更为理想的是直接施加动力荷载进行试验。动力荷载进行试验。抗震动力试验采用电液伺服加载设备或地震模抗震动力试验采用电液伺服加载设备或地震模拟振动台等设备来进行。拟振动台等设备来进行。如广州大学抗震研究中心、同济大学抗震中心如广州大学抗震研究中心、同济大学抗震中心342.动力试验：动力试验：荷载大小随时间变化的，可能是有规律变化，也可能是无规律变化的。一些研究动力问题的，需要做动力试验，如35如下图为东方明珠电视塔的振动台模型试验如下图为东方明珠电视塔的振动台模型试验。36371.3.3、按试验对象分类、按试验对象分类（1）真型试验）真型试验（2）模型试验）模型试验（3）小构件试验）小构件试验381.3.3真型试验、模型试验和小构件试验真型试验、模型试验和小构件试验按试验对象的尺寸分：真（原）型试验、模型试验及小构件试验。1真型试验真型试验试验对象是实际结构或按实际结构足尺复制的结构或构件。对于实物试验一般均为生产性试验，很多为非破坏性的现场试验居多。足尺及小构件试验一般多在试验室进行，也可在现场进行，如梁、板及屋架。对结构整体性研究，一直是国内外研究的热门课题，多为大型试验，可在试验室进行，也可在现场进行。39（1）真型试验）真型试验试验对象：（试验对象：（1）实际结构）实际结构（2）实物结构足尺复制的结构或构件。）实物结构足尺复制的结构或构件。（1）实际结构试验）实际结构试验一般均用于生产性试验。例如：秦山核电站安全一般均用于生产性试验。例如：秦山核电站安全壳壳加压整体性的试验就是一种非破坏性的现场试验。加压整体性的试验就是一种非破坏性的现场试验。又如对工业厂房结构的刚度试验、楼盖承载能力试验又如对工业厂房结构的刚度试验、楼盖承载能力试验等均在实际结构上加载量测。等均在实际结构上加载量测。（2）足尺结构或构件试验）足尺结构或构件试验试验对象是一根梁、一块扳或一榀屋架之类的实试验对象是一根梁、一块扳或一榀屋架之类的实物构件，它可以在试验室内试验，也可以在现场进行。物构件，它可以在试验室内试验，也可以在现场进行。404142（2）模型试验）模型试验模型试验：采用比真型结构缩小的模型进行试模型试验：采用比真型结构缩小的模型进行试验。模型的设计制作与试验是根据相似理论，验。模型的设计制作与试验是根据相似理论，要求做到几何相似、力学相似和材料相似等要求做到几何相似、力学相似和材料相似等等。等。43（2）模型试验）模型试验投资大、周期长、测量精度受环境因素影响大，在财力和技术上有困难时，可以考虑采用缩尺模型试验。模型试验：仿照真型并按一定比例关系复制而成的试验构件或试验结构物，它具有实际结构的全部或部分特征，尺寸比真型小得多。4445464748（3）小构件试验）小构件试验 小构件试验是结构试验常用的研究形式之一。小构件试验是结构试验常用的研究形式之一。试验不要求满足严格的相似条件，只是用试验结果试验不要求满足严格的相似条件，只是用试验结果与理论计算进行对比校核的方式来研究结构的性能，与理论计算进行对比校核的方式来研究结构的性能，验证设计假定与计算方法的正确性。验证设计假定与计算方法的正确性。493小构件试验小构件试验比较常用，可能是足尺试验，也可能是缩尺试验。它有别于模型试验：不依靠相似理论，不考虑相似比例对结果的影响，即不要求严格的相似条件。认为这些结果所证实的一般规律与计算理论可以推广到实际结构中去。5051土木工程材料土木工程材料521.3.4、按试验持续时间分类、按试验持续时间分类（1）短期荷载试验）短期荷载试验（2）长期荷载试验）长期荷载试验53（1）短期荷载试验）短期荷载试验荷载从零开始施加到最后结构破坏或到某荷载从零开始施加到最后结构破坏或到某阶段进行卸荷的时间总和只有几十分钟、几阶段进行卸荷的时间总和只有几十分钟、几小时或者几天。小时或者几天。