(结构试验)第一章绪论
第一章 绪论--混凝土结构基本原理课件(同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林)
只有粗骨料，无细骨料 只有粗骨料，
•FRP筋的应用
用FRP筋代替钢筋
二、混凝土结构的发展
3.结构方面的发展
•预应力混凝土结构的应用
P
P
在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝 在混凝土的受拉区施加预应力， 土结构的抗裂度，减轻构件的自重 土结构的抗裂度，
P
P
•结构体系的丰富
不同用途、不同结构功能具有相应的结构 不同用途、 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 FRP混凝土及预应力混凝土结构等
1.目的 是土木工程专业的一门主要专业基础课
•混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法
•混凝土结构构件的设计方法
•现有混凝土结构构件的性能评估
四、本课程的目的和学习方法
2.学习方法
•注意本课程与相关课程尤其是“材料力学”、“结构力学”课程的异同 注意本课程与相关课程尤其是“材料力学” 结构力学”
点，正确运用已有的力学知识解决实际问题
•混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论 混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，
体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 学习和应用时要注意思维方式的转变
•结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安 结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，
全可靠
•注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益 注意理论联系实际，积累一定的感性认识，
一、混凝土结构的概念和特点
3. 预应力混凝土结构的一般概念
建筑结构试验复习资料
建筑结构试验第一章绪论1，建筑结构试验的任务：就是在结构物或试验对象上，以仪器设备为工具，利用各种试验技术为手段，在荷载或其他因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数，从强度、刚度、抗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，估计结构的承载能力，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。
2，生产性试验：（具有直接的生产目的，以实际建筑物或结构构件为试验鉴定对象，经过试验对具体结构构件作出正确的技术结论）常用以解决以下问题：①综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量②鉴定预制构件的产品质量③已建结构可靠性检验，推断和估计结构的剩余寿命④工程改建或加固，通过试验判断具体结构的实际承载能力⑤处理受灾结构和工程质量事故，通过试验鉴定提供技术依据3，科研性试验：（目的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，改进设计计算方法，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）①验证结构计算理论的假定②为制定设计规范提供依据③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4，结构试验分类：按试验对象分：①原型试验②模型试验。
按试验荷载性质分：①结构静力试验②结构动力试验③结构抗震试验。
按试验时间长短分：短期荷载试验和长期荷载试验按试验所在场地分：实验室结构试验和现场结构试验。
按试验是否破坏分结构破坏试验和结构非破坏试验。
模型试验分：⑴相似模型试验：几何相似、力学相似、材料相似⑵缩尺模型试验：原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物⑶足尺模型试验：结构静力试验：加载过程实质和再从零开始逐步递增一直加到试验某乙预定目标或结构破坏为止。
结构动力试验: 研究结构在不同性质动力作用下结构动力特性和动力反应的试验。
分：⑴结构动力特性试验：指结构受动力荷载激励时，在结构自由振动或强迫振动情况下量测结构自身所固有的动力性能试验。
用人工激振或环境随机激振，量测自振频率、阻尼系数和结构振型。
混凝土结构设计原理 第1章绪论
第1章 绪 论教学提示：本章主要讲述了混凝土结构的一般概念，重点阐述了性质不同的两种材料(钢筋和混凝土)能够结合在一起共同工作的可能性和有效性以及混凝土结构的特点；简要地介绍了钢筋混凝土结构在工程中的应用、发展前景及《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)，并对混凝土结构课程的特点及学习方法提出了建议。
