第2篇 建筑结构试验设计.pdf

第二篇建筑结构试验设计 第一章结构试验设计概述 第一节结构试验目的与要求 一、 结构试验目的 结构试验包括结构试验设计、 结构试验准备、 结构试验实施和结构试验分析等主要环 节， 它们之间的关系如下图 “ “ 图 “ “ 结构试验关系图 结构试验设计是整个结构试验中极为重要的并且带有全局性的一项工作， 它的主要 内容是对所要进行的结构试验工作进行全面的设计与规划， 从而使设计的计划与试验大 纲能对整个试验起着统管全局和具体指导的作用。 “ 第二篇建筑结构试验设计 二、 结构试验内容 在进行结构试验的总体设计时， 首先应该反复研究试验的目的， 充分了解本项试验研 究或生产鉴定的任务要求， 因为结构试验所具有的规模与所采用的试验方式都是根据试 验研究的目的任务要求不同而变化的。试件的设计制作、 加载量测方法的确定等各个环 节不可单独考虑， 而必须对各种因素相互联系综合考虑才能使设计结果在执行与实施中 最后达到预期的目的。 三、 结构试验要求 “ 在明确试验目的后， 可通过调查研究并收集有关资料， 确定试验的性质与规模、 试 件的形式， 然后根据一定的理论作出试件的具体设计， 试件设计必须考虑本试验的特点与 需要， 在设计构造上作出相应的措施， 在设计试件的同时， 还需要分析试件在加荷试验过 程中各个阶段预期的内力和变形， 特别是对具有代表性的并能反映整个试件工作状况的 部位所测定的内力、 变形数值， 以便在试验过程中加以控制， 随时校核； 要选定试验场所， 拟定加荷与量测方案； 设计专用的试验设备、 配件和仪表附件夹具， 制订技术安全措施等。 除技术上的安排外， 还必须组织必要的人力物力， 因为一项试验工作经常不是一、 两个人 所能进行的， 针对试验的规模， 去组织试验人员， 并提出试验经费预算以及消耗性器材数 量与试验设备清单。 “ 在上述规划的基础上， 提出试验研究大纲及试验进度计划， 试验规划是一个指导 试验工作具体进行的技术文件， 对每个试验、 每次加载、 每个测点与每个仪表都应该有十 分明确的目的性与针对性， 切忌盲目追求试验次数多， 仪表测点多， 以及不切实际的要求 提高量测精度， 因而有时反会弄巧成拙， 达不到预期的目的。 “ 有时为了解决某一具体的加荷方案或量测方案， 可先做一些试探性试验， 以达到 更好地设计规划整个试验研究的目的。 “ 对于以具体结构为对象的工程现场鉴定性试验， 在进行试验设计前必须对结构物 进行实地考察， 对该结构的现状和现场条件建立初步认识。在考虑试验对象的同时， 还必 须通过调查研究， 收集有关文件、 资料， 包括设计资料， 如设计图纸、 计算书及作为设计依 据的原始材料， 施工文件， 施工日志， 材料性能试验报告及施工质量检查验收记录等， 关于 使用情况则需要深入现场向使用者 （生产操作工人、 居民） 调查了解， 对于受灾损伤的结 构， 还必须了解受灾的起因、 过程与结构的现状。对于实际调查的结果要加以整理 （书面 记录、 草图、 照片等） 作为拟定试验方案， 进行试验设计的依据。 “ 由于近代仪器设备和测试技术的不断发展， 大量新型的加载设备和测量仪器被使 用到结构试验领域， 这对试验工作者又提出了新的技术要求， 对这方面的知识不足和微小 疏忽， 均会导致对整个试验不利的后果。所以在进行试验总体设计时， 要求对所使用的仪 器设备性能进行综合分析， 要求对试验人员事先组织学习， 掌握这方面知识， 以利于试验 工作的顺利进行。 ’“ 结构试验是一项细致而复杂的工作， 因此必须进行很好的组织与设计， 按照试验 的任务制订的试验计划与大纲， 并通过试验计划与大纲的执行来实现与完成提出的要求。 