《钢结构实验》指导书
实验课程：《钢结构实验》
实验项目：一、C 型钢梁受弯实验
二、C 型轻钢柱试验
三、材性试验
一、C 型钢梁受弯实验
1．实验目的
了解钢梁受弯实验的一般过程。
学习和掌握有关常用设备仪器的安装和使用方法。
训练拟定检验报告及动手能力。
2．试件、实验设备和仪器
（1）试件—钢桁架
试件跨度3.0m 、2.4m, C 型钢梁是钢结构受弯构件的常见形式，其截面高而窄，侧向刚度（绕y 轴）很弱，构件的破坏往往表现为丧失整体稳定性（侧扭屈曲）或局部失稳，而不像钢筋混凝土梁那样发生材料强度破坏。钢梁的整体稳定性破坏是钢结构设计应考虑的主要问题。钢梁整体稳定性试验目的，是增强同学们对钢梁整体失稳的感性认识，加强对钢梁整体失稳的概念和机理的理解，为进一步学好钢结构理论知识打下扎实的基础。梁丧失整体稳定性试验，是对梁直接进行加载直至发生侧扭屈曲或局部失稳破
图1 桁架加载及测点布置图
（2）实验设备和仪器
手动千斤顶、加载反力架、支座和支墩、压力传感器、静态电阻应变仪及多点接线箱、百分表、磁性表座、表架等。
DH3818 静态电阻应变仪用于测量钢梁上下翼缘板应力，百分表用于测量钢梁的竖向挠度和侧向位移。
（3）试验前的理论工作
在试验前, 同学们必须完成下面的理论分析和计算工作，否则，试验无法进行。 ⑴ 采用图1 的试件, 跨中加荷， 取235MPa （理论强度），计算此试件的极限承载标准值P=？
⑵ 为什么要确定试件材料的实际强度？实际强度如何确定？
3．实验方法及步骤
(1) 检查试件和实验装置，布置仪表，位移计分别布置于下弦节点以及支座中心线上。电阻应变片预先贴好，检查电阻值、接线测量。
（2）加载采用单点集中荷载。加标准荷载的40%，作预载实验，测取读数，检查装置、试件、仪表工作是否正常，然后卸载，及时排除发现的问题。
（3）将仪表重新调整，记取初读数，作好正式加载的准备。
（4）正式加载采用逐级加载，级间间歇时间10分钟左右，试件变形逐级增大后，缓慢加载，直到破坏。
4．实验结果分析
（1）试件属于什么破坏性质？为什么？
（2）用钢结构设计原理中的方法计算设计承载能力理论值。将理论值与实测应变值比较，计算其误差，分析引起误差的可能原因。
二、钢柱轴压试验
1．实验目的
通过钢柱轴心受压实验，认识钢结构设计中的一个重要内容—稳定问题，深入理解轴心受压构件的稳定承载力计算方法、ϕ-λ柱子曲线等。了解钢轴心受压构件的极限承载力，得出其稳定系数，并与设计规范的稳定系数对比。
2．试件、实验设备和仪器
（1）试件采用轻钢材料制作的C 型钢或双肢的C 型钢制作。试件尺寸实地量取。
（2）实验设备和仪器
500吨位压力试验机、静态电阻应变仪、百分表及磁性表座、电阻应变片。
3. 试验装置
试验在压力试验机上进行，试件两端采用铰支座，如下图所示。位移计、应变片测点布置如下：在试件跨中截面布置位移计2个，跨中位移计测量试件跨中水平位移， 两端位移计测量试件的轴向压缩位移、支座转动。在圆钢管试件跨中截面共布置4个应变片。
图2 柱试验示意图
4．试验过程
（1）试验的准备工作十分重要，本次试验要做如下准备工作：
测量试件截面尺寸及长度；
贴应变片并检查；
（2）物理对中
逐级加载至试件计算承载力的10-20%，并读取跨中截面各应变片数值，若相差幅度
（3）加载级别
正式加载时，每级加载大小可根据计算承载力的大小确定，具体数值根据稳定理论计算后确定（试验前请做好试验数据的准备工作）。
加载级别
（4）数据量取
每级荷载到位后稳定3—5分钟，并读取各测点应变数值及位移计数值。
当荷载稳定不能上升，指针反转时，认为构件达到了极限荷载。
（5）破坏模态的观察
当试件接近破坏时，注意仔细观察试件破坏模态及位置，并拍照。
5. 实验结果整理分析
实验完成后整理分析如下实验结果，其中包括：
（1）绘制试件跨中位置的荷载—水平位移曲线。
（2）绘制试件跨中截面荷载-平均应变曲线。
（3）总结各试件极限承载力数值。
（4）分析各试件的破坏模态。
（5）得出各试件的整体稳定系数，与钢结构设计规范比较。
三、钢材性能试验
根据试验规范，加工制作标准材性试验用试件，测量其横截面面积、确定标距。在试验机上安装试件，调试应变仪，正常工作后加载。试验过程中记录应变和相应的拉力值，最后绘制应力和应变曲线。确定抗拉强度、屈服强度、弹性模量、延伸率等。
材性试件已经加工好，请同学们在试验室参考材性试验规范进行截面的测量复核，并记录截面尺寸和标距值，为材性试验做好准备。