教学要求：要求学生在了解混凝土结构一般概念的基础上，深刻理解和掌握钢筋和混凝土共同工作的条件，充分认识钢筋与混凝土的优缺点，了解钢筋混凝土结构在土木工程中的应用及发展前景，做好学习本课程的准备。
1.1 混凝土结构的一般概念混凝土，一般是指由胶凝材料(水泥)，粗、细骨料(石子、砂粒)，水及其他材料，按适当比例配制，拌和并硬化而成的具有所需形体、强度和耐久性的人造石材。
也被形象地称为“砼”。
混凝土结构是以混凝土为主要材料制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。
素混凝土结构是由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构，常用于路面(如图1.1所示)和一些非承重结构。
钢筋混凝土结构是由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构(如图1.2所示)。
预应力混凝土结构是充分利用高强度材料来改善钢筋混凝土结构的抗裂性能的结构。
是由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预应力的混凝土结构(如图1.3所示)。
图1.1 素混凝土路面图1.2 钢筋混凝土梁图1.3 预应力混凝土板钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构常用作土木工程中的主要承重结构。
在多数情况下混凝土结构是指钢筋混凝土结构。
钢筋和混凝土都是土木工程中重要的建筑材料，钢筋的抗拉和抗压强度都很高，但混混凝土结构设计原理·2· ·2·凝土的抗压强度较高而抗拉强度却很低。
为了充分发挥这两种材料性能的优势，把钢筋和混凝土按照合理的组合方式有机地结合在一起共同工作，使钢筋主要承受拉力，混凝土主要承受压力，以满足工程结构的使用要求。
建筑结构试验绪论
郑州大学土木工程学院 孙增寿 教授
建筑结构试验
建筑结构试验
建筑结构试验
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 结构试验概论 结构试验的加载设备和试验装置 结构试验的数据采集和测量仪器 结构试验设计 结构静力试验 结构动力试验 结构抗震试验 非破损检测技术
第一章 结构试验概论
试验 务
在结构物或试验对象(实物或模型)上,以仪器 设备为工具,利用各种试验技术为手段,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,估 计结构的承载能力,确定结构对使用要求的符合程 度,并用于检验和发展结果的计算理论.
支座
分配梁
试验试件
垫板
支座 支墩 试验台座
钢筋混凝土简支梁加载装置图
（现场）
钢筋混凝土简支梁加载装置图
14.结构试验对铰支座的基本要求 1）保证结构在支座处能自由水平移动和自由转动； 2）保证结构在支座处力的传递； 3）要在支座处设置垫板； 4）滚轴的长度，一般取等于试件支承处截面宽度b； 5）滚轴的直径根据其受力大小确定。 15.荷载传递装置：杠杆、分配梁（不宜大于3层）、卧梁. 16.荷载支承装置： 1）竖向支承装置：由横梁立柱组成的反力架和试验台座组成。 2）水平荷载支承装置：反力架、反力墙（剪力墙）。
P nkp
13、惯性力加载法 1）冲击力加载：初位移加载法、初速度加载法 2）离心力加载
h2.5m 10~20cm
14.其它加载方法： 1）反冲激振器加载； 2）人工爆炸加载； 3）人激振动加载； 4）环境随机激振加载。 15.结构试验荷载装置 1）试件支承装置：支座、支墩
什么是结构试验
建筑结构试验
第一章
上世纪50 年代，我国高校和科研学院相继建立结 构试验室； 1953 年，长春 25.3米的酒杯形输电铁塔的原型试 验； 1957年，武汉长江大桥静力、动力试验； 1959年，北京站中央大厅双曲薄壳静力试验； 1973年，上海体育馆网架模型试验； 近年来，大量公路桥梁和城市桥梁检测试验。 在结构工程学科的发展演变过程中形成的由结 构试验、结构理论与结构计算三方面构成的结构 工程学科中，结构试验本身也成为一门真正的试 验科学。
动力试验—→惯性力效应不可忽略
※疲劳试验——常按每分钟400～500次、总共200万次 ※动力特性试验——人工激励法或环境随机激励法 ※地震模拟振动台试验——地震波 ※风洞试验——钝体模型和气弹模型
建筑结构试验
第一章
（4）按试验场合分
试验室试验—→适合于进行研究性试验； 现场试验—→多数用以解决生产性的问题。
（5）按对结构的损伤分
破损（坏）检测试验—→伤害和影响结构功能； 非破损检测试验—→不损伤和不影响结构功能； 半破损检测试验—→使结构受到轻微破损。
建筑结构试验
第一章
1.3 结构试验技术的发展
（1）先进的大型和超大型试验装备 （2）基于网络的远程协同结构试验技术 （3）现代测试技术 （4）计算机与结构试验