1短期荷载试验短期荷载试验绝大数承受静力荷载的结构或构件实际上一般都是承受的长期荷载作用。由于试验条件、时间和试验步骤限制，我们不得不采取短期荷载试验。试验时荷载从零开始加，到结构破坏可能几十分钟、几小时或几天。这与实际情况是有差别的。5455（2）长期荷载试验）长期荷载试验 对于研究结构在长期荷载作用下的性能对于研究结构在长期荷载作用下的性能就必须要进行静力荷载的长期试验，它将连就必须要进行静力荷载的长期试验，它将连续进行几个月或几年时间。续进行几个月或几年时间。如：混凝土的徐变、结构受温度变化的如：混凝土的徐变、结构受温度变化的影响、预应力结构中的钢筋的松弛、三峡大影响、预应力结构中的钢筋的松弛、三峡大坝长期变形监控试验。坝长期变形监控试验。565758591.3.5、按试验场所分类、按试验场所分类（1）试验室试验）试验室试验（2）现场试验）现场试验1、试验室试验、试验室试验适宜于研究性试验。适宜于研究性试验。2、现场试验、现场试验多用于解决生产性的问题。多用于解决生产性的问题。601.3.5试验室试验和现场试验试验室试验和现场试验按试验所在场地分：试验室试验、现场试验1.试验室试验试验室试验试验室试验条件较好，仪器设备精度高，可以排除一些不利因素对试验结果的干扰。适合做研究性试验。2现场试验现场试验现场试验与室内试验相比，环境因素影响较大，不宜使用精度较大的仪器设备。多是解决生产中的实际问题，可以获得实际结构物的工作状态的数据参数。此外还可以按试验是否破坏分：破坏性试验、非破坏性试验。616263建筑结构试验建筑结构试验课程的学习内容课程的学习内容 为了获得解决一般建筑结构设计及施工中所遇到为了获得解决一般建筑结构设计及施工中所遇到的结构检测问题的基本知识和基本技能，并在科研方面的结构检测问题的基本知识和基本技能，并在科研方面得到初步的训练，必须在掌握结构工程专业理论和其它得到初步的训练，必须在掌握结构工程专业理论和其它有关专业技术知识的基础上，学习下列内容：有关专业技术知识的基础上，学习下列内容：（1）规划、组织和进行结构检测的一般原则、方法和技）规划、组织和进行结构检测的一般原则、方法和技 术；术；（2）结构检测中常用的量测仪器和加载设备的原理、性）结构检测中常用的量测仪器和加载设备的原理、性 能和使用方法；能和使用方法；（3）收集、整理、计算和评定检测资料的原理和方法。）收集、整理、计算和评定检测资料的原理和方法。64青岛农业大学建筑工程学院青岛农业大学建筑工程学院青岛农业大学建筑工程学院青岛农业大学建筑工程学院65第二章第二章建筑结构试验组织计划建筑结构试验组织计划2.1概述概述2.2试验前期工作方案设计试验前期工作方案设计2.3试验构件方案设计试验构件方案设计2.4试验荷载方案设计试验荷载方案设计2.5试验观测方案设计试验观测方案设计2.6结构试验和材料力学性能关系结构试验和材料力学性能关系2.7试验大纲及其他文件试验大纲及其他文件66 第一节第一节 建筑结构试验组织计划理论概述建筑结构试验组织计划理论概述 一、建筑结构试验组织计划的意义一、建筑结构试验组织计划的意义1、建筑结构试验组织计划是组织工作的需要、建筑结构试验组织计划是组织工作的需要2、建筑结构试验组织计划是结构试验特点的要求、建筑结构试验组织计划是结构试验特点的要求 建筑结构试验特点建筑结构试验特点：（1）结构试验没有固定的模式；）结构试验没有固定的模式；（2）结构试验耗资大；）结构试验耗资大；（3）结构试验周期长。）结构试验周期长。3、建筑结构试验组织计划关系到试验的成败建筑结构试验组织计划关系到试验的成败4、建筑结构试验组织计划是体现技术水平和管理水平的、建筑结构试验组织计划是体现技术水平和管理水平的 窗口窗口 67建筑结构试验组织计划关系到试验的成败：建筑结构试验组织计划关系到试验的成败：一个不完整的或错误的组织计划只能导致失败，好的组织计划是成功的基础。