建筑结构试验
实验一 电阻应变片的粘贴
一、试验目的
1．了解应变片的选取原则及质量鉴别方法。
2．掌握应变片的粘贴工艺与粘贴技术。
二、试验仪表及工具
三、试验步骤
1．选择应变片
（1）选择应变片的形式和规格时，应注意所测试件的材料性质和试件所处的受力状态。针对匀质材料制成的试件，一般选用普通型小标距应变片；对于非匀质材料制成的试件，应该选用大、中型标距的应变片；试件处于平面应变状态时应选用应变花片。
（2）分选应变片时，首先应对选定的应变片逐片进行外观检查，要求应变片丝删平直，片内无气泡、霉变、锈点等缺陷，否则应以剔除。然后用万用表逐片测定其电阻值，并依据电阻值得大小分组。同一组应变片的阻值偏差不得超过应变仪可调平的允许范围，一般为±0.6Ω
左右。
2．选择粘合剂
粘合剂分为两大类，即胶剂粘合剂和水剂粘合剂。具体选用应视应变片基底材料和试件材质的不同而异。通常要求粘合剂具有足够的抗拉和抗剪强度，蠕变小，绝缘性能好等特点。目前在匀质材料试件上粘贴应变片时，较多地采用氰基丙烯酸类水剂粘合剂，如KH501、KH502快速胶。在混凝土等非匀质材料试件上贴片时，常采用环氧树脂胶。
3．测点表面整理
为了使应变片与测点表面粘贴牢固，测点表面必须清理擦洗干净。对于匀质材料试件的表面，先用工具或化学试剂清除贴片处的漆皮、油污、锈层等污垢，然后用锉刀锉平表面，用80#砂纸初次打磨光洁，再用120#砂纸将表面打磨成与测量方向成450的细斜纹。吹去浮尘后用脱脂棉球蘸上丙酮、甲苯或四氯化碳等溶剂擦洗试件表面，直至棉球不沾灰为止。此后，在试件处理完的表面上画出测点定向标记，等待贴片。
4．应变片的粘贴与干燥
当选用KH502胶粘贴应变片时，应准备薄膜若干片；薄膜材料应不溶解于KH502胶，常用的有聚乙烯薄膜。使用时将聚乙烯薄膜裁成小块，每块面积约为应变片基底面积的三倍左右。贴片时，先在试件表面的定向标记处及应变片基底上分别均匀地涂抹一薄层粘贴胶，稍等片刻胶层即开始发粘，此时迅速将应变片按正确的方向位置贴上，然后取一块聚乙烯薄膜盖在粘贴了的应变片上，用手指稍加压力后，等待干燥。当在混凝土表面贴片时，一般应先用环氧树脂胶作找平层处理，待找平胶层完全固化后再用砂纸打磨光滑，擦净后用502胶水或环氧树脂均可粘贴电阻应变片。
当室温高于15℃和相对湿度低于60%时可采用自然干燥法，干燥时间一般为24～48小时。室温低于15℃或相对湿度大于60%应采用人工干燥法，但是在人工干燥前必须经过8小时自然干燥。人工干燥常用红外线烘烤的方法，且控制烘烤时的温度不得高于60℃，一般烘烤8小时即可达到要求。
5．焊接导线
先在离开应变片引出线3～5mm处粘贴接线片，接线片粘贴牢固后再将引出线焊接与接线片上，最后把测量导线的一端与接线片连接，另一端与应变仪测量桥路连接。
6．应变片的粘贴质量检查
（1）用兆欧表量测应变片的绝缘电阻。静态测量的绝缘电阻应大于200兆欧。
（2）观察应变片的零点漂移。将应变片接入电阻应变仪，三分钟之后观察应变片的零点漂移情况，若漂移小于5μξ认为合格。
（3）检查应变片的稳定性。这时对接入应变仪测量桥路的应变片进行电阻调平，若使用非直流电桥的应变仪时，还需进行电容调平。当电阻电容均调平衡后，用手指接触应变片敏感栅部位，此时应变仪的表头指针将偏离零点；当手指离开后应变仪的表头指针时应该回零，此时则认为该应变片工作稳定。若检查的结果是绝缘电阻低、零点漂移大或工作不稳定时，则说明该应变片测定工作状态不良，该将此应变片铲除重新粘贴。
7．防潮防水处理