研究性试验通常解决的问题：
验证结构计算理论及通过试验创建或改进新理论； 为制订设计规范等工程技术标准提供依据； 为发展和推广新结构、新材料、新工艺提供依据。
建筑结构试验
第一章
框架与剪力墙结构性能曲线 砌体偏压试验曲线
高层结构风洞试验
建筑结构试验
第一章
鉴定性试验通常解决的问题：
检验结构、构件或结构部件的质量； 确定已建结构的承载能力； 验证结构设计的安全度； 结构施工工艺通过试验进行鉴定； 处理工程事故，通过试验鉴定提供技术根据； 推断和估计结构剩余寿命； 为加固、改建、新建工程提供数据。
混凝土结构设计原理课后习题答案
混凝土结构设计原理课后习题答案第一章绪论问答题参考答案开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。
性能化方法是确定工程结构要达到的总体目标或设计性能，设计师根据性能目标的不同，设计不同的设计方案，并评估设计方案是否达到性能目标的要求。
学习（1）钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料，是非均匀、非连续、非弹性的材料。
力学关系是在试验的基础上，通过几何、物理和平衡关系建立的。
（2）钢筋混凝土构件中的两种材料在强度和数量上存在一个合理的配比范围。
如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭配超过了这个范围，就会引起构件受力性能的改变，从而引起构件截面设计方法的改变，这是学习时必须注意的一个方面。
由于混凝土材料的复杂性、离散性，混凝土材料的理论体系是建立在试验的基础上的。
许多假定依赖与试验结果，许多公式来源于试验验证，许多因素无法控制，仍需通过构造措施加以解决，许多理论尚需不断发展与完善，具有不同功能的混凝土材料性能尚需不断挖掘。
（4）本课程主要讲解钢筋混凝土基本构件，应当了解每一种构件在结构体系的作用、受力情况。
例如梁、柱是受弯构件，主要受弯、受剪；柱、墙、受压弦杆是受压构件，主要受压、弯，受压、剪，双向受压弯；雨蓬梁、柱是受扭构件，主要受扭，受弯、剪、扭，受压、弯、剪、扭；受拉弦杆是受拉构件，主要受拉、弯。
（5）本课程所要解决的不仅是构件的承载力和变形计算等问题，还包括构件的截面形式、材料选用及配筋构造等。
结构构件设计是一个综合性的问题，需要考虑各方面的因素。
因此，学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析，培养综合分析判断能力。
第一章绪论单选题1．与素混凝土梁相比，钢筋混凝上梁承载能力（）。
A．相同；B．提高许多；C．有所提高；2．与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力（）。
A.提高不多；B.提高许多；C.完全相同；3．与素混凝土梁相比，适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力（）。
混凝土结构设计原理简答题
第一章：绪论1.什么是钢筋混凝土结构?配筋的主要作用和要求是什么?答∶(1)钢筋混凝土结构是指由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。
(2）配筋的作用是∶在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。
(3）配筋的要求是∶在钢筋混凝土结构和构件中，受力钢筋的布置和数量都应由计算和构造要求确定，施工也要正确。
2.钢筋混凝土结构有哪些主要优点和主要缺点?答∶钢筋混凝土结构的主要优点是∶①取材容易。
③耐久性较好。
④耐火性好。
⑤可模性好。
⑥整体性好。
钢筋混凝土结构的主要缺点是∶①自重较大。
②钢筋混凝土结构抗裂性较差③钢筋混凝土结构的施工复杂、工序多、隔热隔声性能较差。
3.结构有哪些功能要求?简述承载能力极限状态和正常使用极限状态的概念。
答:(1)建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面。
(2)承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承载能力或者变形达到不适于继续承载的状态。
正常使用极限状态是指结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态。
4.本课程主要包括哪些内容?学习本课程要注意哪些问题?答:(1）混凝土结构课程通常按内容的性质可分为“混凝土结构设计原理和"混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面计算和构造等基本理论，属于专业基础课内容。
后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。
(2）学习本课程要注意的问题︰①加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面;②突出重点，并注意难点的学习;③深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。
