2023年建筑结构试验习题集答案及评分.doc

建筑结构实验习题集答案及评分标准
第一章 结构实验概论
1. B 2. B 3. A 4. C 5.C 6.A 7.D 8.D
5. 结构实验 6. 原型，模型。
7． 科研性实验：是验证结构设计计算的各种假定；通过制定各种设计规范，发展新的设计理论，改善设计计算方法；为发展和推广新结构、新材料及新工艺提供理论依据与实践经验的实验。
8. 在结构物或实验对象(实物或模型)上,以仪器设备为工具,运用各种实验技术为手段,在荷载(重力,机械扰动力地震力,风力…….)或其它因素(温度,变形沉降……)作用下,通过测试与结构工作性能有关的各种参数(变形,挠度,位移,应变,振幅,频率……),从强度(稳定),刚度,开裂性以及结构的破坏形态等各个方面来判断结构的实际工作性能（1分）,估计结构的承载能力（1分）,拟定结构对使用规定的符合限度（1分）,并用于检查和发展结果的计算理论（1分）。
9. 生产鉴定性实验一般常用来解决哪些问题？（每条1分）
1)综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量.
2)鉴定预制构件的质量。
3)已建结构可靠性检查，推断和估计结构的剩余寿命。
4)工程改建或加固,通过实验判断具体结构的实际承载力。
5)解决受灾结构和工程质量事故,通过实验鉴定,提供技术依据。

第二章 结构实验的加载设备和实验装置
1. B 2. A 3. 流量 4. C 5. 100～200mm 6. 起拱 7. 1：6
8. 起拱
9. 几何对中是指将构件轴线对准作用力的中心线的过程。
10．1）符合结构物的实际使用条件（2分）；
2）能检查结构物的抗裂抗渗情况（2分）。
11. 直接用重物对结构进行加载的优缺陷是什么？（每条1分）
优点：取材容易；
缺陷：1）劳动强度大；2）荷载量易随温度、湿度而变化；3）结构破坏时不能自动卸载。

第三章 结构实验的数据采集和测量仪器
1. D 2. D 3. C 4. D 5. B 6. D 7. C 8. B
9. 扫描速度 10. 小 11. 箔式
12. 测量仪器的灵敏度是指被测量的单位物理量所引起仪器输出或显示装置示值的大小，即仪器对被测物理量变化的反映能力。
13. 量程：仪器可以测量的最大范围
14. 应变计灵敏系数：单位应变引起应变计的相称电阻变化。
15. （1）用传感器感受各种物理量，并把它转换成电信号。（2分）
（2）通过A/D转换，将模拟量的数据转变成数值量的数据。（1分）
16. （1）开裂。即裂缝发生的时刻和位置。（2分）
（2）度量。即裂缝的宽度和长度。（2分）
17. （1）测量仪器不应当影响结构的正常工作，规定仪器自重轻，尺寸小，特别是对模型结构实验，还要考虑仪器的附加质量和仪器对结构的作用。（1分）
（2）测量仪器应具有合适的灵敏度和量程。（1分）
（3）测量仪器应安装使用方便，稳定性和反复性好，有较好的抗干扰能力。（1分）
（4）测量仪器应价廉耐用，可反复使用，安全可靠，维修容易。（0.5分）
（5）测量仪器应尽量规定多功能、多用途，以适应多方面的需要。（0.5分）
18. 在电阻应变测量中，可通过下列两个方法消除温度影响：
1）电阻温度曲线修正法；
2）温度补偿法。（每条2分）
19. 1）根据实验规定拟定标距，在标距两端粘接两个脚标；（1分）
2）结构变形前，用手持应变仪先测读一次；（1分）
3）结构变形后，再用手持应变仪先测读；（1分）
4）变形前后的读数差即为标距两端的相对位移，由此可计算标距内的平均应变。（1分）
20. 在电阻应变测量中，常采用温度补偿的方法消除温度的影响，试述温度补偿法的原理？
根据惠斯登电桥推到得：