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 在整个试验工作中， 我们必须十分严肃认真， 不然不仅我们主观的愿望无法实现， 同时会 带来人力物力与时间上的浪费， 影响试验结果， 以致使整个试验失败或发生安全事故。对 一个结构物的试验必须在试验前做好各项试验的设计规划准备工作， 了解情况要具体、 细 致， 计划准备要全面周到， 对试验过程中可能出现的情况要事先有所估计， 并采取相应措 施， 对试验成果必须珍惜， 要及时整理分析， 充分加以利用。总之， 我们要求用最小的耗 费， 达到试验预期要求， 并且取得最大的成果。 第二节结构试验的一般程序 一、 结构试验工作程序 （一） 研究性试验的工作程序 研究性试验的一般工作程序框图如图 “ “ 所示。它反映了试验设计的主要内 容。首先应根据研究课题， 了解其在国内外的发展现状和前景， 并通过收集和查阅有关的 文献资料， 确定试验研究的目的和任务； 确定试验的规模和性质， 在此基础上决定试件设 计的主要组合参数， 并根据试验设备的能力确定试件的外形和尺寸； 进行试件设计及制 作； 确定加载方法和设计加载系统； 选定量测项目及量测方法； 进行设备和仪表的率定； 作 好材料性能试验或其他辅助试件的试验； 制定试验安全防护措施； 提出试验进度计划和试 验技术人员分工； 工程材料需用计划、 经费开支及预算、 试验设备、 仪表及附件的清单等等。 图 “ “ 研究性试验工作程序 （二） 检验性试验的工作程序 检验性试验的设计， 因为试件往往是某一具体结构， 一般不存在试件设计和制作问 题， 但需要收集和研究该试件设计的原始资料、 设计计算书和施工文件等， 并应对构件进 “ 第二篇建筑结构试验设计 行实地考察， 检查结构的设计和施工质量状况， 最后根据检验的目的要求制订试验计划。 （三） 鉴定性试验的工作程序 对已建结构物作技术鉴定时， 其工作程序框图如图 “ “ 所示。这时需要了解该 结构物在使用期限内是否遭受过严重损伤、 地震、 爆炸或火灾等损害， 根据初步调查情况 成立专门的鉴定机构， 组织有关技术人员拟定试验方案和鉴定计划。 图 “ “ 鉴定性实验工作程序 制订试验计划应有针对性， 比如， 先对试件作初步的理论计算及必要分析， 这样就可 以有目的地设置观测点， 选取相匹配的设备和仪表， 以及确定加载程序等等。由于现代仪 器设备和测试技术的不断发展， 大量新型的加载设备和测量仪器被使用到结构试验领域， 这对试验工作者又提出了新的技术要求， 对此方面的知识不足和微小疏忽， 均会导致对整 个试验不利的后果， 所以在进行试验总体设计时， 要求对所使用的仪器设备性能进行综合 分析， 要求对试验人员事先组织学习， 掌握这方面知识， 以利于试验工作的顺利进行。 二、 结构试验准备 结构试验准备工作十分繁琐， 不仅涉及面很广， 而且工作量很大， 据估计准备工作约 占全部试验工作量的 以上。试验准备阶段的工作质量直接影响到试验结果的准确 程度， 有时还关系到试验能否顺利进行到底。在试验准备阶段控制和把握好几个主要环 节 （如试件的制作和安装就位， 设备仪表的安装、 调试和率定等） 是极为重要的。 准备阶段的工作， 有些还直接与数据整理和资料分析有关 （例如预埋应变片的编号和 仪表的率定记录等） ， 为了便于事后查对， 试验组织者每天都应做好工作日记。 三、 结构试验实施 对试验对象施加外荷载是整个试验工作的中心环节。参加试验的每一个工作人员都 必须集中精力， 各就其位， 各尽其职， 尽心做好本岗位工作。试验期间， 一切工作都要按照 试验规划规定的程序和方法进行。