結(jié)構(gòu)檢測與加固工程結(jié)構(gòu)抗震靜載檢測

1、工程結(jié)構(gòu)抗震靜載檢測工程結(jié)構(gòu)抗震靜載檢測 建筑物的抗震鑒定建筑物的抗震鑒定結(jié)構(gòu)的抗震檢測結(jié)構(gòu)的抗震檢測擬動力檢測方法擬動力檢測方法 偽靜力檢測方法偽靜力檢測方法工程結(jié)構(gòu)抗震性能及能力評定工程結(jié)構(gòu)抗震性能及能力評定 建筑物的抗震鑒定建筑物的抗震鑒定 1) 第一級鑒定 以宏觀控制和構(gòu)造鑒定為主進行綜合評價。2）第二級鑒定 以抗震驗算為主結(jié)合構(gòu)造影響進行綜合評價。第二級鑒定是在第一級鑒定的基礎(chǔ)上進行的，通過一級鑒定確定結(jié)構(gòu)的體系影響系數(shù)和局部影響系數(shù)，并據(jù)此計算結(jié)構(gòu)綜合抗震能力指數(shù)。當結(jié)構(gòu)的承載力較高時，可適當放寬某些構(gòu)造要求；或者，當抗震構(gòu)造良好時，承載力的要求可以酌情降低。 結(jié)構(gòu)的抗震檢測結(jié)構(gòu)的

2、抗震檢測 評定結(jié)構(gòu)綜合抗震能力，通常以資料收集分析和現(xiàn)場常規(guī)檢測為基礎(chǔ)，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范予以確定。但對于某些特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、連接構(gòu)造或新型建材，其抗震能力需進行針對性的檢測鑒定后再分析評價，進行工程結(jié)構(gòu)抗震檢測的目的就是為了協(xié)助確定結(jié)構(gòu)的抗震能力，為現(xiàn)有建筑的抗震鑒定和抗震加固提供依據(jù)。 1 1 偽靜力檢測方法偽靜力檢測方法 偽靜力試驗方法是目前研究結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能應(yīng)用最廣泛的試驗方法。它是采用一定的載荷控制或變形控制對試件進行低周反復(fù)加載，使試件從彈性階段直到破壞的一種試驗。所謂偽靜力，是指試驗時加載速率很低，從而應(yīng)變速率的影響可以忽略，因此，偽靜力試驗設(shè)備比較簡單，試件費用也比較低，且在試驗過程中

3、可以停下來仔細觀察試件的變形和破壞現(xiàn)象，獲取最明確和清晰的破壞概念，最大限度地利用試件提供的各種信息，例如承載力、剛度、變形能力、耗能能力和損傷特征等，它幾乎可以應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗震性能研究。經(jīng)濟實用是偽靜力試驗的突出優(yōu)點，但由于不能反映實際地震時材料應(yīng)變速率的影響，因此它不能模擬結(jié)構(gòu)在實際地震作用下的反應(yīng)。 圖 4.1 典型的偽靜力試驗加載系統(tǒng) 2 2 加載制度加載制度 (a) 變幅加載 周數(shù) 位移 (b) 等幅加載 周數(shù) 位移 (c) 混合變幅加載 周數(shù) 位移 圖 4.3 位移控制的加載規(guī)則 (1) 位移控制加載2.1 單向反復(fù)加載制度 : 圖 4.4 力控制加載規(guī)則 周數(shù) 力

4、(3) 力-位移混合控制加載這種方法首先是以力控制進行加載，當試件達到屈服狀態(tài)時改用位移控制。建筑抗震試驗方法規(guī)程（JGJ 10196）規(guī)定：試件屈服前，應(yīng)采用載荷控制并分級加載，接近開裂和屈服荷載前減少級差加載；試件屈服后應(yīng)采用變形控制，變形值應(yīng)取屈服試件的最大位移值，并以該位移的倍數(shù)為級差進行控制加載；施加反復(fù)荷載的次數(shù)應(yīng)根據(jù)試驗?zāi)康拇_定，屈服前每級荷載可反復(fù)一次，屈服以后宜反復(fù)三次。 (2)力控制加載 (a) X 軸 不 加 載 ， Y 軸 反 復(fù) 加 載 圖 4.5 雙 向 低 周 反 復(fù) 加 載 制 度 (b) X 軸 加 載 后 保 持 恒 載 ， Y 軸 反 復(fù) 加 載 (c)