（1分）
对上式求微分，运用ΔR/R=Kε并令R1 =R2 = R3 =R4 =R，可得：

（1分）
其中：

（1分）
说明桥路总输出应变等于邻臂应变相减，对臂应变相加。 以半桥为例，将工作片和温度补偿片接到邻臂上，因温度产生应变大小相等，在上式输出中被互相抵消，即消除了温度影响。（1分）
21. 为什么百分表应变装置不适合量测构件的弯曲应变。
1）百分表测杆和顶杆不能随构件弯曲而弯曲，量测的变形大于实际弯曲应变；（2分）
2）构件弯曲限度大时，测杆和顶杆接触点易滑脱。（2分）
22. 1）采用拉压万能实验机进行加载(1分)。通过实验机的上、下夹具将平板钢试件安装在实验机上，用实验机控制加载量的大小(1分)。
F
2号电阻应变计
1号电阻应变计
5
50

2）采用电阻应变计和电阻应变测试系统测量试件在拉力作用下的纵向和横向应变(1分)，测点布置如图所示(1分)。
3）应变计选用2´10mm电阻应变计(2分)。
4）计算：由实验机所显示的拉力F和应变测试系统所测得的应变值e1和e2，按下列式中计算弹性模量和泊松比n。
(第2、3式各1分)

第四章 结构实验设计
1. B 2. C 3. B 4. A 5. B 6. D 7. 支座部位斜截面
8. 抗裂性 9. 承载力极限状态 10. 相同的 11. 垫板 12. 转动
13. 载图式指的是实验荷载的空间布置。
14. 几何相似是指模型和原型结构之间所有相应部分尺寸成比例。
15. 等效荷载：指在它作用下，结构构件的控制截面和控制部位上能产生与本来荷载作用时相同的某一作用效应的荷载。
16. 荷载相似：原型和模型在各相应点所受的荷载方向一致，大小成比例。
17. 质量相似：模型和原型结构相应部分的质量成比例。
18. （1）试件设计
（2）实验荷载设计
（3）实验观测设计
（4）实验误差控制措施
（5）实验安全措施
注：答对其中4项得满分4分。
19. （1）按整个实验的目的规定，拟定实验测试的项目。（2分）
（2）按拟定的量测项目规定选择测点位置。（1分）
（3）选择测试仪器和数据采集方法。（1分）
20. （1）荷载数值和支座反力。（1分）
（2）荷载—变形曲线。（1分）
（3）钢筋应力及钢筋滑移。（1分）
（4）裂缝观测。（1分）
21. （1）试件制作误差，采用试件的实测尺寸进行理论计算。
（2）材料性能误差，规定拟定材料强度的试块和结构试件具有同一性。
（3）试件安装误差，支座反力作用线、试件就位、荷载作用点位置准确，支座约束条件严格与计算假定一致。
（4）实验装置和实验加载误差，精心设计和制作加工实验装置。
（5）仪器使用和测试方法误差，严格遵照仪器使用操作规程、掌握对的的测试方法。
（6）荷载和量测设备误差，严格遵守相应实验规程规定的精度等级和误差范围选用加载设备和量测仪表，必要时需进行系统的计量标定。
（7）结构实验方法非标准误差，应按“国家标准”或“实验规程”的规定进行实验。
注：答对其中4项得满分4分。
22. 1）在满足实验目的的前提下，宜少不宜多；（1分）
2）测点的位置必须有代表性；（1分）
3）应布置一定数量的校核性测点；（1分）
4）便于实验时操作和测读。（1分）
23. 1）实验数据准确（2分）；
2）投资小（1分）；
3）实验周期短（1分）。
24. 在建筑结构实验观测方案设计中，仪器的选择原则是什么？
1）在满足精度规定前提下，防止盲目追求高精度；（1分）
2）量程满足最大变形和各种被测量的需要；（1分）
3）测读方便、快速、省时；（1分）
4）仪器型号、规格尽量一致。（1分）
25. 相似模型实验与缩尺模型实验的区别是什么？
相似模型实验的模型是按照相似理论设计的，规定比较严格的相似条件，即规定满足几何相似、力学相似和材料相似。
而缩尺模型实验的模型仅仅是原型结构缩小几何比例尺寸的实验代表物，不须遵循严格的相似条件。
26. 根据相似条件：
∵ （4分）
∴ （2分）