对试验起控制作用的重要数据， 如钢筋的屈服应变， 构 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 件的最大挠度和最大侧移， 控制截面上的应变等， 在试验过程中应随时整理和分析， 必要 时还应跟踪观察其变化情况， 并与事先计算的理论数值进行比较； 如有反常现象应立即查 明原因， 排除故障， 否则不得继续加载试验。 试验过程中除认真读数记录外， 必须仔细观察结构的变形， 例如砌体结构和混凝土结 构的开裂和裂缝的出现， 裂缝的走向及其宽度， 破坏的特征等。试件破坏后要绘制破坏特 征图， 有条件的可拍照或录像， 作为原始资料保存， 以便今后研究分析时使用。 四、 结构试验分析 通过试验准备和加载试验阶段， 获得了大量数据和有关资料 （如量测数据、 试验曲线、 变形观察记录、 破坏特征描述等） ， 一般不能直接回答试验研究所提出的各类问题， 必须将 数据进行科学的整理、 分析和计算， 做到去粗取精， 去伪存真。最后根据试验数据和资料 编写总结报告。 以上各阶段的工作性质虽有差别， 但它们都是互相联系又互相制约的， 各阶段的工作 没有明显的界限， 计划时不能只孤立地考虑某一阶段的工作， 必须兼顾各个阶段工作的特 点和要求， 作出综合性的决策。 第三节结构试验方案 试验方案包括加载方案， 量测方案以及试验安全防护措施等。 一、 加载方案 试验加载方案取决于试验对象的结构形式、 试验的目的和要求， 结构承受的荷载性质 和受荷形式等。例如楼盖是结构体系中的承重结构， 它主要作用有竖向均布荷载； 而框架 除承受竖向集中荷载外还承受水平方向的风荷载和地震作用。显然这两种结构的加载方 案和需用设备有很大差别， 因而每进行一项试验都应针对具体试验对象选择其加载方案。 结构静力试验的加载方案可分为重力加载、 杠杆重力加载、 机械力加载、 真空气压加 载、 结构试验机加载、 液压千斤顶加载以及电液伺服加载等。实现以上加载方案都必须有 产生荷载作用的设备、 承受荷载作用的承力台以及载荷架， 只有将它们组成配套的加载系 统才能对试验对象实现加载。图 “ “ 为最简单的静力液压加载系统。由一台液压千 斤顶产生一个集中力 ， 经过荷载分配梁和支座将力传递至试验对象的各加载点上； 千斤 顶产生的力由横梁和立柱组成的载荷架及承力台来平衡； 从而形成了一套完整的液压加 载系统。加载系统的承力部件必须有足够的承载力和刚度， 荷载分配系统必须是静定结 构系统， 以便保证荷载传递的准确性。 结构动力试验的加载方案， 由动力试验目的所决定。一般有结构的动力特性试验， 结 构抗震性能试验及结构疲劳性能试验等。它们所用的设备包括各种激振器和振动台， 使 结构承受重复疲劳荷载的结构疲劳试验机， 使结构承受反复地震作用的拟动力试验装置 以及模拟地震振动台等。这些设备都必须根据试验需要， 有目的地选择和有针对性地进 “ 第二篇建筑结构试验设计 图 “ “ 液压加载系统示意 “ 承力台； “ 横梁； “ 立柱； “ 千斤顶； “ 油泵； ’ “ 试件； “ 支墩； “ 油管； * “ 荷载分配梁 行组合设计， 才能正确使用。尤其当由计算机控制试验过程时更应做好加载方案设计。 二、 量测方案 量测方案应针对试验对象的被测参数来选定。结构试验量测的参数主要有结构的整 体变形 （如挠度、 侧移、 振幅等） 和局部纤维的变形 （如应变等） 两种。这两种不同形式的参 数， 其采用的量测仪表与量测方法也因之而异。例如对于单个静态参数的测定， 可以利用 简单的单一仪表来进行。当量测与时间因素有关的动态参数或两个变量之间相互关系的 静态曲线时， 必须采用多种仪表组成的测试系统来完成。按其测量结果的表达方式不同， 可将测试系统归纳为两类 （一） 非连续测试系统 例如用单个机械式仪表， 量测静力试验结构的挠度和侧移等整体变形时， 所测得的都 是非连续的数据。