建筑结构试验结构动力特性试验
建筑结构试验问答题答案
第一章结构试验概论一、名词解释1、相似模型试验：是指用适当的比例尺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，使模型受力后重演原模型结构的实际工作状态，最后按相似条件由模型试验的结果推算实际结构的工作。
2、结构动力试验：是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。
3、结构动力特性试验：是指结构在受动力荷载激励时，在结构自由振动或强迫振动情况下测量结构自身所固有的动力性能的试验。
4、结构动力反应试验：指结构在动力荷载作用下，量测结构的动力性能参数和动态反应的试验。
5、结构疲劳试验：指结构构件在等幅稳定，多次重复荷载的作用下，哦测试结构疲劳性能而进行的动力试验。
6、刚度检验法：是以30%-60%的设计荷载进行加载，测得结构变形和材料的应变与理论计算对比，如果符合得较好，可以承认试验结构和材料的可靠性。
7、承载力检验：一般加载到小于极限荷载的某一预定荷载值，检测结构受载后的反应。
8、缩尺模型试验：是原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物。
二、问答题1、生产性试验一般用来解决哪些问题？答：生产性试验一般用来解决：①综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量⑵鉴定预制构件的产品质量③对已建结构进行可靠度检验，推断和估计结构的剩余寿命④对工程改建或加固，通过试验判断结构的实际承载能力⑤对受灾结构和工程质量事故，通过试验提供技术依据。
2、结构静力试验有什么特点？答：结构静力试验的特点：①加载设备相对简单⑵荷载可以逐步施加③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。
3、试举出常用于动力试验中的方法有哪几种？答：常用于动力试验中的方法有：。
结构动力特性试验。
结构动力反应试验①结构疲劳试验。
4、结构试验按试验荷载的性质不同可以分为哪几类？答：结构试验按试验荷载的性质不同可以分为：。
结构静力试验。
结构动力试验③结构抗震试验。
6、科研性试验的目的是什么？答：科研性试验的目的是：①验证结构计算理论的假定⑵为制定设计规范提供依据③为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验。
结构动力特性试验
OFS
LPFG
FBG
EFPI
四、试验过程
1、熟悉传感器和测量仪器，并连线。 2、打开设备电源，预热10min。 3、启动DHDAS_5920动态信号采集分析软件，
熟悉界面。
4、测量参数设置 （1）分析参数设置 z 采样频率：1k~2kHz； z 采样方式：连续
其余不用设置。
OFS
LPFG
FBG
EFPI
OFS
应变片
m
Z 0(t)
LPFG
FBGZ1 ( t )
EFPI
（2）压电式加速度传感器
¾ 振动时质量块产
生的惯性力，使压
电元件产生变形，
从而产生与加速度
成正比的电荷，经
m
后级电荷放大器后
得到与加速度成正
比的电压值。
3
优点：
引出线
¾（1）体积小，重量轻，对被测体的影响小。
¾（2）频率范围宽、动态范围大、测量灵敏 度高。
25
EFPI
灵敏度的选择
（1）土木工程和超大型机械结构的振动 在1~100ms-2左右，可选300~30pC/ms-2 的加速度传感器。
（2）特殊的土木结构（如桩基）和机械 设备的振动在100~1000ms-2，可选择 20~2pC/ms-2 的加速度传感器。
（3）碰撞、冲击测量一般10k~1Mms-2， 可选则0.2~0.002pC/ms-2 的加速度传感 器。
OFS
LPFG
FBG
EFPI
频率选择
选择加速度传感器的频率范围应高于被 测试件的振动频率。有倍频分析要求的 加速度传感器频率响应应更高。
土木工程一般是低频振动，加速度传感 器频率响应范围可选择0.2~1kHz
工程结构实验与检测第3章 结构动力试验
使用时要定期标定。 压电式加速度计原理
四、测振配套仪器
1、放大器 微积分放大器：与位移、速度传感器相配。 电荷放大器：与压电式拾振器相配。 2、动态电阻应变仪 主要用于测动应变，还可以测位移、速度、 加速度、振幅等参数的变化过程。 3、记录仪器