《钢结构实验》指导书
实验课程：《钢结构实验》
实验项目：一、C 型钢梁受弯实验
二、C 型轻钢柱试验
三、材性试验
一、C 型钢梁受弯实验
1．实验目的
了解钢梁受弯实验的一般过程。
学习和掌握有关常用设备仪器的安装和使用方法。
训练拟定检验报告及动手能力。
2．试件、实验设备和仪器
（1）试件—钢桁架
试件跨度3.0m 、2.4m, C 型钢梁是钢结构受弯构件的常见形式，其截面高而窄，侧向刚度（绕y 轴）很弱，构件的破坏往往表现为丧失整体稳定性（侧扭屈曲）或局部失稳，而不像钢筋混凝土梁那样发生材料强度破坏。钢梁的整体稳定性破坏是钢结构设计应考虑的主要问题。钢梁整体稳定性试验目的，是增强同学们对钢梁整体失稳的感性认识，加强对钢梁整体失稳的概念和机理的理解，为进一步学好钢结构理论知识打下扎实的基础。梁丧失整体稳定性试验，是对梁直接进行加载直至发生侧扭屈曲或局部失稳破
图1 桁架加载及测点布置图
（2）实验设备和仪器
手动千斤顶、加载反力架、支座和支墩、压力传感器、静态电阻应变仪及多点接线箱、百分表、磁性表座、表架等。
DH3818 静态电阻应变仪用于测量钢梁上下翼缘板应力，百分表用于测量钢梁的竖向挠度和侧向位移。
（3）试验前的理论工作
在试验前, 同学们必须完成下面的理论分析和计算工作，否则，试验无法进行。 ⑴ 采用图1 的试件, 跨中加荷， 取235MPa （理论强度），计算此试件的极限承载标准值P=？
⑵ 为什么要确定试件材料的实际强度？实际强度如何确定？
3．实验方法及步骤
(1) 检查试件和实验装置，布置仪表，位移计分别布置于下弦节点以及支座中心线上。电阻应变片预先贴好，检查电阻值、接线测量。
（2）加载采用单点集中荷载。加标准荷载的40%，作预载实验，测取读数，检查装置、试件、仪表工作是否正常，然后卸载，及时排除发现的问题。
（3）将仪表重新调整，记取初读数，作好正式加载的准备。
（4）正式加载采用逐级加载，级间间歇时间10分钟左右，试件变形逐级增大后，缓慢加载，直到破坏。
4．实验结果分析
（1）试件属于什么破坏性质？为什么？
（2）用钢结构设计原理中的方法计算设计承载能力理论值。将理论值与实测应变值比较，计算其误差，分析引起误差的可能原因。
二、钢柱轴压试验
1．实验目的
通过钢柱轴心受压实验，认识钢结构设计中的一个重要内容—稳定问题，深入理解轴心受压构件的稳定承载力计算方法、ϕ-λ柱子曲线等。了解钢轴心受压构件的极限承载力，得出其稳定系数，并与设计规范的稳定系数对比。
2．试件、实验设备和仪器
（1）试件采用轻钢材料制作的C 型钢或双肢的C 型钢制作。试件尺寸实地量取。
（2）实验设备和仪器
500吨位压力试验机、静态电阻应变仪、百分表及磁性表座、电阻应变片。
3. 试验装置
试验在压力试验机上进行，试件两端采用铰支座，如下图所示。位移计、应变片测点布置如下：在试件跨中截面布置位移计2个，跨中位移计测量试件跨中水平位移， 两端位移计测量试件的轴向压缩位移、支座转动。在圆钢管试件跨中截面共布置4个应变片。
图2 柱试验示意图
4．试验过程
（1）试验的准备工作十分重要，本次试验要做如下准备工作：
测量试件截面尺寸及长度；
贴应变片并检查；
（2）物理对中
逐级加载至试件计算承载力的10-20%，并读取跨中截面各应变片数值，若相差幅度
（3）加载级别
正式加载时，每级加载大小可根据计算承载力的大小确定，具体数值根据稳定理论计算后确定（试验前请做好试验数据的准备工作）。
加载级别
（4）数据量取
每级荷载到位后稳定3—5分钟，并读取各测点应变数值及位移计数值。
当荷载稳定不能上升，指针反转时，认为构件达到了极限荷载。
（5）破坏模态的观察
当试件接近破坏时，注意仔细观察试件破坏模态及位置，并拍照。
5. 实验结果整理分析
实验完成后整理分析如下实验结果，其中包括：
（1）绘制试件跨中位置的荷载—水平位移曲线。
（2）绘制试件跨中截面荷载-平均应变曲线。
（3）总结各试件极限承载力数值。
（4）分析各试件的破坏模态。
（5）得出各试件的整体稳定系数，与钢结构设计规范比较。
三、钢材性能试验
根据试验规范，加工制作标准材性试验用试件，测量其横截面面积、确定标距。在试验机上安装试件，调试应变仪，正常工作后加载。试验过程中记录应变和相应的拉力值，最后绘制应力和应变曲线。确定抗拉强度、屈服强度、弹性模量、延伸率等。
材性试件已经加工好，请同学们在试验室参考材性试验规范进行截面的测量复核，并记录截面尺寸和标距值，为材性试验做好准备。