又如测量应变用的电阻应变仪， 一般采用人工控制， 即每个测点的应变 由人工逐点读取和分别记录， 所得结果是指某一时刻或与某一参数 （或荷载） 对应的应变 值， 也是一组非连续的数据。 （二） 连续测试系统 它所得量测结果为一族连续的曲线。例如荷载位移曲线， 需要配备的量测仪表有荷 载传感器， 位移传感器和记录两者关系所用的 “ “函数记录仪， 这时需将以上仪表按一 定线路联接组成测试系统才能得到荷载 “ 位移曲线。 现代的连续测试系统， 还可以借助计算机进行自动控制， 对试验参数进行自动扫描、 高速记录、 储存、 显示以及进行数据处理和分析等。 因而， 量测方案设计除应确定被测参数和参数的测点布置外， 正确选择量测仪表， 并 将其组成相互匹配的测试系统， 最后对测试系统的灵敏度进行标定等都是量测方案设计 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 的主要内容。 三、 安全防护措施 结构试验中的安全问题， 是关系到工作人员生命安全的大事， 是保证试验设备不受损 坏、 试验能够顺利进行的基础。因此， 在试验工作中应自始自终贯彻 “安全第一、 预防为 主” 的方针。 在制订试验计划时， 对试验准备阶段， 加载试验阶段和试验结束后的构件拆除阶段， 都应提出可靠的安全防护技术措施。进行大型结构试验时尤应给以足够重视。 （一） 试验准备与结束阶段的安全与防护 从结构试验所发生的事故调查表明， 有相当多的事故发生在试验准备阶段， 例如在试 件安装就位、 加载设备的起吊与拆除， 都曾发生过安全事故。对这些试验环节的安全操作 规定， 可参照我国有关安全规程中的条文执行。例如 建筑企业安全生产工作条例建筑 安装工人安全技术操作规程 等。此外， 还应针对结构试验的特点， 在试验方案中拟定更 具体的安全操作细则。 试验中所使用的各种加载设备， 尤其是大型加载设备， 例如各种试验机， 拟动力试验装 置， 机房控制系统， 车间的吊车等， 均应有各自的操作规程， 并应指定专人使用、 维修和保养。 试验用的载荷架、 支座、 支墩及支撑等均应有足够的承载力、 刚度和稳定性， 能够承受 试验荷载可能产生的冲击作用。此外， 还应注意载荷架的连接件及其与承力台的紧固件 必须工作可靠。 在试验大型构件 （如屋架、 桁架和桥梁） 时， 由于构件比较高， 为防止可能产生的侧向 失稳或倒塌现象， 应设置侧向支撑或安全架。支撑或安全架不应与构件直接接触， 以免阻 碍结构的正常变形。 试验中， 为便于工作人员读数、 观察裂缝和进行加载等操作， 在试件附近或周围应设 置安全可靠的工作平台。 （二） 试验阶段的安全与防护 试验过程中， 为保证人员、 仪表设备的安全， 试验区域内宜设置明显标志， 非试验人员 不得入内。 各种机械式量测仪表， 如千分表、 百分表及杠杆引伸仪等， 当结构进入破坏阶段时， 由 于变形过大或因试件表面材料酥松， 可能导致安装在试件上的仪表发生松动， 严重的甚至 跌落。因而当试验荷载达到极限荷载的 “左右时， 可将大部分量测仪表拆除， 留下少 量起控制作用的仪表并应对其加强保护措施， 或改变量测方法后继续工作。 在结构试验中， 还可能发生试验结构的局部倒塌或整体倒塌事故， 因而事先应设置安 全托架或支墩， 但不应阻碍结构的自由变形。 对于在试验中可能跌落的千斤顶、 荷载分配梁和个别仪表等， 均应用保护绳悬吊在试 件附近的固定点上。 试验前， 必须对参与试验的全体工作人员进行安全教育， 在现场进行大型结构试验 时， 一般应设安全员随时检查安全工作。 “ 第二篇建筑结构试验设计 第二章结构试验试件设计 第一节试件形状与尺寸设计 结构试验的试件可以是实际结构的整体或是其中的一部分， 也可以是单一的构件。 