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西安建筑科技大学“结构试验与检测加固”课程教学大纲
英文名称：Experimental and Detection Techniques in Civil Engineering Structures
课程编号：302401
课程类型：学科方向课
学 时：302401 学 分：3.5
适应对象：土木工程专业本科生
先修课程：无
建议教材及参考书：
《土木工程结构试验》 姚谦峰、陈平主编 中国建筑工业出版社 2001年
《建筑物可靠性鉴定和加固》 姚继涛等编 科学出版社 2003年
一、课程的性质、目的和任务
1．课程性质
本课程为土木工程专业的一门专业限选课，是一门具有较强实践性的专业技术课程。
2．课程的目的和任务
本课程的任务是通过理论和实验的教学环节，使学生掌握结构试验、检测鉴定与加固等方面的基本知识和基本技能，并能根据工程设计、施工和科学研究任务的需要，完成一般建筑结构的试验设计与试验规划，能对危旧工程结构进行可靠性检测鉴定与加固设计，并通过一系列实验活动得到初步的实践训练。
二、课程教学内容及要求
第一部分：《土木工程结构试验》
第一章 结构试验概论
内容：工程结构试验的目的与任务，结构试验的分类，工程结构试验设计。
基本要求：
1．了解建筑结构试验的目的、任务和分类；
2．了解本课程与力学、材料和结构等学科的联系，以及如何利用已有专业知识在本课程中综合应用；
3．深入理解结构试验与结构理论的关系以及在发展建筑结构学科中的地位和作用。
重点：工程结构试验的一般程序。
难点：工程结构试验设计。
第二章 结构试验荷载模拟方法
内容：重力模拟荷载，液压模拟荷载，其他加载技术，结构试验荷载支承装置。
基本要求：
1．理解结构试验设计中试件设计、荷载设计和量测设计三个主要部分的内容以及它们之间的相互关系。在试件设计中要注意尺寸效应的影响，要考虑边界条件的模拟和满足试验加载、量测的要求。
2．了解材料的力学性能与结构试验的关系，加载速度与应变速率的关系，以及对材料本构关系的影响。
3． 掌握试验室与现场试验常用的各种试验装置与加载方法，能在结构试验设计中选择和设计加载方案，重点掌握液压加载方法。
4．了解先进的电液伺服加载方法与原理及其在伪静力、拟动力以及模拟地震振动台等试验方法。
重点：重力模拟荷载和液压模拟加载，以及结构试验荷载支承装置设计。
难点：液压模拟加载系统的原理，结构试验荷载支承装置设计。
第三章 结构试验测量技术
内容：应变测量，位移与变形测量，力的测量，裂缝及其他物理量测定。
基本要求：
1．熟练掌握电阻应变片的基本原理与粘贴使用技术；
2．掌握各种电测传感器的工作原理、适用范围以及优缺点，为试验观测设计、仪表选择提供必要的知识准备；
3．了解常用机械仪表的工作原理；
4．了解先进的测试设备与量测技术，如数据采集与处理系统的应用，以及量测技术的发展方向。
重点：应变量测原理与技术，常用力、位移与变形量测仪器的工作原理及技术性能选择。
难点：实用电路与电阻片粘贴量测技术。
第四章 工程结构静载试验
内容：试验前的准备，加荷与量测方案的设计，常见结构构件静载试验，量测数据整理，结构性能检验及评定。
基本要求：
1．熟悉结构试验前的各项准备工作的内容和要求，掌握试验大纲的编制方法；
2．掌握结构静力试验(单调加载)加载制度的设计、加载方案和量测方案的设计；
3．通过基本构件(梁、板、柱)扩大构件(桁架、薄壳、网架)和建筑物整体试验方案的实例介绍，掌握结构静力试验中试验加载和观测设计的一般规律与不同类型结构试验的特殊问题；
4．掌握常用结构构件量测数据的整理分析方法；
5．掌握对预制构配件结构性能的检验与评定方法。