如果应变片处于湿度较大的使用环境下，或者应变片贴在试验周期较长的试件上使用时，都需要对应变片采取防潮措施。防潮措施必须在检查应变片粘贴质量合格后马上进行。防潮处理的简便方法是用松香、石蜡或凡士林涂于应变片表面，使测片与空气完全隔离，达到防潮的目的。防水处理一般采用环氧树脂胶遮盖的方法。常
实验二 常用机械式仪表的使用技术
一、试验目的
1．了解各种机械式仪表的构造原理和安装调试方法。
2．掌握机械式仪表的测试方法，熟悉仪表刻度、量程与测量精度的关系，标距与应变的关系。
3．了解结构静力试验的荷载分级方法和加载制度。
二、试验设备与仪器
注：以上为每组实验时的1整套装置。
三、仪表的安装与调试
1、3、4测点百分表2测点为千分表5测点为手持应变仪6
测点为附着式应变仪
1．百分表与千分表
百分表与千分表均用与测量位移和挠度变形。必须将表身固定在磁性表座上，并将磁性表座固定于不动的工作平台上以作为定点，将仪表的测杆与被测试件始终紧密接触以作为动点。安装仪表时，应注意必须使仪表测杆与试件表面垂直，仪表的颈轴夹在表座上的松紧程度要适中，测点表面处处理平整光滑。在测量读数时，表读数应读至最小刻度后再估读一位数，并以mm为单位记录。
2．手持应变仪
使用手持应变仪时，应首先在试件表面上安装标脚，标脚的间距视手持应变仪的标距而定。数据测量时，将仪器的两个插轴安放于标脚的锥形小穴中，注意此时插轴必须与试件表面垂直，然后读取仪表示值。读书方法与百分表、千分表相同。
论建筑结构试验
温
庆
慧
祁县建筑工程公司 二0一三年四月
第二篇：建筑结构总结
建筑结构的基本要求
1.平衡2.稳定3. 承载力：结构的抗力≥结构上的作用效应适用5. 经济：造价＋后期管理、维护费6. 耐久性7. 美观 概括：安全性、适用性、耐久性
§1-2 建筑结构的分类和结构选型
一、建筑结构的分类
（一）按材料分类
- 混凝土结构：素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土；
- 砌体结构：块体材料＋砂浆；
- 钢结构：钢材；
- 木结构：木材。
1.混合结构 砌体结构墙体＋钢筋混凝土楼、屋盖；
2. 排架结构：屋面横梁（屋架）＋柱＋基础
3.框架结构：梁＋柱＋基础
1.梁与柱为刚性连接；
2.底层柱脚与基础顶面固接。
剪力墙：整片的钢筋混凝土墙
4.剪力墙结构：剪力墙与钢筋混凝土楼板、 屋盖整体连接
5、其它形式的结构
? 高层和超高层房屋：
框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、筒体（筒中筒）结构；
? 单层房屋（厂房）：
刚架结构，与排架结构的区别：？
梁与柱刚性连接；
? 单层大跨度房屋屋盖结构：
壳体结构、网架结构、悬索结构等。
二、建筑结构的选型
Ø 建筑结构的分类
? 按层数分：
多层房屋结构≤9层
高层房屋结构≥10层 (或高度大于28m)
? 按承重结构体系分：
混合结构体系
框架结构体系
剪力墙结构体系
（一）混合结构体系
1、定义：墙体、基础等竖向构件采用砌块，楼盖、屋盖等水平构件采用钢筋混凝土的结构。
2、混合结构体系承重方案：
(2)层高和房屋最大高宽比
? 普通砖、多孔砖和小砌块砌体房屋的层高≤3.6m；
? 底部框架-抗震墙房屋的底部以及内框架房屋的层高≤4.5m;
? 多层砌体房屋的最大高宽比：
(3)纵横墙布置及局部尺寸限值
? 优先采用横墙承重或纵横墙共同承重方案；
? 纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续，同一轴线上的窗间墙宜均匀。
? 楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。