5.在素混凝土梁内配置受力钢筋的主要目的是提高构件的承载能力和变形能力。
【解析】素混凝土梁中，混凝土的抗压性能较强而抗拉性能很弱，钢筋的抗拉性能则很强。
因此，在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝与主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。
土木工程结构试验考试复习指导
建筑结构试验重难点解析及期末复习本课程的教学要求（1）掌握结构检验的前期准备工作程序，为结构检测的顺利进行准备测试方案；（2）熟练掌握典型结构静荷检测的测试内容、测试方法的全过程；（3）熟练掌握建筑结构无损检测的原理和检测方法。
本课程的重点内容本课程的重点之一是各种试验装置的使用原理和使用功能，特别要求熟练掌握施工现场进行检测和科学研究中经常使用的重物加载、液压加载和支承装置。
重点之二是要求熟练掌握结构检测中各种物理量的测试原理和测试技术，特别是熟练掌握电阻应变测量方法、振弦式应变计测量方法、测量高远处位移的光学测量方法和加速度传感器测量方法等。
《建筑结构试验》课程的考核方式本课程采用平时作业考核和期末考试相结合的考核方式，满分为100分，及格为60分。
其中期末考试成绩满分为100分，占考核总成绩的60%；平时作业考核成绩100分占考核总成绩的10%；实验成绩100分占考核总成绩的30%。
但三部分成绩都必须分别达到及格，只要有一项不及格，总成绩即为不及格。
《建筑结构试验》课程期末考试的试题类型及其有关问题《建筑结构试验》课程期末考试的试题类型可分：选择题、简答题、判断题。
期末考试笔试时间为90分钟。
其它说明：学员参加考试应带钢笔、铅笔、三角板或直尺、橡皮和计算器。
本课程学习应达到的基本要求通过本课程的学习应达到的基本要求是：•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，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。
•掌握建筑结构试验的前期准备工作程序，为结构试验的顺利进行准备测试方案。
•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。
本课程的知识结构体系分析《建筑结构试验》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，测点和测试方法的选择，试验过程、数据处理及测试报告的书写等内容。
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School of Urban Construction and Management
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此三种途径互为指导和验证关系
新的结构理论不够成熟，结构试验必不可少 试验不能完全模拟真实状态，受条件限制 借助计算机模拟，分析寻找规律，发展新的理论
本课程讲重点讲述土木工程结构试验
2020/7/8
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本课程目的
通过理论和试验环节教学 掌握结构试验方面基本知识和基本技能 根据设计、施工和科学研究任务，完成一般土木工程结构 的实验设计与规划 为今后从事土木工程结构科研、设计或施工等工作积累解决 问题的手段和方法
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1.1 结构试验的任务
土木工程结构试验的任务是以土木工程结构为研究对象， 通过加载技术对研究对象施加各种作用，借助测试技术对 结构物受作用后的性能进行观测。通过对测量数据的分析 ，如变形、应变、温度、振幅、频率、裂缝宽度等，从强 度（稳定）、刚度、抗裂性以及结构实际破坏形态来判明 结构的实际工作性能，评估结构的承载能力，确定结构对 使用要求的符合程度。动过结构实验检验并发展结构计算 理论。
构 试
按试验对象分类
验 分
按荷载性质分类
类
按试验时间分类
* 按试验目的分类
(2)科学研究性试验
科学研究性试验具有研究、探索和开发 的性质。其目的在于验证结构设计的某一 理论，或验证各种科学的判断、推理、假 设及概念的正确性，或者是为了创造某种 新型结构体系及其计算理论，而有系统地 进行的试验研究。
这类试验通常解决以下几个方面的问题:
对于那些在实际工作中主要承受动力作用 的结构或构件，为了了解结构在动力荷载 作用下的工作性能，一般要进行结构动力 试验，通过动力加载设备直接对结构构件 施加动力荷载。
特别是结构抗震性能的研究中除了用上述 静力加载模拟以外，更为理想的是直接施 加动力荷载进行试验，目前抗震动力试验 一般用电液伺服加载设备或地震模拟振动 台等设备来进行。
a.综合鉴定重要工程和建筑的设计与施工 质量。
