一、项目背景

　　通过研究混凝土框架结构在地震作用下的最大反应，给出合理的抗震设计方法和抗震构造措施，以减少结构破坏和防止结构倒塌，对框架结构在强震作用下的倒塌演变规律及破坏模式进行研究，对结构抗震设计和最大程度避免震灾具有重要意义。

　　二、测量需求

　　采用相似材料结构模型实验的手段，以钢筋混凝土框架结构为研究对象，通过数字散斑的非接触测量方式，获取强烈地震作用下模型表面的三维全场位移及应变数据。

　　三、测量方案

　　混凝土框架结构作为一种各项异性的材料，通常难以预料其破坏特征，精确的力学性能测试十分重要。数字图像相关（DIC）技术是一种适用于大型结构的位移测量的方法，可用于检测土木工程中大型桥梁、高层建筑等特定对象。采用XTDIC三维全场应变测量系统，可实时采集被大型结构的变形和应变数据，实现从全方位、不同角度观察裂纹的扩展和演化。

　　本次模拟钢筋混凝土框架试验，需综合考虑梁、柱、节点等结构变形对结构体的受力特性影响，结合理论分析、模型实验、数值模拟等手段，对强震作用下框架结构变形特征和抗倒塌性能进行研究，以提高工程结构的稳固性，提升抗震的防灾减灾能力。

　　实验模型与测量内容

　　实验模型为一栋6层3跨的钢筋混凝土办公楼，整体尺寸约6mX4m。实验模型为框架结构并未加设楼板，为避免载荷累积造成安全隐患，采用竖向组合的加载方式。加载装置由2个300t液压千斤顶、2个分配梁、2个100t手动千斤顶等组成。布置多个压力传感器，确保加载过程中可对载荷进行实时监控及实时补偿。实验中采用应变片测量关键点应变，采用数字散斑技术测量全场三维位移及应变数据。

　　将相机架设到合适的测量位置，加载过程中XTDIC系统相机同步采集数据，通过图像匹配、三维重建获取钢筋混凝土框架结构全场变形数据。

　　图：相机架设

　　采集数据分析

　　模拟地震波对模型进行加载，使其依次经历“基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、倒塌”五个震动强度阶段。通过XTDIC系统软件对采集数据计算，输出的三维位移场和应变场。

　　从实验结果可以看出，随着地震波的增大，模型的位移量越大，高度越高位移越大。起初在端部和跨中有轻微弯曲裂缝，随着结构变形增大，裂缝逐渐增大，出现明显的应变集中区域。直至出现大面积混凝土块脱落，本次模拟地震测试实验结束。

　　四、测量方案价值

　　钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式，建筑物的抗震能力和安全性，不仅取决于结构的承载力，还很大程度上取决于其变形性能和动力响应，也就是说，结构的抗震能力是由承载力和变形两者共同决定的。

　　采用XTDIC系统非接触式测量方法对地震作用下结构变形进行测量，可以清晰地记录结构关键位置的变形和裂纹，呈现应力应变集中区域，从而对结构受力变形指标进行快速评估，实验结果有助于优化建筑结构的抗震设计，实现以强有力的框架构造措施来保证延性设计的工程实施。

文章参考：https://www.xtop3d.cn/case_gjhnt.html
国产仪器XTDIC三维全场应变测量分析系统：https://www.xtop3d.cn/product_xtomsoftware.html