4、混合结构房屋的优缺点
优点：
1. 就地取材（砖），利用工业废料；
2. 良好的耐火性和耐久性；
3. 砖砌体结构的保温、隔热性能好，节能明显；
4. 砌体结构美观、舒适；
5. 施工设备、方法简单，易连续施工；
缺点：
1. 砖砌体强度低，限制房屋的层数；
2. 抗震性能差；
3. 砌筑工程量大，施工进度慢。
（二）框架结构体系
1、定义：由梁、柱等构件组成的结构
2、框架结构承重方案：
（二）框架结构体系
1、定义：由梁、柱等构件组成的结构
2、框架结构承重方案：
框架结构体系类型
Ø 全框架结构(框架结构)；
Ø 内框架外墙砌体结构；
Ø 底部框架上部混合结构
4、框架结构体系的适用范围
? 层数：广泛用于6～15层的多层和高层房屋，如学校的教学楼、实验楼、商业大楼、办公楼、医院、高层住宅等(其经济层数为10层左右、房屋的高宽比以5～7为宜)。
? 适宜高度：现浇钢筋混凝土框架结构房屋的适用高度分别为60m(设防烈度6度)、55m(设防烈度7度）、45m(设防烈度8度)和25m(设防烈度9度)。
5、框架结构受力变形特性
6、框架结构的优缺点
优点：
1. 建筑平面布置灵活，可以获得较大的使用空间；
2. 可以获得良好的延性－“延性框架”；
3. 构件易于标准化、定型化；
缺点：
- 梁柱截面惯性矩小，侧向变形大；
- 在地震区，易引起非结构构件的破坏
（三） 剪力墙结构体系
1、定义：利用建筑物墙体作为承受竖向荷载以及抵抗水平荷载的结构
2、剪力墙结构体系的类型
- 剪力墙结构；
- 框架-剪力墙结构；
- 筒体结构;
- 框架-筒体结构
3、剪力墙结构的适用范围
（1）地震区的高层建筑；
（2）10～30层的住宅、宾馆等
4、剪力墙变形特性
在水平荷载作用下，剪力墙如同一巨大悬臂梁，其整体变形为：？变形
5、剪力墙结构的特点
F 优点
- 结构整体性好、刚度大，侧向变形小；
- 可设计为延性结构，抗震性能好；
- 采用大模板、滑升模板等先进施工方法时，施工速度快；
- 可节省砌筑隔断等工程量；
F 缺点：
- 剪力墙间距较小，结构平面布置不灵活；
- 结构自重大
三、高层房屋结构的布置原则
Ø 基本原则：
? 在一个独立的结构单元内，宜使结构平面和侧移刚度均匀对称；
? 尽量减少结构的侧移刚度中心与水平荷载合力中心间的距离——“规则结构”
? 对有抗震设防要求的高层建筑，在结构平面布置和竖向布置时，应考虑下列要求：
(1)平面宜简单、规则、对称，尽量减少偏心；
(2)结构竖向体型应力求规则、均匀，避免有过大的外挑和内缩；
(3)结构沿竖向的侧移刚度变化宜均匀，构件截面由下至上应逐渐减小、不应突变。
四、单层大跨度房屋结构
1．钢筋混凝土单层厂房结构
(1) 排架结构
排架结构承重体系
由屋架(或屋面大梁)、柱、基础组成的横向平面排架(即沿跨度方向排列的排架)，通过屋面板、支撑、吊车梁、连系梁等纵向构件将各横向平面排架联结，构成整体空间结构。
(2)刚架结构
钢筋混凝土刚架结构常作为中小型单层厂房的主体结构。有三铰、两铰及无铰等几种型式，可以做成单跨或多跨结构
(3)拱结构
? 拱：以承受轴压力为主的结构。由于拱的各截面上的内力大致相等，因而拱结构是一种有效的大跨度结构，在桥梁和房屋中都有广泛的应用。
? 拱结构的类型：三铰、双铰、无铰等几种型式。
拱轴线的确定
? 拱轴线常采用抛物线形状。拱的矢高 f 一般为(1/2－1/8)l0；矢高小的拱水平推力大，拱体受力也大；矢高大时则相反，但拱体长度增加。合理选择矢高是设计中的重要问题。
2．其他型式的结构
(1)薄壳结构