5、X 軸 ， Y 軸 先 后 反 復(fù) 加 載 X Y X Y X Y (d) X， Y 軸 交 替 反 復(fù) 加 載 X Y (e) 8 字 形 加 載 X Y (f) 方 形 加 載 Y X (h) 環(huán) 形 加 載 X Y (i)梭 形 加 載 (g) 菱 形 加 載 X Y 2.2 2.2 雙雙向向反反復(fù)復(fù)加加載載制制度度 擬動力試驗又稱為計算機-加載器聯(lián)機試驗，它將計算機的計算和控制與結(jié)構(gòu)試驗有機地結(jié)合在一起，即由給定的地震加速度曲線通過計算機進行非線性的動力分析，將計算所得的位移作為輸入數(shù)據(jù)控制加載器對結(jié)構(gòu)進行加載，從而能在靜力試驗臺上實現(xiàn)實時模擬地震反應(yīng)的一種試驗方法。雖然擬動力試驗的加

6、載過程是擬靜力的，但它與偽靜力試驗方法有本質(zhì)的區(qū)別：偽靜力試驗的每一步的加載目標（位移或力）是已知的，而擬動力試驗的每一步加載目標是由上一步的測量和計算結(jié)果通過基于被試結(jié)構(gòu)的離散動力方程而建立的遞推公式得到的。因此，擬動力試驗不需要事先假定結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力特性，可由計算機來完成非線性地震反應(yīng)微分方程的求解，而恢復(fù)力值則通過直接測量作用在試驗對象上加載器的荷載值得到。1 擬動力檢測方法 用線性數(shù)學(xué)模型 表示恢復(fù)力特性 R(M) X() 0XMRXCXM 或 0XMRXM R2 R1 X2 X2 R(X) 或 k(X) R(X) 由計算機解方程 由計算機記憶 A.計算機分析 B.擬動力試驗 加載試驗

7、X(t) X 圖 4.8 計算機分析和聯(lián)機試驗原理 (1) 在計算機系統(tǒng)中輸入地震地面運動加速度時程曲線； (2) 把n時刻的地震加速度值代入運動方程，解出n時刻地震反應(yīng)位移Xn；(3) 由計算機控制電液伺服加載器，并將Xn施加到結(jié)構(gòu)上，實現(xiàn)這一步的地震反應(yīng)；(4) 量測此時試驗結(jié)構(gòu)的反力Fn，并代入運動方程，按地震反應(yīng)過程的加速度進行n1時刻的位移Xn1的計算，量測試驗結(jié)構(gòu)的反力Fn1;(5) 重復(fù)上述步驟，連續(xù)進行加載試驗，直到試驗結(jié)束。 2 擬動力試驗的工作流程1 1 抗震性能和抗震能力的區(qū)別抗震性能和抗震能力的區(qū)別 抗震性能和抗震能力既有聯(lián)系又有區(qū)別。不論分析結(jié)構(gòu)的抗震性能或抗震能力，

8、都需要在試驗結(jié)束后，通過獲得的數(shù)據(jù)和破壞現(xiàn)象研究下列問題：強度、抗裂度、變形能力、耗能能力、剛度和破壞機制。但是，抗震性能和抗震能力還有其特殊的命題：抗震性能主要研究構(gòu)件性能，特別是不同構(gòu)件間性能的比較；而抗震能力強調(diào)的是結(jié)構(gòu)體系能抵御多大的地震。 2 2 結(jié)構(gòu)抗震性能的分析結(jié)構(gòu)抗震性能的分析 (1) 屈服荷載和屈服變形 屈服荷載為試件在荷載稍有增加而變形有較大增長時所能承受的最小荷載，與其相對應(yīng)的變形為屈服變形。對混凝土構(gòu)件而言，系指受拉主筋應(yīng)力屈服時的荷載與相應(yīng)變形。(2) 極限荷載: 試件所能承受的最大荷載。(3) 破損荷載和極限變形: 在試驗過程中，試件達到極限荷載后，出現(xiàn)較大變形，但