常用的有数据采集仪。
5、仪器配套
磁电式 拾振器
微积分 放大器
其特点是运动具有周期性，作用的 大小和频率按一定规律变化，使结构产 生强迫振动。
离心力加载 ：机械式激振器
机械式激振器
使一对偏心块按相反方向运转，便由离心力产 生一定方向的加振力。改变质量或调整带动偏心质 量运转的电机的转速，可调整激振力的大小。
使用时将激振器底座固定在被测结构物上， 由底座把激振力传递给结构，致使结构受到简谐变 化激励作用。
2 1 2
1 2
振型:用共振法测建筑物振型
3、脉动法
脉动法：是通过测量建筑物由于外界环境脉 动（如地面脉动、气流脉动等）而产生的微幅振 动，来确定建筑物的动力特性。
脉动记录的分析方法有：主谐量法；频谱分析法。 主谐量法：脉动信号的主要成分是基频谐量，
在脉动记录里常常出现酷似“拍”的现象，在波形 光滑之处“拍”的现象最显著，振幅最大。凡有这 种现象之处，振动周期大多相同。这一周期往往即 是结构的基本周期。
时间标志
2i c2h2i
c1, c2 正负应变的标定常数
动应变频率： f
L0 L
f0
二、动位移测定
要全面了 解结构在动力 荷载作用下的 振动状态，可 以设置多个测 点进行动态变 位测量，以作 出振动变位图。
注意：振动变位与振型的区别。
三、动力系数测定
结构动力系数定义为:在移动荷载作用下，结构 的动挠度和静挠度的比值。
建筑结构试验第四章结构动载试验
疲劳试验
❖示例
本章小结
1 概述 2 动载试验仪器仪表 3 结构振动测试 4 结构抗震试验 5 结构疲劳试验
宝山壁画
❖ 宝山壁画是引人注目的昂贵文物。此壁画发现于阿鲁科 尔沁旗东沙布乡境内。1994年列为“全国十大考古新发 现”之一。宝山壁画中最引人注目的是《杨贵妃教鹦鹉 图》。该画高0.7米、宽2.3米，用于笔重彩绘制，最突 出的表现了 晚唐风格。唐代擅长绘贵妇仕女的大师周昉 绘制了《杨贵妃教鹦鹉图》，不仅享誉中原，而且还影 响全国各地。发现于阿旗宝山古墓里的这幅画，就是契 丹人聘请中原画家按照周氏风格绘制的， 技法深得周氏 画风的真传。在唐人真迹稀如星风的今天，能够从中完 整了解唐代人物画的杰出成就，堪称美术史研究的辛事。 这幅壁画现今保存在阿鲁科尔沁旗博物馆，历经千年， 恍如新绘，是该馆的镇馆之宝。
结构抗震试验——伪静力试验
❖常用的三种加载方法 ①控制位移加载法；常以屈服位移或最大层间位移
的某一百分比来控制加载 ②控制荷载加载法； ③控制荷载和位移混合加载法。
结构抗震试验——拟动力试验
❖拟动力试验，其实质就是按照某种确定性的地震 反应进行加载。
❖ 由于结构的恢复力模型未知，运动方程无法求解， 故采用“边试验、边求解”的方法分步得到实测 的结构恢复力模型，然后可完成整个试验加载过 程。
结构抗震试验——伪静力试验
❖结构低周反复加载试验的主要研究内容： ♦ 恢复力模型：相当于结构的物理方程 ♦ 抗震性能判定：强度、刚度、变形、延性、耗能 ♦ 破坏机制研究：为抗震设计提供方法和依据
❖伪静力试验的特点： 试验装置及加载设备简单、观测方便，但加载制 度是人为确定的，与真实情况差异较大，且不能 考虑应变速度及阻尼的影响。试验值偏低，一般 情况下低周反复加载静力试验结果偏于安全。
自考建筑结构试验历年名词解释汇总
1.预埋拔出法：在浇筑混凝土前，于混凝土表层以下一定距离预先埋入一金属锚固件，待混凝土硬化以后，通过拔出仪对锚固件施加拔力，使混凝土沿着一个与轴线成2α角度的圆锥面破袭而被拔出，根据专用的测强曲线，由拔出力推定混凝土的抗压强度，称为预埋拔出法。
2控制测点：结构物的最大挠度和最大应力等数据，通常是设计和试验工作者最感兴趣的数据，因此在这些最大值出现的部位上必须布置测量点位，称之为控制测点。
3.几何相似：结构模型和原型满足几何相似，模型和原型结构之间所有对应部分尺寸成比例。
4.测量仪器的量程：仪器可以测量的最大范围。
5.测量仪器的线性度：仪器校准曲线对理想拟合直线的接近程度。
可用校准曲线与拟合直线的最大偏差作为评定指标，并用最大偏差与满量程输出的百分比来表示。
6.延性系数：结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达屈服点以后模型还没有明显变形的能力，即为延性。
在抗震设计中，延性是一个重要的指标，通常用延性系数来表示。
