建筑结构抗震试验方法11次课
建筑结构抗震课程教案
建筑构造抗震课程教案【篇一：2023 版课程教学大纲：建筑构造抗震】“建筑构造抗震”课程教学大纲程编号：英文名称：resisting earthquake of the buildin课g0001033 课程性质：专业限选课学分：2.0 学时：32 面对对象：土木工程专业本科生先修课程：理论力学、构造力学、构造动力学、钢筋混凝土构造使用教材及参考书：[1] [2] [3]李国强，李杰，陈素文，陈建兵.建筑构造抗震设计〔第四版〕.北京：中国建筑工业出版社，2023 年 8 月吕西林.建筑构造抗震设计理论与实例.上海：同济大学出版社，2023 年 5 月建筑抗震设计标准 gb50011-2023. 北京：中国建筑工业出版社，2023 年 8 月一、课程简介构造抗震是减轻地震灾难的有效技术手段，建筑构造抗震是土木工程专业学生必需把握的重要专业课程，建筑构造抗震涉及到构造力学、构造动力学、混凝土构造、钢构造、砌体构造等根底及专业课程学问，涵盖的内容丰富。
通过本课程的教学，使学生能够了解地震的成因、地震带的分布以及地震惊的根本要素，把握抗震构造的主要形式、构造抗震的概念设计与构造措施以及典型常用工业、民用房屋构造的经典抗震设计方法，加强建筑物抗震防灾的意识和措施，减轻生命和财产损失。
二、课程地位和教学目的课程地位：地震是一种自然灾难，猛烈地震会造成建筑物倒塌或损坏，我国是一个地震多发频发的国家，故建筑构造抗震是土木工程专业的核心课程。
本课程主要介绍地震作用的根本原理及构造抗震的设计方法，使学生把握构造抗震的根本理论及设计方法，具有较强的有用性。
本课程的学习可以为学生从事专业工作，以及进一步争论打下确定的根底。
教学目的：本课程的教学目的是介绍地震作用的根本原理及构造抗震的设计方法，通过本门课程的学习，使学生初步理解与把握建筑构造抗震的概念、原则和方法，构造地震作用的计算原理，多层钢筋混凝土构造和砌体构造的抗震设计，为学生进展毕业设计以及今后对实际工程进展抗震设计打下根底。
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（2）双向反复加载制度
a.x、y轴双向同步加载； b. a.x、y轴双向非同步加载。
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5.2.3.2试验装置
a.梁柱节点组合体梁端加载装置
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b.梁柱节点组合体有侧移柱端加载装置
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C.X型梁柱节点组合体试验装置
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5.2.3.3试验加载程序
工程结构抗震试验
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5.1概述
结构抗震试验的目的： （1）确定结构线性动力特性，即结构在弹性阶段变形比较
小的情况下的自振周期、振型、能量耗散和阻尼值； （2）研究结构的非线性性能，如结构进入非线性阶段的能
量耗散、滞回特性、延性性能、破坏机理和破坏特征。 5.1.1结构抗震试验的特点 （1）荷载以动力形式出现； （2）加速度作用引起惯性力； （3）动荷载作用于结构有应变速率问题。
试件结构构件的能量耗散能力，应以荷载—变形 滞回曲线包围的面积来衡量，能量耗散系数E应按下 式计算（图5.14）；
5.2.4.2 屈服荷载和屈服变形：取试验结构构件在荷载 稍有增加而变形有较大增长时所承受的最小荷载和与 其相应的变形为屈服变形，对混凝土构件系指受拉主 筋应力屈服时的荷载或相应变形。
5.2.4.3极限荷载：取试验结构构件所能承受的最大荷 载值。
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5.2.4.4 破损荷载和极限变形
在试验过程中，试验构件达到极限荷载后，出现大较大 变形，但仍有可能修复时所对应的荷载值，称为破损 荷载。一般宜取极限荷载下降的15%时所对应的荷载 值作为破损荷载，其相应的变形为极限变形。
5.2.4.5 骨架曲线
建筑抗震试验方法
建筑抗震试验方法