9、仍有可能修復(fù)時所對應(yīng)的荷載值稱為破損荷載。 (4) 骨架曲線:在低周反復(fù)荷載試驗中，應(yīng)取荷載-位移曲線各級第一循環(huán)的峰點（回載頂點）連接起來的包絡(luò)線作為骨架曲線骨架曲線在研究非線性地震反應(yīng)時，反映了每次循環(huán)的荷載-位移曲線達到最大峰點的軌跡，反映了試件的抗裂度、承載力和延性特征。(5) 延性系數(shù):延性系數(shù)是體現(xiàn)試件塑性變形能力的一個指標，反映了結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能的好壞， (6) 退化率:退化率反映試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力隨反復(fù)加載次數(shù)增加而降低的指標。當研究承載力退化時，用承載力降低系數(shù)表示退化率并按下式計算：3 3 結(jié)構(gòu)抗震能力的評定結(jié)構(gòu)抗震能力的評定 3.1. 通過偽靜力試驗方法評定抗震能力通過偽靜

10、力試驗方法評定抗震能力以偽靜力試驗數(shù)據(jù)和抗震性能分析為基礎(chǔ)進行的抗震能力評定，通常采用通過地震反應(yīng)分析綜合評價法，其主要步驟如下：(1) 通過實地測量或系統(tǒng)識別建立力學(xué)計算模型；(2) 通過周期性靜力試驗，確定恢復(fù)力模型； (3) 選擇與場地相接近地地震記錄或按規(guī)范反應(yīng)譜反造地人工地震波進行多波輸入計算并按規(guī)范說明提出地與烈度相應(yīng)地地面運動加速度峰值取值； (4) 分析結(jié)構(gòu)在最大反應(yīng)情況下處于何種結(jié)構(gòu)狀態(tài)：未開裂，一般開裂或嚴重開裂等，然后綜合評定其抗震能力。 3.2. 通過擬動力試驗方法評定抗震能力通過擬動力試驗方法評定抗震能力 工程結(jié)構(gòu)動載檢測動荷載動荷載特性的特性的測定測定 工程結(jié)工程結(jié)

11、構(gòu)自振構(gòu)自振特性的特性的測定測定 工程結(jié)工程結(jié)構(gòu)動力構(gòu)動力反應(yīng)的反應(yīng)的測定測定 動荷載除了它的大小、方向或位置隨時間的變化而改變的特點外，它還有如下的特點：其一是，動荷載作用于結(jié)構(gòu)時，結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)與結(jié)構(gòu)自振特性密切相關(guān)。不同的結(jié)構(gòu)自振特性，雖然是同樣的動荷載，其反應(yīng)是不相同的；其二是，動荷載所產(chǎn)生的效應(yīng)有時遠大于相應(yīng)的靜力效應(yīng)，甚至一個并不大的動荷載就能使結(jié)構(gòu)造成嚴重的破壞。因此，在對結(jié)構(gòu)進行動力分析時，尤其對結(jié)構(gòu)進行減震、隔震設(shè)計時，認識及掌握動荷載的特性是十分必要。一般說來，動荷載特性包括動荷載的作用力的大小、方向、頻率及其作用規(guī)律等。 結(jié)構(gòu)自振特性又稱之為結(jié)構(gòu)動力特性。結(jié)構(gòu)自振特性主要包括三個參數(shù)：(1) 自振頻率（或周期）；(2) 阻尼（阻尼比）；(3)振型。 檢測方法：自由振動法，共振法，脈動法在大量的生產(chǎn)鑒定性試驗中，往往需要鑒定該結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的動力反應(yīng)是否符合所規(guī)定的某種動參數(shù)指標的要求，以便采取某種措施以抵御或減緩動力反應(yīng)。在科學(xué)研究性試驗中，也往往要研究結(jié)構(gòu)在某種動荷載作用下的動力反應(yīng)。所以，在生產(chǎn)與科研中，均要求對結(jié)構(gòu)進行動力反應(yīng)的測試。例如工業(yè)廠房在動力機械設(shè)備作用下的振動情況；橋梁在