结构与抗震实验室特色与亮点

一、综合、设计性实验效果
    1、“钢筋混凝土简支梁受弯破坏试验”实验课程中最能体现专业特色的试验项目，为此将每班分为两组，特制作二根混凝土梁试件，以保证同时开设两组实验。为了便于学生自己动手完成整个试验任务，试验室为该项配备了目前最先进的TDS-602型数据自动采集仪、以及二套自行设计制作的专用加载装置。通过该项实验使本科生了解并掌握了钢筋混凝土受弯构件从开始加载、开裂、钢筋屈服、直至破坏的全过程，同时培养了学生们解决实际问题和分析问题的能力，增强他们的科研意识与热情。该项实验既是一个设计性试验、又是一个综合性试验。其设计性体现在学生必须根据实验目的自行完成试件的开裂荷载、屈服荷载、极限承载力、挠曲变形等参数的计算，自己规划对受弯构件实行加载制度、测试方案、参加实验人员分工与组织等设计，并对实验数据自己选择分析表现方法，独立完成试验报告。其综合性体现在学生在完成本项试验任务的过程中，必须要应用到结构力学、材料力学、钢筋混凝土、结构试验以及其它方面的知识。
    2、“结构动力特性测试”是培养学生们掌握结构动力特性、动力反应测试及了解结构抗震的一项重要实验，多年来一直采用0.6m×0.4m的电磁振动台进行演示性实验，试验模型很小，直观性很差。从去年开始我们对该项实验进行了改革，利用从日本引进的2m×2.2m液压伺服振动台进行“结构动力反应试验”，试验模型可达1:6的四层框架结构，可用计算机进行自动控制，将正弦波或地震波输入振动台，真实地再现地震对结构物的危害作用，使学生非常直观地看到结构物的动态特性、共振现象及结构物震害破坏过程。在试验课中还给学生们介绍在本振动台上进行过的模型试验情况：其中有34层1:41.6广州天秀大厦有机玻璃试验模型、上海宝钢1:36.5煤气柜模型、西安交大1:6底框砖混住宅房屋模型等，使学生们对实际工程中不同结构在地震荷载作用下的破坏形态有了初步认识，以求取得了良好的实验教学效果。
    从2004年开始实验室将这项教学试验开拓成一个综合、设计、开放性试验，命名为“建（构）筑物动力特性现场实测技术”，鼓励学生在掌握了上述试验基本技能以后，自选校园周围的任一栋高层建筑或构筑物为试验对象，自行设计动力特性测试方案，自行利用实验室的教学仪器完成对该建筑物的现场测试、采集分析与处理测试数据、最终完成研究分析报告的撰写。目前该项实验已经开展过两次，学生对此抱有极大的兴趣和热情，报名参加特别踊跃，限于设备、人员及场地等条件，今年完成了5组学生的实验任务，取得了良好的效果。
    3、“结构模型设计制作与小型检测装置开发”是为本科生开设的一项自主创新性实验，要求学生根据自己的兴趣，自主设计一个结构小模型或一个结构试验小测试设备、装置等，然后利用开放实验室的设备，自行完成对自己的创意进行结构试验检验，从而不断改进、完善，以最终实现预定的目标。这项试验面向各学科各年级的本科生开放，以激发学生的自主创新意识。
    2005年实验室指导的我校大学生代表队，首次参加全国大学生结构模型设计与实验竞赛，结果取得了2个全国三等奖的优异成绩。受这次活动的启发，萌发了结构与抗震实验室建立我校首批大学生创新性实验基地建设的构想，并很快得到了学校的支持，已批准立项的结构模型设计制作与小型检测装置开发项目，面向全校土木工程及信控工程两个专业的本科生开放，得到了广大学生的积极响应，目前实验工作正按计划展开。
    4、“结构构件抗震试验演示”是实验教学环节中的选修项目。为了充分发挥实验室的优势，结合结构试验与检测课程课堂教学，适时组织学生观摩结构与抗震实验室正在进行的国家或地方科研试验项目大型结构与抗震试验，以激发调动学生的学习热情，培养科学研究的能力。
    5、大学生参加科研试验：针对参加毕业论文的学生，要求全面参加指导教师研究课题的试验工作，与硕士研究生一起进行研究论文试验的准备、试验、以及试验结果的整理分析。