7.荷载相似：荷载或力相似要求模型和原型在对应部位所受的荷载大小成比例8.电阻应变计的灵敏系数：单位应变引起的应变计相对于电阻值的变化9.测量仪器的最小分度值：仪器的指示部分或显示部分的最小测量值，即指每一最小刻度所表示的被测量的数值10.测量仪器的频率响应：动测仪输出信号的幅值和相位随输入信号的频率而变化的特性。
常用幅频特性和相频特性曲线来表示，分别说明仪器输出信号与输入信号间的幅值比和相位角偏差与输入信号频率的关系。
11．结构静力试验的数据处理：结构静力试验后（有时在试验中）对采集到的数据进行整理、换算、统计分析和归纳演绎，以得到代表结构性能的公式、图像、表格、数学模型和数值，这就是数据处理。
12．加载制度：试验加载制度指的是试验进行期间荷载的大小和方向与时间的关系。
它包括加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加载卸载循环的次数。
13．质量相似：在结构的动力问题中，要求结构的质量分布相似，即模型与原型结构对应部分的质量成比例。
结构动力特性试验
❖ 荷载频率不应使构件和荷载架发生共振，同时应使构 件在试验时与实际工作时的受力状态一致，为此荷载 频率与构件固有频率应满足一定条件：
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0.8或1.3
内容总结
结构动力特性试验。动力特性参数，振动模态参数。动挠度和静挠度的比值称为动 力系数。疲劳（定义）（P166）：。测定破坏荷载、疲劳寿命及破坏特征。荷载取值： 上限值根据构件在荷载标准值最不利组合下产生的弯距计算求得。另一种是静荷载与 疲劳荷载交替施加。疲劳试验过程中要进行三种形式的试验。荷载的次数、破坏特征 和荷载值。测振传感器布置：沿结构高度或跨度方向连续布置水平和垂直测振传感器， 整体结构布置在各层楼面、屋面
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6.6 人工激振法测量结构动力特性
❖ 实际工程测量：
❖ 某疾病控制中心实验楼建于1977年，原设计为六层，实际建成七层钢筋混 凝土框架结构，基础为整体筏板基础，建筑面积约5880m2，建筑为典型的内 廊式办公楼，平面布置规则，结构纵横方向平面尺寸分别为56m，15m，建筑 高度约为24m 。
2E-12
0
Hz
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
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6.6 人工激振法测量结构动力特性
❖ 图5 Y方向各楼层与7层速度反应的互谱曲线
互谱幅值
1.2E-11
1E-11
3 # 1 2 - 7 互谱幅值( m / s * m / s )
0
-1 -0.644 -0.03 0.594 0.969 0.935 0.509
❖ 1. 测定结构动力荷载或振源的特性，即测定引起振动的 作用力的大小、方向、作用频率及其规律。
建筑结构试验课件：结构动载试验
4.2 结构动载试验的仪器仪表
4.2 结构动载试验的仪器仪表: 测振仪器
拾振器
放大、微分、 积分
记录与分析
位移传感器
磁电式速度传感器
测
振 源
压电式加速度传感器
量 电
压力传感器
路
记录设备 数据采集系统
荷载传感器
4.2 结构动载试验的仪器仪表
惯性式测振传感器
1. 力学原理
质量块m的运动方程：
m xr xA cxr kxr 0
4.2 结构动载试验的仪器仪表
4.2 结构动载试验的仪器仪表: 激振设备
信号发生器
功率放大器
被
激振器
测 结
构
信号发生器
信号发生器是激振器的信号源。由它按检测的需要
发出某一振动波形。
功率放大器
功率放大器是为信号发生器输出的波形信号提供强
有力的功率以推动下一个环节激振器，使其具有足
够的激振力。
4.2 结构动载试验的仪器仪表
)2
[1 (A )2 ]2 (2 A )2
0
0
频率比： A 0
2 A
arctg
1
0
A 0
2
4.2 结构动载试验的仪器仪表
xA XA sinAt
Xr
2
X A [1 2 ]2 (2)2
Xr/XA
ξ
xr Xr sin At
2 arctg 1 2
ξ
幅频特性曲线
ωA/ω0
相频特性曲线
结构动力荷载的类型
地震作用 机械设备振动和冲击荷载 高层建筑和高耸结构的风振 环境振动——地脉动
4.1 概述
爆炸引起的振动 车辆运动对桥梁的振动 海洋采油平台收到海浪的冲击和冰块的撞击