如：某钢管砼受弯构件试验两个方案对比：A错误方案错误方案B正确方案正确方案68A方案的错误：1处没有位移传感器，由于悬臂端位移增量1而失真。2处上表面没有倾角传感器，因悬臂端位移增量2而失真。2处右上方位移传感器没有布置在试件下表面，因悬臂端位移增量3而失真。4建筑结构试验组织计划体现了技术水平和建筑结构试验组织计划体现了技术水平和管理水平管理水平69二、二、PDCA循环的基本内容循环的基本内容 美国质量管理专家戴明（美国质量管理专家戴明（W.E.Deming)50年代初提出一项年代初提出一项质量管理循环体系，称为质量管理循环体系，称为PDCA循环，是一项提高工程质量、循环，是一项提高工程质量、改善企业经营管理十分有效的科学方法，被工程界广泛应用。改善企业经营管理十分有效的科学方法，被工程界广泛应用。PDCA质量循环体系的基本思想是把质量管理的工作过程质量循环体系的基本思想是把质量管理的工作过程分为四个阶段：分为四个阶段：（1）计划阶段）计划阶段（Plan）（2）实施阶段）实施阶段 （Do）（3）检查阶段）检查阶段（Check）（4）处理阶段）处理阶段（Action）701计划阶段计划阶段P：打算干什么、在那儿干、何时干、由谁干、怎么干等问题。2实施阶段实施阶段D：按计划方案去执行的过程。3检查阶段检查阶段C:把执行的结果与计划目标进行比较，找出问题。4处理阶段处理阶段A：总结经验，制定标准、措施；同时为解决的问题进入下一个循环。71三、三、PDCA循环的存在的范围和特点循环的存在的范围和特点1PDCA循环的应用范围：循环的应用范围：存在于各行各业，哪里有矛盾，哪里就存在PDCA循环。循环。2PDCA循环的特点：循环的特点：有序性：有序性：4个阶段缺一不可，次序不能颠个阶段缺一不可，次序不能颠倒。倒。嵌套性：嵌套性：72.关键性：关键在P阶段，即计划阶段。.重复性：循环滚动前进，每循环一次质量上一个台阶。.普遍性：4个阶段，周而复始，循环一次，改善一下，逐步提高。PDCA循环的关键是在循环的关键是在P阶段，即计划阶阶段，即计划阶段。它是标准化的基础，是指导同级其它环段。它是标准化的基础，是指导同级其它环节的关键。节的关键。7374四、结构试验组织计划的内容：四、结构试验组织计划的内容：1试验计划阶段:明确试验目的，进行技术调研，试验设计，确定试验大纲。2试验准备阶段：包括技术准备、物质准备和场地准备。3试验实施阶段：试验加载，试验记录，数据处理。4试验完成阶段：实验数据处理，试验分析，试验研究总结。75四、结构试验组织计划的内容四、结构试验组织计划的内容1、试验设计（计划）阶段、试验设计（计划）阶段（1）反复研究试验目的，充分了解体会试验的具体任务，）反复研究试验目的，充分了解体会试验的具体任务，进行调查研究，搜集有关资料；进行调查研究，搜集有关资料；（2）确定试验的性质与规模。对于研究性试验，应提出本试验）确定试验的性质与规模。对于研究性试验，应提出本试验 拟研究的主要参量以及这些参量在数值上的变动范围，并拟研究的主要参量以及这些参量在数值上的变动范围，并 根据试验室的设备能力确定试件的尺寸和量测项目及量测根据试验室的设备能力确定试件的尺寸和量测项目及量测 要求；要求；（3）提出试验大纲）提出试验大纲2、试验准备阶段、试验准备阶段 试验准备阶段要占全部试验工作的大部分时间，工作量也试验准备阶段要占全部试验工作的大部分时间，工作量也最重。试验准备工作的好坏直接影响到试验能否顺利进行和能最重。试验准备工作的好坏直接影响到试验能否顺利进行和能获得试验结果的多少。获得试验结果的多少。76试验准备阶段的主要工作有：试验准备阶段的主要工作有：（1）试件的制作）试件的制作 在制作试件时应注意材性试样的留取、编号，还要作在制作试件时应注意材性试样的留取、编号，还要作施工日志，注明试件日期、原材料情况，这些原始资料都施工日志，注明试件日期、原材料情况，这些原始资料都是最后分析试验结果不可缺少的参考资料。