当不能采用足尺的原型结构进行试验时， 也可用其缩尺的模型。采用模型试验可以大大 节省材料、 减少试验工作量和缩短试验时间， 用缩尺模型作结构试验时， 应考虑试验模型 与试验结构之间力学性能的相关关系， 但是要想通过模型试验的结果来正确推断实际结 构的工作， 模型设计要做到完全相似往往有困难， 此时应根据试验目的设法使主要的试验 内容能满足相似条件。如能用原型结构进行结构试验， 当然是最为理想的。但是由于原 型结构试验规模大、 试验设备的容量和费用也大， 所以大多数情况下还是采用缩尺的模型 试验。就我国目前开展试验研究工作的实际情况来看， 整体原型结构的试验还是少数， 在 规范编制过程中所进行的基本构件的基本性能试验大都是用缩尺的构件， 但它不一定存 在缩尺比例的模拟问题， 经常是由这类试件试验结果所得的数据， 直接作为分析的依据。 试件设计应包括试件形状的选择、 试件尺寸与数量以及构造措施等， 同时还必须满足 结构与受力的边界条件、 试件的破坏特征、 试验加载条件的要求， 以最少的试件数量获得 最多的试验数据， 反映研究的规律以满足研究任务的需要。 一、 试件形状设计 在试件设计中设计试件形状时， 虽然和试件的比例尺无关， 但最重要的是要造成和设 计目的相一致的应力状态。这个问题对于静定系统中的单一构件， 如梁、 柱、 桁架等， 一般 构件的实际形状都能满足要求， 问题比较简单。但对于从整体结构中取出部分构件单独 进行试验时， 特别是在比较复杂的超静定体系中必须要注意其边界条件的模拟， 使其能如 实反映该部分结构构件的实际工作。 “ 当作如图 （） 所示受水平荷载作用的框架结构应力分析时， 若试验 部位的柱脚、 柱头部分时， 试件要设计成如图 （’） 所示； 若作 部位的试验， 试 件设计成如图 （） ； 对于梁如作成图 （*）（） 那样的设计， 则应力状态可与 设计目的相一致。 “ 作钢筋混凝土柱的试验研究时， 若要探讨其挠曲破坏性能， 如图 （,） 的试 件是足够的， 但若作剪切性能的探讨， 则图 （,） 反弯点附近的应力状态与实际应 力情况有所不同， 为此有必要采用图 （-） 中的适用于反对称加载的试件。 .“ 在作梁柱连接的节点试验时， 试件受力有轴力、 弯矩和剪力的作用， 这样的复合应 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 力使节点部分发生复杂的变形， 但其中主要是剪切变形， 以致节点部分由于大剪力作用会 发生剪切破坏。为了探求节点的强度和刚度， 使其应力状态能充分反映， 避免在试验过程 中梁柱部分先于节点破坏， 在试件设计时必须事先对梁柱部分进行足够加固， 以满足整个 试验能达到预期的效果。这时十字形试件如图 “ “ （） 中节点二侧梁柱的长度一般 均取 梁跨和 柱高， 即按框架承受水平荷载时产生弯矩的反弯点 （ ’） 的位置来 决定。边柱节点可采用 字形试件。当试验目的为了解初始设计应力状态下的性能， 并 同理论作对比时， 可以采用如图 “ “ （） 的 * 形试件。为了使在 * 形试件中再现实际 的应力状态， 必须根据设计条件给定的 “ 和 来确定试件的尺寸。 图 “ “ 框架结构中的梁柱和节点试件 , 又如在进行升板结构的节点试验时， 其试件可取如图 “ “ 所示的形状， 板的 两个方向的长度同样可按板带跨中反弯点 （ ’） 的位置来决定。 -, 在框架试验中， 多数设计成支座固结的单层单跨框架， 如图 “ “ .。剪力墙是抗 “ 第二篇建筑结构试验设计 图 “ “ 升板节点试件 图 “ “ 单层单跨钢筋混凝土框架 震结构的重要构件， 国内外对剪力墙的试验研究很为重视， 试件形式多样， 有无框剪力墙， 墙体是一块钢筋混凝土平板。