一、项目背景
地震作为对人类社会影响最严重的自然灾害，具有破坏性大、破坏范围广、突发性强及防御难度高等特点，常常造成大量的人员伤亡和经济损失。一旦发生突发性强烈地震，将会在极短时间内造成建筑物倒塌、生命线系统工程破坏及人员伤亡，建筑物的抗震性能总体原则为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。
近年来，强震作用下的建筑物倒塌破坏现象屡见不鲜，结构抗地震倒塌性能研究已成为地震工程领域的热点问题。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结构措施，减少结构破坏，防止结构坍塌，研究框架结构在强震作用下的坍塌演变规律和破坏模式，对结构抗震设计和最大限度地避免地震灾害具有重要意义。
二、测量需求
采用类似材料结构模型实验的方法，以钢筋混凝土框架结构为研究对象，通过数字斑点的非接触测量获得模型表面的三维位移和应变数据。
三、原有的测量方法
原解决方案
电阻应变计是过去常用的应变测量方法。应变片安装在结构表面，结构表面发生轻微变形。应变计的敏感格栅也随变形而变化，即尺寸变化转化为电阻变化，分析电信号输入仪器，获得相应的应变。
原计划不足
应变计作为应变测量工具，存在着贴片工艺繁琐、测量精度严重依赖于贴片质量、对环境温度敏感等问题。
此外，应变计无法全场测量，难以捕捉关键位置变形的初始位置。当框架结构大范围变形或断裂时，应变计在试件断裂时容易损坏，影响试验数据的质量。
四、新拓的测量方案
混凝土框架结构作为各种异性材料，通常难以预测其破坏特性，精确的机械性能测试非常重要。数字图像相关（DIC）该技术是一种适用于大型结构中大型桥梁、高层建筑等特定对象的位移测量方法。采用新拓三维XTDIC三维应变测量系统可以实时收集大型结构的变形和应变数据，从不同角度观察裂纹的扩展和演变。
本次模拟钢筋混凝土框架试验应综合考虑梁、柱、节点等结构变形对结构的应力特性，结合理论分析、模型实验、数值模拟，研究框架结构变形特性和抗坍塌性能，提高工程结构的稳定性，提高抗震防灾减灾能力。
实验模型及测量内容
实验模型为6层3跨钢筋混凝土办公楼，总尺寸约6层mX4m。实验模型为框架结构，未设置地板，采用垂直组合加载方式，避免荷载积累造成安全隐患。加载装置为2个300t液压千斤顶，2个分配梁，2个100t手动千斤顶等。多置多个压力传感器，确保负载在加载过程中能够实时监控和补偿。应变片测量关键点应变，数字散斑技术测量三维位移和应变数据。
在加载过程中，将相机架设在适当的测量位置XTDIC通过图像匹配和三维重建，系统相机同步收集数据，获取钢筋混凝土框架结构的全场变形数据。
图：相机架设
收集数据分析
模拟地震波加载模型，依次经历五个振动强度阶段:基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、倒塌。XTDIC系统软件计算采集数据，输出三维位移场和应变场。
从实验结果可以看出，随着地震波的增加，模型的位移越大，高度越高，位移越大。最初，端部和跨度有轻微的弯曲裂缝。随着结构变形的增加，裂缝逐渐增大，应变集中区域明显。模拟地震试验结束，直到大面积混凝土块脱落。
五、测量方案的价值
钢筋混凝土框架结构是我国大量的建筑结构形式。建筑物的抗震能力和安全性不仅取决于结构的承载力，而且在很大程度上取决于其变形性能和功率响应，即结构的抗震能力由承载力和变形决定。采用新拓XTDIC系统非接触测量方法测量地震下的结构变形，可清楚记录关键位置的变形和裂纹，呈现应力应变集中区域，快速评价结构应力变形指标，实验结果有助于优化建筑结构的抗震设计，实现强有力的框架结构措施，确保工程实施的延伸设计。