以受压力为主的空间受力曲面结构。其曲面厚度很薄(壁厚往往小于曲面主曲率的1/20)。
（2）薄壳结构的类型
①旋转曲面；
②平移曲面；
③直纹曲面。
①旋转曲面
? 平面曲线绕竖轴旋转所形成的曲面
? 典型的旋转曲面：球壳，由圆弧绕竖轴旋转而成。
? 球壳的受力较简单，壳身(壳体)主要承受压力；其边缘构件(支座环)对壳身起箍的作用，约束壳体的变形，承受环向拉力和弯矩(图1-17)。
? 现浇钢筋混凝土球壳，跨度可达100m，壳体厚度可为圆顶曲率半径的1/600，但不小于60mm。
②平移曲面
? 一竖向曲线(母线)沿另一曲线(导线)平行移动时所形成的曲面称为平移曲面。
(2)网架结构
? 网架是由平面桁架衍生出来的空间受力结构。
? 在节点荷载作用下，网架杆件主要承受轴力。
? 网架结构的类型：平板网架和曲面网架。
(3)悬索结构
? 悬索结构：由索网、侧边构件及下部支承结构组成(图1-30)。
? 索网：由多根悬挂于侧边构件上的钢索组成，柔性的悬索(钢索)只受轴心拉力作用，并只能单向受力，其水平拉力 T 与悬索的下垂度 f 成反比(如图) 。
? 侧边构件：用来固定索网的，一般采用钢筋混凝土结构。
? 下部支承结构：一般为立柱或斜撑柱，工程实际中有不少是用拱兼作侧边构件和支承结构。
(4)折板结构
? 折板结构：可视为柱面壳的曲线由内接多边形代替的结构。
? 其计算和组成构造也大致相同。
? 折板的截面形式可以多种多样。
§1-3 课程的任务和特点
一、任务
教：常用材料的力学性能；结构设计方法；并较全面地介绍钢筋混凝土结构构件、砌体结构的设计计算；并对结构布置、结构选型等内容作适当介绍。
学：
1、应具有建筑结构方面的总体知识；
2、掌握多层及高层建筑结构体系的类型、适用范围及其特点并对结构体系的受力变形特点有一定了解；
3、熟练掌握一般结构构件的设计计算。
课程特点
(1)材料的特殊性：混凝土、砌块——“混”字当头；
(2)公式的实验性：经验或半经验公式——注意其适用范围；
(3)设计的规范性：建筑结构构件的设计汁算依据是现行的各种有关国家标准和规范——具有强制性、法制性；
(4)解答的多样性：无论是进行结构布置还是结构构件设计，同一问题往往有多种方案或解答，故需综合考虑多方面因素，以选择较合理的解答——没有最好只有更好。
第二章
一、设计基准期
? 结构设计所采用的荷载统计参数、与时间有关的材料性能取值，都需要选定一个时间参数，即，设计基准期。
? 我国所采用的设计基准期为50年。
设计使用年限：在规定的时期内，房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下不需要进行大修就能按其预定目的使用
注意：设计使用年限不同于设计基准期。
但对于普通房屋和构筑物，设计使用年限和设计基准期均为50年。
§2-2 结构的功能要求、作用和抗力
一、结构的功能要求
(一)安全性
(1)在正常施工和正常使用时，结构能承受可能出现的各种作用；
(2)在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。
整体稳定性：在偶然事件发生时和发生后，建筑结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。
(二)适用性
结构在正常使用时具有良好的工作性能。如受弯构件在正常使用时不出现过大的挠度、裂缝，结构振动等；
? (三) 耐久性
? 耐久性：结构在规定的工作环境下，在预定时期内，其材料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率。