有框剪大墙， 其中一种是与框架整体相连的钢筋混凝土板， 另一种是在框架内设置钢筋混凝土剪力撑， 见图 “ “ （） 。图 “ “ （） 为双肢剪力 墙。 图 “ “ 钢筋混凝土剪力墙 ’ 砖石与砌块试件主要用于墙体试验， 可以采用带翼缘或不带翼缘的单层单片墙， “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 如试验需要也可采用双层单片墙或开洞墙体的砌体试件。如图 “ “ 所示。对于纵墙 由于外墙有大量窗口， 试验可采用有两个或一个窗间墙的双肢或单肢窗间墙试件 （图 “ “ ） 。 图 “ “ 砖石与砌块的墙体试件 图 “ “ 纵墙窗间墙试件 总之， 以上所示的任一种试件的设计， 其边界条件的实现尚与试件安装、 加载装置与 约束条件等有密切关系， 这必须在试验总体设计时进行周密考虑， 才能付之实施。 二、 试件尺寸设计 结构试验所用试件的尺寸和大小， 总体上分为真型 （实物或足尺结构） 和模型两类。 用于基本构件性能研究的试件大部分是采用缩尺模型， 即缩小比例尺的小构件。 对预制构件的鉴定， 都是选用原型构件， 如屋面板、 吊车梁等。 用于屋架试验的试件， 一般也均是构件实物和真型试件。 ’ 框架试件截面尺寸约为原型的 * 。国内曾做过三层到五层的足尺轻板框 架试验。 框架节点一般为原型的 * ， 作真型试验时， 一般要求反映有关节点的配筋与 构造特性。 剪力墙单层墙体试件的外形尺寸为 ,-. / ,,-. * 0-. / 0-.， 多层剪力墙 试件的尺寸为原型的 , * ’。国内曾先后进行过装配式混凝土大板结构和空心混凝 “ 第二篇建筑结构试验设计 图 “ “ 纵墙窗间墙试件 土大板结构的足尺房屋试验。 砖石及砌块的墙体试件一般取为原型的 ’ ’。国内曾先后进行过多幢足尺 砖石和砌块多层房屋结构的整体试验。 对于薄壳和网架等空间结构， 较多采用比例为 ’* ’ 的模型试验。 总体来看， 若试件尺寸太小， 要考虑尺寸效应的影响， 在满足构造要求的情况下， 太大 的试件也没有必要。 , 一般来说， 静力试验试件的合理尺寸应该是不大又不小， 太小的试件要考虑尺寸 效应。对于微型混凝土截面在 -. / -. 或 *-. / *-. 以内或微型砌体 （砖块尺寸为 *-. / 0-. / -.） ， 普通混凝土的截面小于 -. / -.， 砖砌体小于 -. / 0-.， 砌 块砌体小于 -. / -. 的试件都有尺寸效应， 必须加以考虑。当砌块砌体试件大到 -. / -. 时， 尺寸效应才不显著。因此普通混凝土试件截面边长在 -. 以上， 砌 体墙最好是真型的 ’ 以上， 对于小于 ’ 的比例不但灰缝和砌筑等方面的条件难于相 似， 而且容易出现失稳破坏。但是， 在满足构造模拟要求的条件下太大的试件尺寸也没有 必要。国内外多层足尺房屋或框架试验的实践证明 足尺真型的试验并不合算， 要想解决 的问题 （如抗震能力的评定） 解决不了， 而足尺能解决的问题 （如破坏机制等） 小比例尺试 件也行。虽然足尺结构具有反映实际构造的优点， 但试验所耗费的经费和人工如用来做 小比例尺试件， 可以大大增加试验数量和品种， 而且试验室的条件比野外现场要好， 测试 数据的可信度也高。 因此， 局部性的试件尺寸可取为真型的 ’ ， 整体性的结构试验试件可取 ’ ’。 1 对于结构动力试验， 试验尺寸常受试验加载条件等因素的限制。动力特性试验可 在现场原型结构上进行。试验室内可以进行吊车梁、 屋架等足尺构件的疲劳试验。至于 地震模拟振动台加载试验， 因受台面尺寸、 激振力大小等参数的限制， 一般只能作缩尺的 模型试验， 目前国内能完成试件比例在 ’* ’ 的各类房屋结构和构筑物的模型试验。 