建筑抗震试验的方法主要包括以下几种：
拟静力试验：这是一种在静力作用下研究结构或构件地震反应性能的试验方法。
通过对试件施加反复循环的静力荷载，模拟地震时结构所受的反复地震作用，从而观察和研究结构或构件在地震作用下的受力性能、变形和破坏过程。
拟动力试验：这是一种将静力试验和动力试验相结合的方法。
在拟动力试验中，采用计算机和伺服控制系统，通过预先编制好的程序对试件施加反复循环的静力荷载，模拟地震时结构所受的反复地震作用。
拟动力试验既保留了静力试验的直观性，又能够模拟动力加载的过程，因此在一些大型结构或构件的抗震试验中得到应用。
振动台试验：这是一种在动力作用下研究结构或构件地震反应性能的试验方法。
通过模拟地震时地面运动的加速度波形，对结构或构件进行动力加载，从而观察和研究结构或构件在地震作用下的受力性能、变形和破坏过程。
振动台试验能够更真实地模拟地震时结构所受的动力作用，因此在研究结构或构件的抗震性能时具有重要意义。
以上三种方法各有优缺点，应根据试验目的、试验条件、试
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件特点等因素选择合适的试验方法。
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5.1.3.4人工地震模拟试验
采用地面或地下爆炸法引起地面运动的动力效应 来模拟某一烈度或某一确定性天然地震对结构的影响， 对大比列模型或足尺结构进行试验，并已在实际工程 试验中得到实践。
优点：方法直观简单，并可考虑场地的影响。 缺点：但试验费用高、难度大。
5.1.3.5天然地震试验
在频繁出现地震的地区或短期预报可能出现较大 地震的地区，有意识地建造一些试验性结构或在已建 结构上安装测震仪，以便一旦发生地震时可以得到结 构的反应。
工程结构抗震试验教材(PPT48页)
5.2.4.6 延性系数是指试验构件塑性变形能力的一个 指标，反映了结构构件抗震性能的好坏，按 下式计算：
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5.2.4.7
退化率
反映试验结构构件抗力随反复加载次数的增加而降低的指 标。
（1）当研究承载力退化时，用承载力降低系数表示退化率
试验加载装置多采用反力墙或者专用抗侧力构架， 加载设备主要是用推拉千斤顶或电伺服结构试验系统 装置，并用计算机进行控制和数据采集。
图5.1 典型的拟静力试验系统加载
5.2.2加载制度
（1）单向反复加载制度 a.位移控制加载； b.力控制加载；
c.力—位移混合控制加载。
5.2.3钢管混凝土框架梁柱节点试验
5.1.3.2拟动力试验
拟动力试验又称计算机—加载器联机试验，是将 计算机的计算和控制与结构试验有机地结合在一起的 实验方法。
优点：结构的恢复力特性不再来自数学模型，而 是直接从被试验结构上实时侧取。
不足：拟动力试验不能反映实际地震作用时材料
应变速率的影响；
拟动力试验只能通过单个或几个加载器对试件加 载，不能完全模拟地震作用时结构实际所受的作用力 分布
第6章-结构抗震试验ppt课件(全)
结构抗震试验的内容
工程结构抗震试验内容包括三个环节，即结构抗震试验设计， 结构抗震试验的实施和结构抗震试验分析。 其中，结构抗震试验设计是关键，它包括试验模型设计、试 件的形式及数量选择、试验方法的确定。
结构抗震试验分类
（1）拟静力试验 （2）拟动力试验 （3）地震模拟振动台试验 （4）人工地震模拟加载试验 （5）天然地震加载试验
6.2 拟静力试验
1 试验目的 2 试验对象 3 试验设备与加载装置 4 加载制度 5 测点布置与数据采集
6.2.1 试验目的
接上图
6.2.1 试验目的
试验对象
建筑物的抗震性能取决于主要承重结构和构件的抗震性 能，因此，在拟静力试验中，其试验对象通常选择各种 结构的主要承重构件和连接节点。
6.2.3 试验设备与加载装置
6.4.1 地震模拟振动台系统
（1）台面尺寸和台面最大负荷 （2）振动台的主要技术参数 ①频率 ②最大位移 ③速度 ④加速度 ⑤输入波形
6.4.1 地震模拟振动台系统
6.4.1 地震模拟振动台系统
（3）振动台的技术指标
6.4.2 控制系统与控制方法
（1）模拟控制
6.4.2 控制系统与控制方法
6.7.2 滞回曲线和骨架曲线的特征
（1）滞回曲线
6.7.2 滞回曲线和骨架曲线的特征
（2）骨架曲线 （3）强度