是最后分析试验结果不可缺少的参考资料。（2）试件质量检查）试件质量检查 包括试件尺寸和缺陷的检查，应作详细记录，纳入原包括试件尺寸和缺陷的检查，应作详细记录，纳入原始资料。始资料。（3）试件安装就位）试件安装就位 试件的支承条件应力求与计算简图一致。一切支承零试件的支承条件应力求与计算简图一致。一切支承零件均应进行强度验算，并使其安全储备大于试验结构可能件均应进行强度验算，并使其安全储备大于试验结构可能有的最大安全储备。有的最大安全储备。（4）安装加载设备）安装加载设备 加载设备的安装应满足加载设备的安装应满足“一稳二准三方便，四强五刚六一稳二准三方便，四强五刚六安全安全“的要求，即就位要稳定准确方便，固定设备的支撑系的要求，即就位要稳定准确方便，固定设备的支撑系统要有一定的强度、刚度和安全度。统要有一定的强度、刚度和安全度。77（5）仪器仪表的率定）仪器仪表的率定 对测力计及一切量测仪表均应按技术规定要求进行率定，对测力计及一切量测仪表均应按技术规定要求进行率定，各仪器仪表的率定记录应纳入试验原始记录中，误差超过规定各仪器仪表的率定记录应纳入试验原始记录中，误差超过规定标准的仪表不得使用。标准的仪表不得使用。（6）作辅助试验）作辅助试验 辅助试验多半在加载试验阶段之前进行，以取得试件材料辅助试验多半在加载试验阶段之前进行，以取得试件材料的实际强度，便于对加载设备和仪器仪表的量程等作进一步的的实际强度，便于对加载设备和仪器仪表的量程等作进一步的验算。验算。（7）仪表的安装、连线试调）仪表的安装、连线试调 仪表的安装位置、测点号，在应变仪或记录仪上的通道号仪表的安装位置、测点号，在应变仪或记录仪上的通道号等等都应严格按照试验大纲中的仪表布置图实施，如有变动，等等都应严格按照试验大纲中的仪表布置图实施，如有变动，应立即做好记录，以免时间长久后记忆不清而将测点混淆。应立即做好记录，以免时间长久后记忆不清而将测点混淆。78（8）记录表格的设计准备）记录表格的设计准备在试验前应根据试验要求设计记录表格，其内容及规格应在试验前应根据试验要求设计记录表格，其内容及规格应周到详细地反映试件和试验条件的详细情况，以及需要记录和周到详细地反映试件和试验条件的详细情况，以及需要记录和量测的内容。量测的内容。记录表格的设计反映试验组织者的技术水平，切勿养成记录表格的设计反映试验组织者的技术水平，切勿养成试验前无准备地在现场临时用白纸记录的习惯。记录表格上试验前无准备地在现场临时用白纸记录的习惯。记录表格上应有试验人员的签名并附有试验日期、时间、地点和气候条应有试验人员的签名并附有试验日期、时间、地点和气候条件。件。（9）算出各加载阶段试验结构各特征部位的内力及变形值）算出各加载阶段试验结构各特征部位的内力及变形值 以备在试验时判断及控制。以备在试验时判断及控制。（10）在准备工作阶段和试验阶段应每天记工作日志。）在准备工作阶段和试验阶段应每天记工作日志。793、试验实施阶段、试验实施阶段（1）加载试验）加载试验加载试验是整个试验过程的中心环节，应按规定的加载加载试验是整个试验过程的中心环节，应按规定的加载顺序和量测顺序进行。重要的量测数据应在试验过程中随时顺序和量测顺序进行。重要的量测数据应在试验过程中随时整理分析并与事先估算的数值比较，发现有反常情况时应查整理分析并与事先估算的数值比较，发现有反常情况时应查明原因或故障，把问题弄清楚后才能继续加载。明原因或故障，把问题弄清楚后才能继续加载。在试验过程中，结构所反映的在试验过程中，结构所反映的外观变化外观变化是分析结构性能是分析结构性能的极为宝贵的资料，对节点的松动与异常变化，钢筋混凝土的极为宝贵的资料，对节点的松动与异常变化，钢筋混凝土结构裂缝的出现和发展，特别是结构的破坏情况都应作详尽结构裂缝的出现和发展，特别是结构的破坏情况都应作详尽的记录及描述。