    之外，每年在实验室还要完成大量的科学研究试验及对外服务性试验，多数试验属于大型及特大型试验，在国内外难以看到。为此，实验室面向全校的学生开放，欢迎感兴趣的同学们前来参观学习，更鼓励广大高年级学生广泛参与教授们的科学研究项目，积极并及早地参与科研实践活动，以提高和锻炼自身的能力，为国家和社会服务。
二、实验技术及试验装置的研究与开发：
    为了确保该项试验真正成为设计性及综合性试验，还需要对加载装置进行设计及改进，需要对试验控制系统进一步开发。这方面实验室已开展了大量的工作，取得了不少成功的经验及非常实用的研究成果：主要内容如下
    1、钢筋混凝土梁试验装置开发
    钢筋混凝土构件试验受力性能试验是为结构工程专业本科生所开的一项综合性试验项目。为使本科生熟练掌握结构试验方法，全面提高教学质量，试验室开发了一套新型钢筋混凝土梁试验装置。
    该项研究产品除了解决了我校自己教学及科研实用外，还受国内众多兄弟院校所青睐，三年来已为西安交通大学、北京建筑工程学院、河南理工大学、西北农林科技大学、杨凌职业技术学院等院校制作加工了9套，用户反应很好，目前该项目专利正在申报中。
    2、杠杆放大式稳压试验装置
    结合几十年来结构试验经验总结，自主设计研发了“杠杆放大式稳压试验装置”。该套设备解决了大吨位竖向荷载下结构试验的稳压问题难题，使用方便，性能可靠。目前已给长安大学结构实验室及西安交通大学实验室加工了多套。
    3、锤击法多质点结构动力特性模态分析试验开发
    在单质点结构动力特性试验的基础上，开发捶击法多质点结构动力特性模态分析试验，不但可以使学生掌握多质点结构动力特性模态分析试验技术，同时也可验证书本上学到的结构动力学理论知识。自行设计制作的钢结构多质点结构试验模型具有如下特点：① 能反映地震荷载作用下多质点结构动力特性； ② 试验模型的材料和模型结构的物理性能稳定；③ 模型的各节点连接符合结构力学计算简图，便于学生理论计算和验证。该项技术已在本科生教学实验中使用，效果良好。
    4、锚具静载锚固性能计算机联机试验系统开发
    预应力技术在桥梁、高等级公路、大型场馆等工程中的应用日益广泛。相应的预应力筋力学性能试验和预应力筋用锚具静载锚固性能试验，已成为我校土木学院道桥专业和结构工程专业本科生必须掌握的一门重要专业技能。该项目结合2003年结构实验室购置的1000吨预应力筋用锚具张拉试验机，开发了基于微机控制的计算机—锚具张拉试验机的联机试验系统，对提升该设备的技术水平，使学生深入掌握预应力筋用锚具静载锚固性能试验的基本方法，直观地了解此类试验的全过程有着重要意义。
    5、教务处实验室信息数据库管理系统开发
    目前校管理部门使用了由北京化工大学开发编制的办公自动化管理程序，该程序不能完全满足不同对象的使用目的和功能，且各基层实验室也不可能都花费较大资金购买此产品，各实验室与教务处主管部门的信息通道不畅。为此，根据校教务处建议提出本项目，开发一套适用于教务处及各实验室管理的信息数据库管理系统，既可方便各实验室的管理工作，也可使学校教务处统一管理各实验室的工作水平更上层楼。该项目已取得一些进展，目前已在我实验室投入使用。
    6、结构试验机联机实验系统开发
    该课题以新开发的微机-伺服结构机联机实验系统，相继完成了上海市建委《异型柱小型混凝土空心砌块12层1:3模型抗震试验》；华北电力设计院《大型火电厂纵向框架抗震性能试验》；西建大《密肋式三层框架结构抗震性能试验》；乌鲁木齐市建委《钢筋混凝土空心剪力墙结构1：2.8房屋拟动力试验研究》；国家电力总公司《大型火力发电厂主厂房框排架拟动力试验研究》等重大课题。实践证明，该系统具备联机系统的所有功能， 操作方便、可靠性高，效果良好。结构试验机联机实验系统的开发研究成功，不仅保证了我校工程结构大型试验研究的顺利进行, 而且全新的软、硬操作平台和用户界面为今后进一步开发联机试验系统奠定了基础。