6.7.2 滞回曲线和骨架曲线的特征
6.7.2 滞回曲线和骨架曲线的特征
（4）刚度 （5）延性系数
（6）退化率
6.7.2 滞回曲线和骨架曲线的特征
（7）耗能
Thank you
6.6 天然地震试验
（1）加固或新建试验房屋 （2）强震观测 （3）天然地震试验场
建筑结构抗震ppt课件
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
烈度表
分为1-12度（不同的国家的分度方法不同）
中国地震烈度表
分项：人的感觉，大多数房屋震害程度，其他现象， 加速度(水平向)厘米/秒² ，速度(水平向)厘米/秒
I度：为无感觉，损坏一个别砖瓦掉落墙体微细裂缝； 河岸和松软土上出现裂缝。
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
VI （6）度：惊慌失措，仓惶逃出；饱和砂层出现喷砂冒 水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头；加 速度63厘米/秒² 。
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
（多遇烈度）
.55度
（设防烈度）
度左右
（罕遇烈度）
第一章 绪论
设计地震分组
6度近震
设计地震分组是新规范新提 出的概念，用以代替旧规范设计 近震、设计远震的概念。 6度远震
在宏观烈度大体相同 条件下，处于大震级远离 震中的高耸建筑物的震害 比中小级震级近震中距的 情况严重的多。
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
板块说：
大陆漂移假说：它是德国气象学家魏格纳（Wegener） (1880～1930年)在讲课中提出来的。
这一假说在约10年时间内没有受到地质界的重视。在 1922年2月16日有一篇评述魏格纳的书的一无人署名的短文， 发表于著名的科学杂志《自然》上，说“该书直接应用了物 理学原理，但遭到许多地质学家的强烈反对”。
建筑结构抗震设计
震级是一次地震强弱的等级。
现国际上的通用震级表示为
里氏震级。（Richter）
查尔斯·里 克特（1900～
用标准的地震仪在距震中100km19处85年记） 录 最大水平位移A（以µm=10-6 m计）。
震级M=logA
结构抗震的试验方法_焦秀平
第25卷 第7期2009年4月甘肃科技Gansu Science and Technol ogyV ol.25 N o.7A pr. 2009结构抗震的试验方法焦秀平(兰州航天石化工程公司,甘肃兰州730000)摘 要:系统的介绍了结构抗震实验方法,即拟静力实验方法、地震模拟振动台实验方法和拟动力实验方法,并对其各自特点及存在的问题进行了评述。
关键词:结构抗震实验;拟静力实验;地震模拟振动台实验;拟动力实验中图分类号:T U352.11 我国地震发生约占全球的33%,是世界多地震国家之一,历史上曾发生过多次强烈地震。
20世纪共发生破坏性地震2600余次:其中6级以上破坏性地震500余次,平均每年5.4次;8级以上地震9次。
因此,为了保障人民生命安全,避免、减少社会经济损失,有必要进行抗震理论分析和试验研究,为地震设防和抗震设计提供依据,提高各类建筑物的抗震能力。
但是,由于地震机理和结构抗震性能的复杂性,仅以理论的手段还不能完全的把握结构在地震作用下的性能、反应过程和破坏机理,还需要通过结构试验模拟地震作用研究结构抗震性能。
1 结构抗震实验方法目前,结构抗震实验方法大体上分为三类,即拟静力实验、地震模拟振动台实验、拟动力实验。
拟静力实验是目前在结构工程应用最为广泛的实验方法,它可以最大限度的获得结试件的刚度、承载力、变形、和耗能能力和损伤特征等信息,但不能模拟结构的地震反应过程;地震模拟振动台实验是最能真实再现结构地震动和结构反应的试验方法,但由于台面尺寸和承载力的限制,只能进行小比例模型的试验,且往往配重不足,不能很好的满足相似条件,导致地震作用破坏形态的失真;拟动力试验吸取了拟静力试验和地震模拟振动台试验两种试验方法的优点,可模拟大型复杂结构的地震反应,在抗震试验方面得到广泛的应用。
1.1 拟静力实验20世纪70年代初,美国学者将拟静力实验方法用于获取构件的数学模型,为结构的计算机分析提供构件模型,并通过地震模拟振动台实验对结构模型参数作进一步的修正。
建筑抗震试验方法(2012).