这些容易被初做试验者忽视，而把主要注意的记录及描述。这些容易被初做试验者忽视，而把主要注意力集中在仪表读数或记录曲线上，因此应分配专人负责观力集中在仪表读数或记录曲线上，因此应分配专人负责观察结构的外观变化。察结构的外观变化。80 试件破坏后要拍照和测绘破坏部位及裂缝简图试件破坏后要拍照和测绘破坏部位及裂缝简图，必要时，必要时，可从试件上切取部分材料测定力学性能，破坏试件在试验结果可从试件上切取部分材料测定力学性能，破坏试件在试验结果分析整理之前不要过早毁弃，以备进一步核查。分析整理之前不要过早毁弃，以备进一步核查。（2）试验资料整理）试验资料整理 试验资料整理是将所有的原始资料整理完善，其中特别要试验资料整理是将所有的原始资料整理完善，其中特别要注意的是试验量测数据记录和记录曲线，都作为原始数据经负注意的是试验量测数据记录和记录曲线，都作为原始数据经负责记录人员签名后，不得随便涂改。经过处理后得到的数据不责记录人员签名后，不得随便涂改。经过处理后得到的数据不能和原始数据列在同一表格内。能和原始数据列在同一表格内。一个严格认真的科学试验，一个严格认真的科学试验，应有一份详尽的原始数据记录应有一份详尽的原始数据记录，连同连同试验过程中的观察记录试验过程中的观察记录，试验大纲试验大纲及及试验过程中各阶段的试验过程中各阶段的工作日志工作日志，作为原始资料，在有关的试验室内存档。，作为原始资料，在有关的试验室内存档。814、试验完成阶段、试验完成阶段（1）试验数据处理）试验数据处理 因为从各个仪表获得的测量数据和记录曲线一般不能直接因为从各个仪表获得的测量数据和记录曲线一般不能直接解答试验任务所提出的问题，它们只是试验的原始数据，需对解答试验任务所提出的问题，它们只是试验的原始数据，需对原始数据进行科学的运算处理才能得出试验结果。原始数据进行科学的运算处理才能得出试验结果。（2）试验结果分析）试验结果分析 试验结果分析内容是分析通过试验得出了哪些规律性的试验结果分析内容是分析通过试验得出了哪些规律性的东西，揭示了哪些物理现象。最后，应对试验得出的规律和一东西，揭示了哪些物理现象。最后，应对试验得出的规律和一些重要现象作出解释，分析它们的影响因素，将试验结果和理些重要现象作出解释，分析它们的影响因素，将试验结果和理论值进行比较，分析产生差异的原因，并作出结论，写出试验论值进行比较，分析产生差异的原因，并作出结论，写出试验总结报告。总结报告中应提出试验中发现的新问题及进一步的总结报告。总结报告中应提出试验中发现的新问题及进一步的研究计划。研究计划。82第二节第二节试验前期工作方案设计试验前期工作方案设计一、调研方案设计一、调研方案设计一项科研工作开始，首先要做的就是调研工作，只有如此才能保证科研工作具有前沿性和先进性。调研方法：实地调查；信函调查；电话调查；网上调查；学刊查询；通过国家权威部门技术查新。83二、研究路线方案设计二、研究路线方案设计1研究路线的含义研究路线的含义也叫技术路线，是指完成一项试验研究任务的起始点、中点和结束点等若干技术环节上所有内容顺序的方式。一项研究任务的技术路线可能有多个，我们要选择一个最优的技术路线。842.研究路线的内容研究路线的内容：（1）、项目研究能够顺利进行的条件；）、项目研究能够顺利进行的条件；如已经建立的基础，包括理论基础和试验基础如已经建立的基础，包括理论基础和试验基础。（2）、完成本项目研究内容必须经过的技术途径或理论依）、完成本项目研究内容必须经过的技术途径或理论依据，以及针对难点问题的对策。据，以及针对难点问题的对策。85（3）研究路线的作用）研究路线的作用是科研项目申请的重要内容。是完成科研任务的重要保证。（4）研究路线的制定）研究路线的制定进行充分的调研，查清技术发展水平，提出问题，预计困难，探索攻克对策，规划技术路线。