钢结构抗压性能检测实验步骤

钢结构因强度高、自重轻等特点广泛应用于建筑工程，其抗压性能直接关系结构安全。钢结构抗压性能检测实验通过模拟实际受力环境，测定构件在轴向压力下的承载能力、变形特性等指标，是确保钢结构设计合理性与施工质量的重要环节。本文将详细拆解实验的完整步骤，为相关检测工作提供实操指引。

实验前期准备

实验前期准备是保证结果准确性的基础，首先需根据检测目的选取试样。试样应从实际工程构件中截取，或按《建筑结构检测技术标准》（GB/T 50344-2019）等规范制备，确保尺寸与实际构件一致——通常选取轴心受压标准试样（如矩形、工字形截面钢柱，长度需满足长细比要求）。

试样制备需用机械切割，避免热加工影响钢材性能。切割后端部需平整，端面与轴线垂直度误差≤0.5°，确保加载力线与试样轴线重合。

同时需准备实验设备：包括量程覆盖试样预估极限承载力1.5-2倍的液压万能试验机、精度0.01mm的位移传感器、游标卡尺、水准仪、力矩扳手等。

实验前需校准设备：液压万能试验机需经法定计量检定，力值误差≤±1%；位移传感器用标准量块校准零点；游标卡尺检查刻度清晰度，避免测量误差。

最后准备实验记录表格，涵盖试样编号、材质、尺寸、设备编号、环境温度等基础信息，便于后续数据整理。

试样尺寸与外观检查

试样制备完成后，先用游标卡尺测量截面尺寸——矩形截面测宽度、高度，工字形截面测翼缘宽度/厚度、腹板高度/厚度，每个尺寸测3个位置取平均，偏差≤±1mm。

测量试样长度（两加载端面间距），精度至1mm，计算长细比（λ=计算长度/截面回转半径），确保λ在30-100之间（模拟实际受压状态）。

外观检查需关注表面缺陷：用肉眼或放大镜看是否有裂纹、凹痕、锈蚀——深度超钢材厚度10%的凹痕、长度＞50mm的裂纹需更换试样；焊接试样检查焊缝，不得有气孔、夹渣、未焊透，焊缝余高≤2mm。

尺寸与外观不符合要求的试样需重新制备，确保实验样本有效。

实验设备安装与调试

将液压万能试验机安装在水平稳固地面，清理上下压板杂物，保证表面平整。

安装位移传感器：矩形截面试样在四个侧面中点装传感器，工字形截面在翼缘与腹板交接处装，用磁性底座固定，避免加载时松动；力值传感器与试验机主机连接，零点校准至无载荷时显示0。

调试加载速率：按标准控制在0.5-2mm/min，启动试验机观察速率稳定性，波动时调整液压阀。

检查线路连接：位移、力值传感器与数据采集系统线路需牢固，启动系统测试信号是否正常，确保数据实时传输。

试样的对中与固定

将试样放试验机下压板中心，肉眼初步对中；用水准仪测垂直度，偏差＞0.5°时调整试样位置或垫≤1mm薄钢板，直至符合要求。

缓慢下降上压板至与试样上端面接触，保持压力均匀；铰接试样需在上下压板与试样间放球形铰支座，固定试样用夹具或螺栓，力矩扳手按设计扭矩拧紧，避免滑动。

固定后再次检查垂直度，确保加载时力线与试样轴线重合。

预加载测试

预加载目的是消除残余应力、检查设备状态，荷载取预估极限承载力的10%-20%，速率0.2mm/min。

加载至预加载荷后保持1-2分钟，观察试样有无异常变形或响声；卸载至零，看回弹量——≤预加载变形5%说明残余应力消除，过大则重复预加载1-2次。

预加载后检查设备：位移传感器是否松动、试样是否偏移、力值传感器是否正常，异常需重新调整。

正式加载过程控制

按0.5-2mm/min速率正式加载，保持稳定；弹性阶段（力-位移线性）每增10kN记录位移，塑性阶段（力增长放缓、位移加快）每增5kN记录。

荷载达预估极限承载力80%时，改自动加载为手动，每次增量≤2%，精确控制避免突然破坏。

观察试样表面：出现屈服线、鼓曲、裂纹时记录荷载与位移；荷载达峰值后下降或试样整体失稳（弯曲变形＞长度1%），停止加载，峰值荷载为极限抗压承载力。

关键参数实时监测

实时监测轴向力值（力值传感器读取，更新频率≥1Hz）、轴向变形（取多个位移传感器平均值，差异＞10%时检查传感器或偏载）、侧向位移（长细比＞50时测中部侧向变形，＞长度0.5%时记失稳荷载）。

如需测应变，在试样关键部位（截面重心、翼缘边缘）贴电阻应变片，清理表面油污确保粘贴紧密，应变仪读取数据。

数据用采集系统实时存储为Excel或TXT格式，专人记录试样状态（响声、变形位置），补充数据完整性。

试样破坏状态识别

破坏形式分强度破坏与失稳破坏：强度破坏表现为表面屈服线、鼓曲、裂纹，荷载峰值后下降，无整体弯曲；失稳破坏表现为侧向弯曲急剧增大，荷载未达峰值即失去承载能力。

组合截面试样可能局部失稳（如腹板鼓曲），需记录鼓曲位置、高度与对应荷载。

破坏判定需结合数据与观察：荷载峰值后下降或变形超标，即可停止加载。

实验数据初步整理

导出原始数据，删除传感器松动导致的突变值；计算关键指标：极限抗压强度（极限承载力/截面面积）、弹性模量（弹性阶段力-变形比值）、屈服荷载（对应屈服变形的荷载）、失稳荷载（对应侧向位移超标的荷载）。

绘制P-Δ（力-位移）、P-ε（力-应变）、u-P（侧向位移-荷载）曲线：P-Δ曲线弹性阶段为直线，峰值点为极限荷载；u-P曲线斜率变负时为临界失稳荷载。

对比标准：抗压强度≥设计值95%且变形符合要求，说明性能满足；低于设计值需分析原因（试样缺陷、加载偏心、设备误差），重新实验验证。

整理实验报告，涵盖试样信息、设备、步骤、原始数据、计算结果、曲线与结论，为工程验收提供依据。