三、 试件数量设计 在进行试件设计时， 除了对试件的形状尺寸应要进行仔细研究外， 对于试件数目即试 验量的设计也是一个不可忽视的重要问题， 因为试验量的大小直接关系到能否满足试验 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 的目的任务以及整个试验的工作量问题， 同时也受试验研究、 经费预算和时间期限的限 制。 对于生产性试验， 一般按照试验任务的要求有明确的试验对象。对于预制厂生产的 一般工业与民用建筑钢筋混凝土和预应力混凝土预制构件的质量检验和评定， 可以按照 预制混凝土构件质量检验评定标准 “ ’ 中结构性能检验规定， 确定试件数量。 按 标准） “ ’ 规定成批生产的构件， 应按同一工艺， 正常生产的 件， 但 不超过三个月的同类型产品为一批 （不足 件者亦为一批） ， 在每批中随机抽取一个构 件作为试件进行检验。这里所谓 “同类型产品” 是指采用同一钢种、 同一混凝土强度等级、 同一工艺、 同一结构形式的构件。对同类型产品进行抽样检验时， 试件宜从设计荷载最 大、 受力最不利或生产数量最多的构件中抽取。 当连续抽查 批， 每批的结构性能均能附合 标准 规定的要求时， 对同一工艺、 正常 生产的构件， 可改按 件， 但亦不超过三个月的同类型产品为一批， 在每批中仍随机抽 取一个试件进行检验。 对于科研性试验， 其试验对象是按照研究要求而专门设计制造的， 这类结构的试验往 往是属于某一研究专题工作的一部分， 特别是对于结构构件基本性能的研究， 由于影响构 件基本性能的参数较多， 所以要根据各参数构成的因子数和水平数来决定试件数目， 参数 多则试件的数目也自然会增加。 由表 可见 主要因子和水平数稍有增加， 试件的个数就极大地增多。在进行 钢筋混凝土柱剪切强度的基本性能试验研究中， 我们取不同混凝土强度和不同配筋率、 配 箍率的钢筋混凝土柱在不同轴向应力和剪跨比情况下进行试验， 这里要求考虑的主要因 子有受拉钢筋配筋率、 配箍率、 轴向应力““、 剪跨比和混凝土强度等级 * 等， 如果 每个因子各自有 个水平数时 （每个选定的因子安排若干不同状态的试验点， 叫做这个因 子的水平数） ， 就要试件数 个。如果每个因子有 , 个水平数时， 则试件的数量将猛增 为 , 个， 要这样多的试件实际上是不可能做到的。 分析主要因子与试件数表 水平数 主要因子 , , ’-, ./-, -.,--, ,, 为此试验工作者在试验设计中经常采用一种解决多因素问题的试验设计方法 正 交试验设计法， 主要是使用正交表这一工具来进行整体设计、 综合比较， 可以妥善解决各 因子和水平数相互结合可能参于的影响， 和所需要的试件数与实际可行的试验试件数之 “ 第二篇建筑结构试验设计 间的矛盾， 解决实际所作少量试件试验与要求全面掌握内在规律之间的矛盾。 现就钢筋混凝土柱剪切强度基本性能研究问题为例， 用正交试验法作试件数目设计。 如果如同前面所述主要分析因子数为 ， 而混凝土只用一种强度等级 “， 这样实际因子 数只有 ， 当每个因子各有三个差别， 即水平数为 。详见表 ’ ’ 所列。 钢筋混凝土柱剪切强度试验分析因子与水平数表 ’ ’ 因子差别 （水平数） 主要分析因子 受拉钢筋配筋率* “ 配箍率 轴向应力“（, --）. 剪跨比 ’混凝土强度等级 “, -- 根据正交表 /（） 试件主要因子组合如表 ’ ’ 所示。 试件主要因子组合表 ’ ’ 试件 0 12“3 （4） （） “（, --） “ “ “ . . * * * “ “ “ . 5 * 6 “ “ “ . 通过正交设计法原来需要 个试件可以综合为 6 个试件。 