? 从工程概念上讲，就是指在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。
? 对于混凝土结构，其耐久性根据环境类别和设计使用年限进行设计。
? 混凝土结构的环境类别共分为五类，见表2-2。
二、作用和作用效应
(一)作用
1、定义：施加在结构上的集中力或分布力(称为直接作用，即通常所说的荷载)以及引起结构外加变形或约束变形的原因(称为间接作用)；本课程主要涉及直接作用，即荷载。
2、分类：
1）按时间的变异分类
永久作用
可变作用
偶然作用
(1)永久作用：是指在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用，如结构及建筑装修的自重、土壤压力、基础沉降及焊接变形等。
(2)可变作用：是指在设计基准期内其量值随时间而变化．且其变化与平均值相比不可忽略的作用，如楼面活荷载、雪荷载、风荷载等。
(3)偶然作用：是指在设设计基准期内不一定出现，而一且出现其量值很大且持续时间很短的作用，如地震、爆炸、撞击等。
2．按随空间位置的变异分类
? 固定作用：在结构上具有固定分布，如自重；
? 自由作用：在结构上一定范围内可以任意分布，如楼面上的人群荷载、吊车荷载等。
3. 按结构的反应特点分类
? 静态作用: 对结构产生的动力影响可以忽略不计)；一般的结构荷载，如自重、楼面人群荷载、屋面雪荷载等，都可视为静态作用；
? 动态作用：对结构产生的动力影响不可忽略；如地震作用、吊车荷载、设备振动等，则是动态作用。
(二)作用效应
? 定义：由作用引起的结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等，称为作用效应；荷载引起的结构的内力和变形，称为荷载效应。
? 效应的确定：根据结构构件的连接方式(支承情形)、跨度、截面几何特性以及结构上的作用，用材料力学或结构力学方法计算出作用效应：例如，当简支梁的计算跨度为l，荷载为均布荷载q时，则该简支梁的跨中弯距M为？；支座边的剪力为？等。
三、抗力
? 结构或结构构件自身的承载能力
? 影响结构抗力的主要因素：结构的几何参数和所用材料的数量及性能。
? 当作用效应已知，如何确定构件的几何尺寸和材料用量以提供足够的抗力——本课程的重点
§2-3 结构可靠度理论和极限状态设计法
一、结构的可靠性和可靠度
? 结构的可靠性：结构在规定的时间内、在规定的条件下完成预定功能的能力。
——取决于结构的作用和作用效应，也取决于结构的抗力。
? 结构的可靠度：结构在规定的时间内(结构的设计使用年限)、在规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用条件，不考虑人为过失的影响)完成预定功能的概率。
二、结构可靠度理论简介
(一)结构的可靠概率和失效概率
1．结构的功能函数
? 设R为结构抗力，S为作用效应，则用功能函数Z＝R-S来描述结构的工作状态。
? 当Z＞0时，即R＞S，结构可靠；
? 当Z＜0时，即R＜S，结构失效；
? 当Z＝0时，即R＝S，结构处于极限状态.
显然，结构可靠的基本条件：Z≥0。
2．可靠概率和失效概率
? 由于结构抗力R和作用效应S是随机变量，故结构的功能函数Z也是随机变量。
? 假定R和S相互独立并且都服从正态分布，则Z也服从正态分布，其特征值
结构功能函数Z=g（R,S）的概率密度如图
结构的失效概率：
结构的可靠概率：
(二)按可靠指标的设计准则
问题：pf计算十分复杂、困难，以至对大多数工程问题难以实现
可靠指标 b
结构功能函数Z的均值mz与其标准差sz之比