结构动力性实验报告
结构动力性实验报告1. 引言结构动力性实验是通过对建筑物或其他结构的动力响应进行测试和分析，以评估其抗震性能和安全性。
本实验旨在研究结构在受到外部振动力作用下的动态响应特性，为建筑结构设计和抗震设防提供实验依据。
2. 实验设备和方法2.1 实验设备本次实验使用了以下设备：1. 动力测试仪：用于施加不同振频和振幅的外部振动力，测量结构的动态响应。
2. 加速度传感器：用于测量结构物体在受到振动力作用下的加速度。
3. 数据采集仪：用于记录并存储从加速度传感器获取的数据。
2.2 实验方法实验步骤如下：1. 准备工作：根据实验需求，调整动力测试仪的振频和振幅。
2. 安装加速度传感器：将加速度传感器安装在结构物的合适位置，确保传感器与结构物之间的接触良好。
3. 连接设备：将加速度传感器与数据采集仪连接，并确保连接稳定。
4. 开始实验：通过动力测试仪施加不同振频和振幅的外部振动力，观察结构物的动态响应，并使用数据采集仪记录加速度数据。
5. 数据分析：将数据采集仪记录的加速度数据导入计算机，使用合适的数据处理软件进行分析，得出结构物在受到外部振动力作用下的响应特性。
3. 实验结果与分析通过实验获得的结构物的加速度数据可以得出如下结论：1. 结构物的自然频率：通过观察加速度-时间曲线的振幅变化，可以确定结构物的自然频率。
自然频率是结构物在无外部振动力作用下自由振动的频率。
在实验中，我们观察到当外部振动力的频率与结构物的自然频率接近时，结构物的振幅达到最大值。
2. 结构物的阻尼比：阻尼比是描述结构物在受到外部振动力作用下能量耗散程度的参数。
在实验中，我们通过观察加速度-时间曲线的振幅衰减情况，可以估计结构物的阻尼比。
通常情况下，结构物的阻尼比越大，其对振动的抑制能力越强。
3. 结构物的共振现象：在实验中，我们发现当外部振动力的频率与结构物的自然频率相差较小时，结构物的振幅明显增大，出现共振现象。
这表明结构物在共振频率附近的振动能量吸收与耗散不均衡，可能导致结构物的破坏或加剧损坏。
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7.1 概述
❖ 建筑结构的动力特性可按结构动力学的理论 进行计算。
❖ 但由于实际结构的组成，材料和连接等因素， 经简化计算得出的理论数据往往会有一定误 差。对于结构阻尼系数一般只能通过试验来 加以确定。
❖ 因此，建筑结构动力特性试验就成为动力试 验中的一个极为重要的组成部分。
7.1 概述
❖ 结构动力特性试验是以研究结构自振特性为 主，由于它可以在小振幅试验下求得，不会 使结构出现过大的振动和损坏，因此经常可 以在现场进行结构的实物试验，正如本章所 介绍的试验实例。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 实际工程测量：
❖ 某疾病控制中心实验楼建于1977年，原设计为六层，实际建成七层钢筋 混凝土框架结构，基础为整体筏板基础，建筑面积约5880m2，建筑为 典型的内廊式办公楼，平面布置规则，结构纵横方向平面尺寸分别为 56m，15m，建筑高度约为24m 。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
利用激振器可以连续改变激振频率的特点，当 结构产生共振时振幅出现极大值，这时激振器的频 率是结构的自振频率。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.2 结构阻尼的测量 ❖ 阻尼对振动效应影响较大，与结构形式、材料性质、
连接、支座有关。计算振幅考虑阻尼影响。 ❖ 结构体系阻尼大，结构的弹性小，消耗地震荷载能
❖ 随着对结构动力反应研究的需要，目前较多 的结构动力试验，特别是研究地震，风震反 应的抗震动力试验，也可以通过试验室内的 模型试验来测量它的动力特性。
7.1 概述
❖ 人工激振法是一种早期使用的方法，试验得到的资 料数据直观简单，容易处理；环境随机振动法是一 种建立在计算机技术发展基础上采用数理统计处理 数据的新方法，由于它是利用环境脉动的随机激振， 不需要激振设备，对于现场测试特别有利。以上任 何一种方法都能测得结构的各种自振特性参数。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 图1 X方向各楼层速度反应时域波形
