本文作者：梁亦龍盧利平范歡曾垂省張繼承作者單位：重慶郵電大學(xué)生物信息學(xué)院

驗證性實驗強(qiáng)調(diào)證明科學(xué)事實、概念、理論的活動，通過完整的實驗框架和實驗過程的完成，重新驗證實驗結(jié)果是否達(dá)到原理所描述，目的重在使學(xué)生理解和掌握這個實驗，以達(dá)到熟悉生物相關(guān)原理的目的。一般常規(guī)是通過介紹相關(guān)原理，回顧重要的概念，再介紹實驗步驟分析實驗結(jié)果，提出注意事項，或針對學(xué)生普遍容易出現(xiàn)錯誤的實驗操作進(jìn)行示范，最后引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)結(jié)論驗證。

驗證性虛擬實驗教學(xué)過程

(1)驗證性虛擬實驗網(wǎng)頁組成驗證性虛擬生物化學(xué)實驗室的網(wǎng)頁頁面由圖1所示。(2)實驗例證基因體外擴(kuò)增技術(shù)(PCR實驗)①原理:先圖示或動畫PCR原理、過程和應(yīng)用，并解釋相關(guān)概念，包括引物、DNA聚合酶、核苷酸、模板等基本概念。②樣品、材料準(zhǔn)備:包括相關(guān)試劑、PCR儀、手套、無菌操作臺、槍、槍頭等，并配上相關(guān)圖片。③PCR擴(kuò)增:包含PCR過程、結(jié)果，用動畫和圖片，充分讓學(xué)生了解其原理和過程。④PCR結(jié)果檢測:對出現(xiàn)的結(jié)果分別進(jìn)行分析。有單一條帶是表明PCR是特異性擴(kuò)增，無條帶可能是什么原因，條帶不單一可能是什么原因，每一結(jié)果都用不同的圖片來顯示給實驗者，讓學(xué)生在虛擬情況下就能分析實驗結(jié)果。用虛擬PCR儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，觀察和分析實驗結(jié)果，結(jié)合實驗圖片或動畫將每個步驟的過程展現(xiàn)給實驗者，把每個步驟中容易出錯的部分給標(biāo)記出來，并對實驗的不同結(jié)果進(jìn)行分析，這樣能有效地幫助學(xué)生理解問題并對錯誤操作有感性認(rèn)識。

綜合性虛擬實驗教學(xué)組成

虛擬實驗室也可增加綜合性實驗。在虛擬實驗室中，嘗試用已有的報道的研究資料作為綜合實驗的來源。將生物實驗研究的學(xué)習(xí)置于探究的背景下，將綜合性實驗已有報道看成“問題是什么”，“用何種實驗?zāi)芑卮疬@個問題”，“如何設(shè)計實驗進(jìn)行驗證”，也就是“What?How?Why?”從而重視在探究過程中獲得綜合素質(zhì)的提高，使科學(xué)知識能在不斷的設(shè)問中得到升華。(1)綜合性虛擬實驗網(wǎng)頁組成本實驗室所作的綜合性實驗網(wǎng)頁如圖2所示。其中研究文獻(xiàn)包括本實驗的研究報告及相關(guān)文獻(xiàn)。綜合性實驗還可通過讓學(xué)生自由選題，設(shè)定實驗方案后，利用虛擬儀器進(jìn)行實驗，并作出結(jié)果預(yù)測，從而來提高學(xué)生的創(chuàng)新和科研能力。(2)實驗例證研究干旱對植物抗氧化酶的影響［6］。①寫出本實驗的研究背景，研究目的。首先闡明植物受不良外因影響后，會出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。研究干旱地方植物抗旱生理生化狀況，對干旱地方植被恢復(fù)奠定良好的理論基礎(chǔ)。開展植物抗旱的生理抗(耐)性機(jī)理能為植物物種栽培提供依據(jù)。②列出實驗的假設(shè)，并據(jù)此設(shè)計實驗過程。植物在不良環(huán)境，會出現(xiàn)相應(yīng)生理生化變化，測定相應(yīng)氣體交換參數(shù)，測定相關(guān)的抗氧化酶的活性變化。各種抗氧化酶在生物體中的作用，并分別寫出相關(guān)酶的測定方法。③結(jié)果分析。對不同狀態(tài)下的結(jié)果進(jìn)行分析。④后續(xù)實驗的進(jìn)一步完善。對實驗證明不完善的地方加以分析，并提出完善的方法，運用多種實驗方法加以改進(jìn)研究。本實驗則可以在測定生理生化變化后，進(jìn)一步進(jìn)行基因表達(dá)的研究，檢測不同條件下基因表達(dá)的變化。再將相關(guān)的文獻(xiàn)附上［7－9］，即可讓學(xué)生明白研究具體課題的一個基本步驟，為其今后的科研打下良好的實驗基礎(chǔ)。本實驗室的綜合性實驗包括植物的抗氧化酶研究、內(nèi)生菌的抗菌物質(zhì)提取、多糖的抗腫瘤研究等8個實驗。這些實驗，通過選取不同的實驗材料，采用不同的實驗方法，讓學(xué)生對科學(xué)研究的過程有一個深入的了解，能彌補簡單的獨立實驗不足，對學(xué)生今后的更進(jìn)一步的深造打下堅實基礎(chǔ)，效果顯著。學(xué)生普遍反映對其生物化學(xué)知識有了深入的了解，并對科研論文有了基本認(rèn)識，提高了學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的實驗設(shè)計能力與實際動手能力。