第五章 结构静力实验
1. B 2. D 3. D 4. D 5. A 6. C
7. 使用荷载实验，破坏荷载实验。 8. 预加荷载实验、使用荷载实验。
9. 1~2 10. 30
11. 单调加载是指荷载从“零”开始，一直加到结构构件破坏的一次性连续加载方法。
12. （1）可控制加载速度。（1分）
（2）便于观测结构变形随荷载变化的规律。（1分）
（3）可以了解结构各个阶段的工作性能。（1分）
（4）分级加卸荷载为加载和观测提供方便条件。（1分）
13. 1）使结构进入正常工作状态；2）检查加载设备和装置的可靠性；3）检查观测仪器的可靠性；4）检查现场的实验组织工作和人员情况。（每条1分）
14. （1）

钢筋及混凝土应变测点布置图（两个图各3分，共6分）

（2）

梁挠度测点布置图（3分）

（3）重要仪器设备清单
1）加载设备：液压加载器（含测力仪器）。（1分）
2）观测仪器：位移计、读数显微镜（或裂缝宽度比对卡）、放大镜。（1分）
3）元器件：2×5的钢筋电阻应变计、5×10的混凝土电阻应变计。（1分）
15．（1）

多孔板均不加载简图（4分）

（2） （3分）
（1分）
（3）修正系数/=0.98 （4分）

16．
2f12
2f8
2023
300
200

A---A
A
A

1）采用千斤顶和分派梁系统进行加载，荷载作用下在梁三分点处(1分)，具体如图所示(1分)。
2）采用50mm百分表量测梁最大挠度(1分)，测点布置如图所示(1分)。
3）在梁跨中顶面中间布置一片电阻应变计量测混凝土最大压应变(1分)，在梁底每根钢筋上跨中位置布置2个电阻应变计量测钢筋最大拉应变(1分)，测点布置如图(1分)。混凝土应变计选择3´80mm电阻应变计(1分)，钢筋应变计选择2´10mm电阻应变计(1分)，采用电阻应变仪量测(1分)。
600 600 600
加载架
压力传感器
900 900

17.
1）采用千斤顶、分派梁系统进行加载（1分），加载点位于梁跨度三分点处，使梁中间段处在纯弯状态（1分），整个加载系统如图（1分）。
2）采用5块50mm量程百分表量测梁在荷载作用下的挠度（1分），跨中布置一块测梁最大挠度（1分），支座各布置一块测支座沉降（1分），此外两块分别布置在1/4跨，测点布置如图（1分）。
3）在梁跨中两个侧面分别布置5个电阻应变计，量测截面不同高度处的应变，根据各测点应变测试数据验证平截面假定（1分），测点布置如图（2分）。电阻应变计选用3´80mm电阻应变计（1分），用电阻应变仪测量各测点应变（1分）。
2f12
700 600 700
300
200

A---A
A
A

600 600 600
加载架
垫板
支墩
分派梁
压力传感器架
电阻应变计
450 450 450 450
百分表

第六章 结构动力实验
1. A 2. B 3. 最大部位 4. 往往 5. 自由振动法
6. 结构动力特性实验是指结构受动力荷载激励时，在结构自由振动或逼迫振动情况下量测结构自身所固有的动力性能的实验。
7. （1）可以避免和防止荷载所产生的干扰频率与结构产生共振或迫振现象。（2分）
（2）已建建筑通过实验测定后，可以采用相应的措施进行防振和消振。（2分）
8. （1）结构构件疲劳抗裂性能。（1分）
（2）裂缝宽度及发展情况。（1分）
（3）结构构件最大挠度及变化幅度。（1分）
（4）结构构件疲劳极限强度。（1分）
9. 1）自由振动法（2分）；
2）逼迫振动法（1分）；
3）环境随机振动法（1分）。
10. 1）结构在动荷载作用下的动态参数有振幅、频率、速度、加速度等；（2分）
2）采用位移传感器、速度传感器、加速度传感器和电阻应变计量测。（2分）