重点：加荷与量测方案的设计、常用量测数据整理、预制构配件性能检验及评定。
难点：荷载方案与量测方案设计。
第五章 结构动力试验
内容：动载试验荷载模拟技术，动载试验量测仪器，结构动力特性测定，结构动力反应测定，结构疲劳试验，结构抗震试验介绍。
基本要求：
1．熟悉结构动力试验常用的荷载模拟技术；
2．熟悉动载试验量测仪器的工作原理及技术指标；
3．掌握结构动力特性的各种测试方法；
4．掌握结构动力反应的各种测试方法；
5．了解地震模拟振动台试验、强震观测和人工爆破模拟地震试验等；
6. 了解结构疲劳试验的方法。
重点：结构动力特性与动力反应的各种测试方法；
难点：动测仪器的工作原理技术指标、动测结果分析。
第二部分：《土木工程结构检测鉴定与加固》
第一章 绪论
内容：建筑维修改造业的发展概况，建筑物的可靠性工程，鉴定方法和相关技术的发展。
基本要求：
1．了解我国建筑维修改造业的发展概况；
2．了解建筑物的可靠性工程的构成。
3．了解目前鉴定方法和相关技术的发展概况。
重点：建筑物的可靠性工程，鉴定方法和相关技术的发展。
难点：建筑物的可靠性工程。
第二章 结构可靠性基本理论
内容：可靠度的基本概念，结构可靠性设计，结构体系可靠性。
基本要求：
1．掌握可靠度的基本概念；
2．熟练掌握结构可靠性的设计原理；
3．熟悉结构体系可靠性失效准则和失效模式；
4．了解结构体系可靠性的分析方法。
重点：结构可靠性的概念与结构可靠性设计原理。
难点：结构体系的可靠性及可靠性失效分析方法。
第三章 建筑物可靠性鉴定
内容：可靠性鉴定的基本思想，鉴定程序，评定体系，结构分析和构件校核，地基基础安全性、适用性的评定，上部结构安全性、适用性的评定，维护系统适用性的评定，鉴定单元可靠性的综合评定。
基本要求：
1．熟悉建筑结构可靠性鉴定程序；
2．掌握我国工业及民用建筑可靠性鉴定的评定体系；
3．了解结构分析与构件校核的方法；
4．能够根据调查与分析结果，熟练地分别对地基基础、上部结构以及维护系统的安全性适用性进行正确评定，从而对结构整体进行综合的可靠性鉴定。
重点：建筑结构可靠性鉴定程序、评定体系与评定方法。
难点：结构可靠性评定体系。
第四章 建筑物和其使用条件的调查
内容：调查步骤和途径，使用条件的调查，建筑物地基的勘探，建筑物变形的观测，结构动力特性和反应的测试。
基本要求：
1．了解对建筑物调查步骤和途径；
2．掌握对建筑物使用条件的调查，掌握对建筑物地基的勘探和建筑物变形的观测；
3．能应用前面已学习过的方法与技术对建筑物的动力特性和动力反应进行测试。
重点：掌握对建筑物使用条件的调查内容与方法，熟悉对建筑物地基的勘探和建筑物变形的观测；能对建筑物的动力特性和动力反应进行试验测试。
难点：建筑物地基的勘探和建筑物变形的测试；建筑物的动力特性和动力反应测试结果分析。
第五章 混凝土构件的检测
内容：对混凝土构件检测的主要特点和检测内容，混凝土和钢筋材料强度的检测，施工偏差与缺陷的检测，构件损伤的检测，结构性能检验和工作应力测试。
基本要求：
1．了解对混凝土构件检测的主要特点和检测内容；
2．掌握对混凝土强度的无破损检测技术和取芯测强技术，熟悉钢筋强度测试技术；
3．掌握对混凝土构件内部缺陷、混凝土腐蚀、钢筋锈蚀的检测技术；
4．熟悉对结构构件性能和工作应力的测试检验方法；
5．了解对混凝土构件构造的检测。
重点： 掌握对混凝土及钢筋材料强度的各种无破损检测技术，掌握对混凝土构件内部缺陷、混凝土腐蚀、钢筋锈蚀的检测技术；
难点：混凝土构件内部缺陷、混凝土腐蚀、钢筋锈蚀的检测技术。
第六章 钢结构构检测技术
内容：对钢构件检测的主要特点和检测内容，钢材性能的检测，质量缺陷和损伤的检测，结构变形和振动的检测，钢结构构造的检测。
基本要求：