本文作者：胡曉鵬牛荻濤張永利作者單位：西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院

試驗現(xiàn)象及試件破壞形態(tài)分析

1直接拔出試驗現(xiàn)象及破壞形態(tài)

加載初期，鋼筋應(yīng)變和加載端鋼筋滑移量均勻增長，自由端無滑移。荷載繼續(xù)增加，裂縫在加載端出現(xiàn)且迅速向自由端擴(kuò)展，自由端鋼筋開始產(chǎn)生滑移，但其滑移增長速度比加載端慢，鋼筋應(yīng)變快速增大。當(dāng)接近破壞荷載時，加載端和自由端鋼筋滑移增長速度均較大;鋼筋應(yīng)變急速增大，甚至加載端鋼筋應(yīng)變超出測試范圍。試件最終發(fā)生兩種黏結(jié)破壞形式(圖5):1)試件C的黏結(jié)破壞形式為鋼筋拔出破壞(破壞時荷載開始緩慢減小，自由端和加載端滑移量急速增長);2)其余試件黏結(jié)破壞形式為混凝土劈裂破壞(破壞時混凝土出現(xiàn)裂縫且裂縫迅速發(fā)展，荷載急劇減小，混凝土喪失對鋼筋的環(huán)向約束作用)。

2梁式試驗現(xiàn)象及破壞形態(tài)

加載初期，跨中撓度隨荷載增加而緩慢增大，加載端鋼筋出現(xiàn)滑移而自由端鋼筋無滑移。荷載增加至(0.2～0.3)Pu(Pu為破壞荷載)時，梁底面開始出現(xiàn)微小的橫向裂縫，逐漸從底面向上發(fā)展，梁底面出現(xiàn)少量的混凝土剝落。荷載增加至(0.4～0.5)Pu時，自由端鋼筋開始出現(xiàn)滑移，梁底中部出現(xiàn)1條較為明顯的縱向裂縫。隨著荷載增大，縱向裂縫開始分叉并與橫向裂縫貫通。當(dāng)荷載達(dá)到Pu時，底面縱向裂縫急劇增寬，周圍出現(xiàn)大量的分支裂縫，加載端在測試筋上表面，從試件剝落出一個扇面形混凝土凹坑。各試件的破壞形態(tài)基本類似，圖6給出了各試件的黏結(jié)破壞形態(tài)。

本文作者：程亮1李英民2姜寶龍2作者單位：1重慶建工第四建設(shè)有限責(zé)任公司2重慶大學(xué)

試驗結(jié)果

1試件破壞過程

該試驗中，與傳統(tǒng)節(jié)點相比較，核心區(qū)采取加強(qiáng)措施后，夾心節(jié)點試件的破壞過程和破壞特征并沒有明顯改變，與國內(nèi)其他類似試驗研究[4-7]情況基本一致。試驗過程中最先出現(xiàn)梁彎剪裂縫，而后是核心區(qū)剪切裂縫出現(xiàn)；隨著裂縫的開展，梁縱向鋼筋與節(jié)點箍筋及部分豎向短筋、柱縱筋先后進(jìn)入屈服狀態(tài)；加載后期框架梁裂縫發(fā)展緩慢，核心區(qū)裂縫迅速發(fā)展成網(wǎng)狀，并向上下柱端延伸，直至節(jié)點混凝土破碎、剝落。試件失效時，框架梁變形明顯，核心區(qū)破壞較嚴(yán)重，試件均為節(jié)點箍筋屈服后核心區(qū)斜壓型剪切破壞導(dǎo)致失效。各個試件試驗過程中核心區(qū)形成比較明顯的X形裂縫，梁端破壞也比較嚴(yán)重。后期加載過程中，核心區(qū)保護(hù)層混凝土劈裂成錐形，延伸至柱端，損傷部位基本都集中在節(jié)點核心區(qū)；但加插短鋼筋后的試件G2-G4核心區(qū)裂縫發(fā)展及柱端破壞情況要輕于傳統(tǒng)構(gòu)件G1，試件損傷主要集中在梁端和節(jié)點區(qū)。