建筑抗震试验第一章：概述一、抗震试验方法拟静力试验：用一定的荷载控制或变形控制对试件进行低周反复加载使试件从弹性阶段直至破坏的一种试验。
拟动力试验：试件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件输入地面运动模拟地震对试件作用全过程的抗震试验。
二、基本概念1.试件凡作为抗震试验的对象均称试件、为试验构件、结构的原型和模型的总称。
2.原型结构按施工图设计建成的直接投入使用的结构。
3.足尺模型尺寸材料受力特性与原型结构相同的结构模型。
4.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。
5.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。
三、试验控制方式1.荷载控制以荷载值的倍数为级差的加载控制。
2.变形控制以变形值的倍数为级差的加载控制。
第二章试件的设计一、一般要求1.采用模型或截取部分结构作试件时，试件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。
2.试件的尺寸应根据试验目的要求，和现有设备条件进行设计，并应满足有关规定。
3.试件设计时应进行试件的局部处理。
试验时不得发生非试验目的的破坏。
4.当试件为截取的柱或墙时，其上部荷载重量应视为竖向外力。
5.当试件为构件时，同类构件不得少于2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。
6.模型试件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件上的作用位置与分布情况确定。
7.拟静力和拟动力试验试件与原型结构应符合相似关系，相似条件的设计见下表。
二、拟静力和拟动力试验试件的尺寸要求1.砌体结构的墙体试件与原型的比例不宜小于原型的1/4。
2.混凝土结构墙体试件高度和宽度尺寸与原型的比例不宜小于原型的1/6。
3.框架节点试件其尺寸与原型的比例不宜小于原型的1/4。
4.框架试件与原型的比例可取原型结构的1/8。
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田石柱 教授 土木工程学院
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§2.7 建筑结构抗震试验方法
地震造成的灾害是极其严重的: ✓ 1976年唐山地震；1985年墨西哥城地震 ✓ 1995年阪神地震；1999年台湾地震 ✓ 2008年汶川地震等
为了减少人员伤亡和经济损失，提高建筑物 的抗震能力，确保人民生命和财产不受损失，需 要进行抗震理论的研究。
应用该试验方法可以最大限度地利用试件提供 的各种信息，例如：承载力、刚度、变形能力、耗 能能力和损伤特征等。拟静力试验的根本目的是对 结构在荷载作用下的基本性能进行深入的研究，进 而建立恢复力模型和承载力计算公式，探讨结构的 破坏机制，并改进结构的抗震构造措施。
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§2.7 建筑结构抗震试验方法
由于地震机制和结构抗震性能的复杂性，凭 理论分析的手段很难把握结构在地震作用下的性 能、反应过程和破坏机理，经常是理论分析与实 际地震作用下结构的反应、破坏现象差别较大。
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则由试验测得的滞回曲线可以建立构件的恢复力模
型。
等幅位移控制加载：
主要用于确定构件在特定位移幅值下的特定性
能，例如极限滞回耗能、强度降低率和刚度退化规
律等。
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混合位移控制加载： 可以综合地研究构件的性能，其中包括等幅部
分的强度和刚度变化，以及在变幅部分、特别是大 变形增长情况下强度和耗能力的变化。
§2.8 建筑结构抗震试验方法
目前，结构抗震试验方法主要分三种： 1．伪(拟）静力试验方法或低周反复加载静力试验 (Quasi Static Test) 2．地震模拟振动台试验方法（Shaking Table Test） 3．伪（拟）动力试验方法或计算联机试验(Pseudo Dynamic Test)。
2．试验设备与加载装置