1．了解对钢结构检测的主要特点和检测内容；
2．掌握钢材性能的试验方法和钢材强度的无破损检测技术；
3．掌握对焊接质量缺陷、螺栓连接缺陷及构件局部损伤破坏的检测；
4．熟悉对结构变形和振动的检测方法；
5．了解对钢结构构造的检测。
重点：钢材强度的无破损检测、焊接质量缺陷、螺栓连接缺陷及构件局部损伤破坏的检测
难点：钢结构质量缺陷和损伤的检测。
第七章 砌体构件的检测
内容：对砌体构件检测的主要特点和检测内容，砌体强度的测试，缺陷与损伤的检测，构造的检测。
基本要求：
1．了解对砌体结构检测的主要特点和检测内容；
2．掌握砌体强度的各类原位测试检验方法；
3．熟悉对砌体砌筑质量缺陷和裂缝的检测；
4．了解对砌体结构构造的检测。
重点：砌体强度的各类原位测试检验方法，砌体砌筑质量缺陷和裂缝的检测技术。
难点：原位轴压法和扁顶法；砌体结构裂缝受力分析。
第八章 建筑物的维修和加固
内容：基本原则与方法，增大截面法，外包钢法，预应力加固法，粘钢法，粘贴碳纤维法，增设支点法，裂缝修补。
基本要求：
1．了解建筑物维修加固的基本原则与方法；
2．掌握各类加固技术如增大截面法、外包钢法、预应力加固法、粘钢法、粘贴碳纤维法、增设支点法的设计方法；
3．了解现有的裂缝修补技术。
重点：掌握各类加固技术如增大截面法、外包钢法、预应力加固法、粘钢法、粘贴碳纤维法、增设支点法等的设计方法；
难点：预应力加固法和增设支点法。
三、课程教学的基本要求
1．课堂讲授：
教学方法采用课堂讲授与课件和实验相结合，课堂讲授占48学时，附以12学时的必修试验实践及18学时的开放选修性试验实践。
2．作业方面：
钢筋混凝土简支梁受弯或受剪承载力试验方案设计；
（1）试算：试验荷载计算、各阶段的荷载大小值、相应荷载下的裂缝宽度、挠度等计算。
（2）加荷方案设计：设计加荷系统，对选用设备进行验算，加荷程序。
（3）观察方案设计：测点布置、量测内容、仪表选择(按精度要求选)。
（4）规划试验后的数据处理，绘制试验曲线，结果分析。
3．考核方式：
成绩以作业与教学实验相结合综合评定，其中作业及平时课堂表现占总成绩的60%，实验操作及实验报告占总成绩40%左右。
四、实践教学环节
结构实验是本课程的重要组成部分，是巩固、掌握结构试验、检测鉴定与加固等方面的基本知识和基本技能，培养学生独立操作、观察、和综合分析，撰写实验报告等多方面能力的重要环节。在课程讲授期间，利用课外时间进行12学时的试验实践环节，试验内容如下：
1. 电阻应变片的粘贴技术 1学时；
2. 常用机械式仪表的使用技术 2学时；
3. 电阻应变仪的测量技术 2学时；
4. 钢筋混凝土简支梁受弯破坏试验 3学时；
5. 结构动力特性测试技术 2学时；
6. 回弹法检测混凝土强度技术 1学时；
7. 超声波法检测混凝土裂缝深度技术 1学时；
8. 建（构）筑物动力特性现场实测技术 8学时；
9. 结构模型设计制作与小型检测装置开发 8学时；
10. 结构构件抗震性能试验 2学时；
其中前7项试验为课程必修试验，后3项为开放性、设计性试验，是计划实践课时之外的选修实践教学课时。
实验部分的基本要求：
1.掌握电阻应变片的粘贴选择与技术。
2.掌握各种机械式仪表的安装与测量方法。
3.掌握电阻应变仪测量桥路的基本原理与测量技术。
4.熟悉受弯构件试验的加荷方案和观测方案设计，学会正确的测量、记录和处理数据方法。
5.学会用自由振动和强迫振动法测定结构的固有频率。
6.掌握结构的无破损检测技术。
7.了解大型结构抗震科学试验研究的方法；
制定者：王泽军
审定者：王社良 批准者：姚继涛 校对者：王社良
制定日期：2004年10月
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