第七章 结构抗震实验
1. B 2. 85% 3. 第一频率 4. 弹塑性，塑性。
5 延性系数是指在低周反复加载实验所得的骨架曲线上，结构破坏时的极限变形与屈服时的屈服变形之比。
6. 骨架曲线：在低周反复加载实验所的荷载---变形滞回曲线中，取所有每一级荷载第一次循环的峰点连接的包络线。
7. 在结构抗震实验中，低周反复加载实验的优、缺陷有哪些？
优点是在实验过程中可以随时停下来观测试件的开裂和破坏状态，检查校核实验数据和仪器工作情况，并可根据实验需要改变加载历程。（2分）
缺陷：1）实验加载历程与实际地震作用无关；（1分）
2）加载周期长，不能反映实际地震作用时应变速率的影响。（1分）

第八章 非破损检测技术
1. D 2. B 3. C 4. C 5. C 6. 异常点 7. 扁顶法
8. 80±2 9. 80±2 10. 低 11. 低
12. 非破损检测技术：是在不破坏（或微破损）结构构件材料内部结构、不影响结构整体工作性能和不危及结构安全的情况下，运用和依据物理学的力、声、电、磁和射线等的原理、技术和方法，测定与结构材料性能有关的各种物理量，并依此推定结构构件材料强度和检测内部缺陷的一种测试技术
13. （1）回弹仪测试角度。（1分）
（2）混凝土不同浇筑面。（1分）
（3）龄期和碳化。（1分）
（4）养护方法和温度。（1分）
14. （1）《砌体工程现场检测技术标准》（GB50315-2023）。（1分）
（2）检测砌体结构材料强度从而拟定砌体强度的间接检测方式。（1.5分）
（3）可反映砌筑工艺对砌体强度影响的直接检测方式。（1.5分）
15. （1）回弹法方便、快捷，合用于大范围检测，但规定混凝土内外质量一致，精度相对低。（2分）
（2）钻芯法直观、精度高，同时可反映混凝土内部质量情况，但对结构或构件有破损，不适于大范围检测。（2分）
16. 为什么超声回弹综合法的测量精度优于超声或回弹的单一方法？
1）内外结合，量测精度高；（2分）
2）湿度、碳化等因素的影响互相抵消，提高了量测精度。（2分）
17. 将超声波检测仪的发射换能器和接受换能器对称地布置在以裂缝为轴线的两侧，其距离为L，测量超声波传播的声时t1（1分）。再将换能器以相同的距离布置在裂缝同一侧的完好混凝土表面，测得相应的声时值t0（1分），由此测量数据可计算出裂缝深度d。
（1分）
L

18.
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
合计

10.0
10.0
14.0
23.5
25.0
30.5
34.0
37.0

9.6
7.6
10.5
20.1
21.0
26.0
28.5
32.0

-13
-13
-9
0.5
2
7.5
11
14

-9.8
-11.8
-8.9
0.7
1.6
6.6
9.1
12.6

169
169
81
0.25
4
56.25
121
196
796.5

127.4
153.4
80.1
0.35
3.2
49.5
100.1
176.4
690.45
解：设为x，为y，x与y之间的线性回归方程式为
（1分）
数据计算如表所示，x的均值为23，y的均值为19.4。 （1分）
由回归公式得
（2分）
（1分）
回归方程式为：
（1分）
则和之间的线性回归方程式为