近年来随着经济的发展和科学技术水平的不断 提高，结构加载设备有了质的改变，目前许多结构 试验室主要采用电液伺服加载系统进行结构的拟静 力试验加载，并采用计算机进行试验控制和数据采 集。
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建议的几种试验加载装置
《建筑抗震试验方法规程》(J种加载制度是先以力控制进行加载，
当试件达到屈服状态时改用位移控制，一直 至试件破坏。
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《建筑抗震试验方法规程》(JGJl01—96)规定： 试件屈服前，应采用载荷控制并分级加载，接
近开裂和屈服荷载前宜减少级差加载；试件屈服后 应采用变形控制，变形值应取屈服时试件的最大位 移值，并以该位移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。
§2.7 建筑结构抗震试验方法
这样人们不得不寻求试验的方法以解决理论 分析的不足。特别是对于大型复杂结构、超出抗 震设计规范规定的结构和新型结构体系，必须进 行必要的抗震试验以补充理论分析的不足，这样 抗震研究的一个主要研究方向是抗震试验方法的 研究。
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2．试验设备与加载装置
拟静力试验常用设备：加载设备、反力墙、试 验台座、荷载架等，其中加载设备种类较多，过去 主要采用双向机械式千斤顶或液压千斤顶进行试验 加载。由于这类加载设备主要是手动加载，自动化 程度不高，加载过程不易控制，往往造成数据测量 不稳定、不准确，试验结果分析困难。
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在上述三种位移控制加载制度中。以变幅等幅
混合加载方案使用得最多。
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(2) 力控制加载
力控制加载是在加载过程中，以力作为控制值， 按一定的力幅值进行循环加载。因为试件屈服后难 以控制加载的力，所以这种加载制度较少单独使用。
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(1) 位移控制加载
位移控制加载是在加载过程中以位移作为控制 值或以屈服位移的倍数作为控制值，按一定的位移 增幅进行循环加载。当试件具有明确屈服点时，一 般都以屈服位移的倍数为控制值。当试件不具有明 确的屈服点时(如轴压比较大的柱)或无屈服点时(如 无筋砌体)，则由研究者根据已有专业知识主观规定 一个认为合适的位移标准值来控制试验加载。
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在位移控制加载中，根据位移控制的幅值不同， 又可分为变幅加载、等幅加载和变幅等幅混合加载。
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变幅位移控制加载：
多用于研究构件的恢复力特性，并建立其恢复
力模型。一般，每一级位移幅值下循环二～三次，
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§2.8 建筑结构抗震试验方法
一、伪静力试验
50年代后期开始，由于非线性地震反应研究 工作的开展，结构和构件的恢复力特性试验开始 引起人们注意。到60～70年代就不单是为了地震 反应计算而研究结构或构件的恢复力模型，进而 要求从能量耗散的角度进行模拟地震作用的滞回 特性试验，以此探求结构的抗震性能。
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1 试验方法
静力试验是目前在结构(或构件)抗震性能研究 中应用最广泛的试验方法。它是以一定的荷载或位 移作为控制值对试件进行低周反复加载，以获得结 构非线性的荷载一变形特性，故又称为低周反复加 载试验或恢复力特性试验。
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典型的拟静力试验加载系统
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3 单向反复加载制度
目前国内外较为普遍采用的单向(一维)反复加 载制度主要有三种： ➢位移控制加载 ➢力控制加载 ➢力—位移混合控制加载