b.对已建结构进行可靠性检验，以推断和 估计结构剩余寿命。
c.工程改建和加固，通过试验来判断具体 结构的实际承载能力。
d.处理受灾结构和工程质量事故，通过试 验鉴定提供技术依据。
e.鉴定预制构件的产品质量。
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1.2 结构试验的分类
结
按试验目的分类
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1.2 结构试验的分类
结
按试验目的分类
构 试
按试验对象分类
验 分
按荷载性质分类
类
按试验时间分类
按试验场合分类
* 按试验目的分类
(1) 生产鉴定性试验
具有直接的生产目的。以实际建筑物或 结构构件为试验鉴定对象，经过试验对具 体结构构件作出正确的技术结论
这类试验常用来解决一下有关问题：
由于荷载特性的不同，动力试验的加载设 备和测试手段也与静力有很大的差别，并 且要比静力试验复杂得多。
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1.2 结构试验的分类
结
按试验目的分类
构 试
按试验对象分类
验 分
按荷载性质分类
类
按试验时间分类
按试验场合分类
* 按荷载性质分类
(1)短期荷载试验
限于试验条件、时间和基于解决问题的步 骤，我们不得不大量采用短期荷载试验， 即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 ，几小时或者几天。
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1.2 结构试验的分类
结
按试验目的分类
构 试
按试验对象分类
验 分
按荷载性质分类
类
按试验时间分类
按试验场合分类
* 按荷载性质分类
(1)静力试验
静力试验是结构试验中最大量最常见的基 本试验，因为大部分建筑结构在工作时所 承受的是静力荷载，一般可以通过重力或 各种类型的加载设备来实现和满足加载要 求。静力试验的加载过程是从零开始逐步 递增一直到结构破坏为止，也就是在一个 不长的时间段内完成试验加载的全过程， 我们称它为结构静力单调加载试验。
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土木工程试验是解决土木工程结构领域科研和设计问题的必 不可少的手段 结构试验是人们认识自然的重要手段 结构试验是验证结构理论的有效方法 结构试验是土木工程结构质量鉴定的直接方式 结构试验是制定各类技术规范和技术标准的基础 结构试验是建筑工程自身发展的需要
土木工程结构试验主要内容包括 工程结构静力试验和动力试验的加载模拟技术 工程结构变形参数的测量技术 试验数据的采集 信号分析及助理技术以及对试验对象作出评价或理论分析
对于实际结构试验一般均用于生产鉴定性 试验。例如核电站安全壳加压整体性的试 验，工业厂房结构的刚度试验、楼盖承载 能力试验以及桥梁在移动荷载下的动力特 性试验等均在实际结构上加载量测
按试验场合分类
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1.2 结构试验的分类
结
按试验目的分类
构 试
按试验对象分类
验 分
按荷载性质分类
类
按试验时间分类
a.验证结构计算理论或通过结构试验创立 新的结构理论。
b.制订结构设计规范和标准。按试验场合分类2020/7/8
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1.2 结构试验的分类
结
按试验目的分类
构 试
按试验对象分类
验 分
按荷载性质分类
类
按试验时间分类
* 按试验对象分类
(1) 原型试验
原型试验的试验对象是实际结构或是按实 物结构足尺复制的结构或构件。
静力试验的最大优点是加载设备相对来说 比较简单，荷载可以逐步施加，还可以停 下来仔细观测结构变形的发展，给人们以 最明确和清晰的破坏概念。
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1.2 结构试验的分类
结
按试验目的分类
构 试
按试验对象分类
验 分
按荷载性质分类
类
按试验时间分类
按试验场合分类
* 按荷载性质分类
(2)动力试验
按试验场合分类
* 按试验对象分类
(2)模型试验
由于进行原型结构试验投资大、周期长、 测量精度受环境因素等影响，在经济上或 技术上存在一定困难。因此，人们在结构 设计的方案阶段进行初步探索比较或对设 计理论和计算方法进行科学研究时，可以 采用按原型结构缩小的模型进行试验。
模型是仿照原型（真实结构）并按照一定 比例关系复制而成的试验代表物，它具有 实际结构的全部或部分特征。设计制作及 试验是根据相似理论，用适当的比例和相 似材料制成与原型几何相似的试验对象， 在模型上施加相似力系（或称比例荷载） ，使模型受力后重演原型结构的实际工作 ，最后按照相似理论由模型试验结果推算 实际结构的工作。目前在试验室内进行的 大量结构试验均属于这一类。