试件数量设计是一个多因素问题， 在实践中我们应该使整个试验的试件数目要少而 精， 以质取胜， 切忌盲目追求数量； 要使所设计的试件尽可能做到一件多用， 即是以最少的 试件、 最小的人力、 经费， 以得到最多的数据； 要使通过设计所决定的试件数量经试验得到 的结果能反映试验研究的规律性， 满足研究目的要求。 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 第二节试件构造设计 在确定了试验试件的形状， 尺寸和数量后， 为满足试验安装、 加载和量测的需要， 试件 设计时应考虑必要的构造措施。 一、 混凝土试件构造设计 混凝土试件的支承处应预埋钢垫板 （图 “ “ （） ） ， 在屋架试验受集中荷载的位置 上， 也应埋设钢板， 以防试件受局部承压而破坏； 当试件加载面倾斜时， 应作出凸缘 （图 “ “ （） ） ， 以保证加载设备的稳定设置； 为对框架的梁柱连接处侧向施加反复荷载的 需要， 应设置预埋构件， 以便与加载用的液压加载器或荷载传感器联接。同时， 为保证框 架柱脚部分与试验台座的固接， 均需设置加大截面的基础梁 （图 “ “ （） ） 。 图 “ “ 试件设计时的构造措施 二、 砌体试件构造设计 在砖石或砌砖的砌体试件中， 为使施加的垂直荷载能均匀传递， 在砌体试件上、 下均 需浇捣混凝土垫块 （图 “ “ （’） ） ； 对于墙体试件， 应在墙体上、 下捣制钢筋混凝土垫 梁， 其中， 下部垫梁可模拟基础梁并与试验台座固定， 上部垫梁模拟过梁均匀传递竖向荷 载 （图 “ “ （） ） ； 在作钢筋退凝土偏心受压构件试验时， 应把试件两端设计成牛腿状， 以增大端部承压面积和便于施加偏心荷载 （图 “ “ （） ） ， 并在上、 下端部加设钢筋网 片。 三、 试件构造注意事项 * 在试验中为了保证结构或构件在预定的部位破坏， 以期得到必要的测试数据， 就 “ 第二篇建筑结构试验设计 需要对结构或构件的其他部位事先进行局部加固。 “ 为了保证试验量测的可靠性和仪表安装的方便， 在试件内必须预设埋件或预留孔 洞， 如安装杠杆应变仪时， 需要配合夹具形式及标距大小预埋螺栓或预留孔洞； 用接触式 应变仪量测试件表面应变时应埋设相应的测点标脚； 钢筋混凝土试件用电阻应变计量测 钢筋应变时， 在浇注混凝土前应先在钢筋上贴好应变计， 作好防潮及防止机械损伤的处 理， 如混凝土保护层不大， 也可在准备贴应变计部位的保护层处预埋小木块， 待混凝土凝 固后将木块凿去， 使钢筋外露， 然后再贴上应变计， 但这时对钢筋的贴片部位最好能事先 打磨， 这对于采用螺纹钢筋的结构尤需注意， 避免以后在预留孔中打磨， 由于部位狭小而 带来困难。对于为测定混凝土内部应力的预埋元件或专门的混凝土应变计、 钢筋应变计 等， 应在浇注混凝土前， 按相应的技术要求用专门的方法就位固定安装埋设在混凝土内 部。这些要求在试件的施工图上应该明确标出， 注明具体作法和精度要求， 必要时试验人 员还需亲临现场参加试件的施工制作。 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 第三章结构试验荷载设计 第一节试验加载制度与荷载图式设计 一、 试验加载制度 试验加载制度是指结构试验进行期间控制荷载与加载时间的关系。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等。结构构件的承 载能力和变形性质与其所受荷载作用的时间特征有关。不同性质的试验必须根据试验的 要求制订不同的加载制度。对于结构静力试验一般采用包括预加载、 标准荷载和破坏荷 载等三个阶段的一次单调静力加载。结构抗震静力试验采用控制荷载或变形的低周反复 加载， 而结构拟动力试验则由计算机控制按结构受地震地面运动加