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 图2 Y方向各楼层速度反应时域波形
7.2 人工激振法测量结构动力特性
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.3 振型测量 ❖ 测振传感器布置：沿结构高度或跨度方向连
续布置水平和垂直测振传感器，整体结构布 置在各层楼面、屋面。 ❖ 试验按振动记录曲线取某一固有频率结构振 动时各个测点同时间位移值，并将位移值连 线，得到结构振型曲线。 ❖ 量测注意振动曲线的相位。
❖ 建筑结构动力特性试验量测结构动力特性参数 是结构动力试验的基本内容，在研究建筑结构或其 他工程结构的抗震、抗风或抗御其它动荷载的性能 和能力时，都必须要进行结构动力特性试验，了解 结构的自振特性。
7.1 概述
❖ 1．在结构抗震设计中，为了确定地震作用的大小，必须了 解各类结构的自振周期。同样，对于已建建筑的震后加固修 复，也需了解结构的动力特性，建立结构的动力计算模型， 才能进行地震反应分析。
振动时程曲线，据记录纸带速度或时间座标，量取振动波形 的周期，由此求得结构的自振频率f＝1／T。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.1 结构自振频率测量
❖ 2、强迫振动法 强迫振动法也称共振法。一般都采用惯性式机
械离心激振器对结构施加周期性的简谐振动，在模 型试验时可采用电磁激振器激振，使结构和模型产 生强迫振动。由结构动力学可知，当干扰力的频率 与结构自振频率相等时，结构产生共振。
❖ 该建筑平面较为规则，选择在走廊中部沿二 至七层布置纵横两个方向的拾振器，测试时 间为中午下班时间，以避免人为的干扰噪声； 现场采用50Hz的采样频率对结构的脉动速度 反应进行约1小时的采样，抗混滤波器设置 20Hz的低通滤波，数据采集仪1～6通道分别 对应X方向二～七层的速度反应，7～12通道 分别对应Y方向二～七层的速度反应,图2和图 3分别为X、Y方向各通道的时域波形。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.1 结构自振频率测量 ❖ 1、自由振动法 ❖ 定义：在试验中采用初位移或初速度的突卸或突加荷载的方
法，使结构受一冲击荷载作用而产生自由振动。 ❖ 现场试验：反冲激振器对结构产生冲击荷载； ❖ 工业厂房：锻锤、冲床或利用行车的纵横向制动产生垂直或
水平的自由振动； ❖ 桥梁：载重汽车越过障碍物或突然制动产生冲击荷载。 ❖ 模型试验：锤击法激励模型产生自由振动。 ❖ 通过测量仪器的记录，可以得到结构的有阻尼自由振动曲线。
第七章 结构动力特性试验
❖ 主要内容 ❖ 7.1 概述 ❖ 7.2 人工激振法测量结构动力特性 ❖ 7.3 环境随机振动法测量结构动力特性
7.1 概述
❖ 建筑结构动力特性是反映结构本身所固有的动 力性能。它的主要内容包括结构的自振频率、阻尼 系数和振型等一些基本参数，也称动力特性参数或 振动模态参数。这些特性是由结构形式、质量分布、 结构刚度、材料性质，构造连接等因素决定，但与 外荷载无关。
量，结构有利。 ❖ 1、自由振动法确定阻尼； ❖ 2、按强迫振动共振曲线确定结构的阻尼； ❖ 3、由动力系数求组你比。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.3 振型测量 ❖ 结构各个点的位移、速度、加速度是时间和
空间的Байду номын сангаас数。
❖ 单自由度对应频率有一个，只有一个振型； ❖ 多自由度对应固有频率和若干个振型； ❖ 多自由度振型：称为第一振型、第二振型、、、、
❖ 2．测量结构动力特性，了解结构的自振频率，可以避免和 防止动荷载作用所产生的干扰与结构产生共振或拍振现象。 在设计中可以使结构避开干扰源的影响，同样也可以设法防 止结构自身动力特性对于仪器设备的工作产生干扰的影响， 可以帮助寻找采取相应的措施进行防震，隔震或消震。
❖ 3．结构动力特性试验可以为检测、诊断结构的损伤积累提 供可靠的资料和数据。由于结构受动力作用，特别是地震作 用后，结构受损开裂使结构刚度发生变化，刚度的减弱使结 构自振周期变长，阻尼变大。由此，可以从结构自身固有特 性的变化来识别结构物的损伤程度，为结构的可靠度诊断和 剩余寿命的估计提供依据。