86三、其他工作方案设计三、其他工作方案设计主要有：人员分工方案、技术准备方案、时间进度方案、经费预算法案和试验安全方案。87第三节第三节试验构件方案设计试验构件方案设计1、试件形状、试件形状2、试件尺寸、试件尺寸3、试件数目、试件数目882.3试验构件方案设计试验构件方案设计包括：试件形状、试件尺寸和数量及构造措施。同时还必须满足结构或构件的边界条件、破坏特征及加载条件的要求。89一、试件形状一、试件形状虽然与构件尺寸无关，重要的是要考虑构件的受力状态和边界条件与实际一致性。对静定结构中的单一构件，如简支梁、柱、屋架等较简单；对于超静定结构问题较复杂，则必须考虑构件的受力状态和边界条件。图17页90二、试件尺寸二、试件尺寸1真型试验：是足尺试验，优点：能直接反映实际结构的工作状态。缺点：耗费的财力和人力较大，有时难以完成。2模型或小构件试验：缩尺试验，优点：耗费的财力和人力较小。缺点：与实际情况有一定的差别。91压弯构件：取截面边长1635cm；偏压短柱：取截面边长1550cm；剪力墙：取真型尺寸1/41；整体性结构试验的试件：可取1/101/2；双向受力构件：取截面边长1030cm；砖石及砌体式件：1/41/2；动力试验：受振动台面尺寸限制，我国完成了1/501/4模型试验；尺寸太小则应考虑尺寸效应。92三、试件数目三、试件数目1优选设计法：优选设计法：利用数学原理合理安排试验点，采用步步逼近，层层优选的方式快速找到最佳试验点的方法。2因子设计法：因子设计法：也叫全面试验法或全因子设计法，试验次数：试验次数=水平数因子数93因子：因子：对试验内容有影响的发生变化的因素，因子数即可变化因素的个数。水平：水平：为因子可改变的试验档次，水平数即为档次数。用因子法确定试验数量因子数水平数（不同参量个数）23451（砂）23452（石）491625 3（水泥）82764125 4（水）1681256625 5（外加剂）322431024312594均匀设计法均匀设计法由我国数学家王元等创建的，也是一种数学方法试验次数等于设计因子的最大水平数。该方法虽然试验次数少，但并没有被工程界普遍接受，至今没有推广开。95正交试验设计法正交试验设计法该方法在工程界被普遍采用，优点：简单、快捷、准确。该方法根据因子数和水平数选择正交试验表，按正交试验表设计试验方案。正交试验表：L9（34）表示有4个因子，每个因子有3个水平，试验次数为9次。试验次数=水平数296正交试验法与全面试验法比较：下表中括号内为正交试验次数。因子法和正交试验试验数量比较因子法和正交试验试验数量比较因子数因子数水平数（不同参量个数）水平数（不同参量个数）23451（砂）（砂）23452（石）（石）4（4）9（9）16（16）25（25）3（水泥）（水泥）8（4）27（9）64（16）125（25）4（水）（水）16（4）81（9）256（16）625（25）5（外加剂）（外加剂）32（4）243（9）1024（16）3125（25）97如.某商品混凝土公司为减小混凝土拌合物坍落度损失,选用了两种水泥,两种外加剂,两种掺合料,若采用正交试验法,其正交试验表及试验结果如下表。L4(23)正交试验结果正交试验结果 列号列号试验号试验号水泥水泥外加剂外加剂掺合料掺合料坍落度损失坍落度损失(厘米厘米)ABC1234A1A2A1A2B1B1B2B2C1C2C2C19.512.74.15.1K1K2R98求:(1)本试验中有几个水平、几个因子?如采用全面试验法需要做几次试验?(2)请完成下表中的相应的影响因子K及极差R的计算;(3)确定水泥品种、外加剂品种和掺合料品种的最佳组合,并确定水泥、外加剂和掺合料哪种对混凝土拌合物坍落度损失影响程度最大、哪种损失影响程度最小?99(1)水平数:2个;</p>