2試件破壞形態(tài)

反復(fù)荷載作用下，各個試件的裂縫分布圖和試件的破壞形態(tài)照片如圖2所示。

本文作者：班慧勇施剛石永久王元清作者單位：清華大學(xué)

試驗概況

1試件設(shè)計

試驗設(shè)計了5個國產(chǎn)Q460高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接箱形截面受壓柱，其實測幾何尺寸如表1所示，其中B、t分別為截面寬度和板厚(圖1)，L為試件幾何長度，Lt為試件兩端鉸支座轉(zhuǎn)動中心的間距，且Lt=L+500。試件所用的鋼板為國產(chǎn)Q460C低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，每種厚度(包括10mm、12mm和14mm三種)鋼板各準(zhǔn)備了3個標(biāo)準(zhǔn)材性試件并通過靜力拉伸試驗獲取了材料的基本力學(xué)性能，試驗結(jié)果的平均值如表2所示，包括彈性模量E、屈服強(qiáng)度fy、抗拉強(qiáng)度fu、屈強(qiáng)比fy/fu、屈服平臺末端應(yīng)變εst、抗拉強(qiáng)度對應(yīng)極限應(yīng)變εu及斷后伸長率A。從表2可以看出，該批國產(chǎn)Q460高強(qiáng)度鋼材的各項力學(xué)性能指標(biāo)，包括斷后伸長率、屈服平臺長度、屈強(qiáng)比等均滿足我國相關(guān)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)［14］和建筑抗震設(shè)計規(guī)范［15］中對鋼材力學(xué)性能指標(biāo)的要求。箱形截面試件采用單坡口全熔透對接焊縫，并通過了焊接工藝評定，對每種試件截面的焊接殘余應(yīng)力采用分割法進(jìn)行了測量，具體見文獻(xiàn)［16］。

2試驗裝置

試驗采用500t液壓式長柱壓力試驗機(jī)進(jìn)行豎向加載，如圖2所示。試件兩端各布置一個圓柱鉸以實現(xiàn)柱端單向鉸接。柱腳轉(zhuǎn)動中心至柱端面距離為250mm，因此，試件的鉸接長度Lt為其幾何長度L加上500mm，見表1。鉸支座的圓柱鉸軸直徑為260mm，支座底面和頂面的邊長為400mm。在柱跨中設(shè)置了3個水平方向的位移計，用于測量鋼柱在失穩(wěn)平面內(nèi)(圖3中DT1、DT2)和面外的橫向變形(圖3中DT3);在柱兩端的圓柱鉸軸對稱布置了位移計(圖2中DT6、DT7以及DT8、DT9)，通過二者的讀數(shù)差及間距測量柱端轉(zhuǎn)角，如圖4所示。柱底端千斤頂?shù)募虞d點位移通過豎向位移計DT4、DT5進(jìn)行測量。每個試件的柱跨中(圖2中應(yīng)變測量截面1)和端部(圖2中應(yīng)變測量截面2、3)均布置了應(yīng)變片，如圖5所示。柱跨中截面的應(yīng)變片用于分析試件失穩(wěn)前后臨界截面(即柱中)的截面應(yīng)變分布，因而布置了較多的應(yīng)變片，見圖5a;端部的應(yīng)變片主要用于計算柱端荷載偏心距，僅在截面角部設(shè)置了4個應(yīng)變片，見圖5b。

本文作者：聶建國1朱力1樊健生1范重2劉學(xué)林2作者單位：1清華大學(xué)2中國建筑設(shè)計研究院

試驗現(xiàn)象

各試件試驗過程和現(xiàn)象分別見表2、表3和表4，由表可知，盡管通過加勁肋對開洞部位進(jìn)行補強(qiáng)，但是洞口角部仍然容易出現(xiàn)斷裂，但對試件整體抗震性能影響不顯著;中柱的設(shè)置明顯限制鋼板屈曲條帶的發(fā)展，能有效提高試件的整體穩(wěn)定承載力。各試件整體破壞形態(tài)見圖6。

試驗結(jié)果及分析

1荷載-位移滯回曲線

試件水平荷載-頂點位移(P-Δ)滯回曲線如圖8所示，水平荷載-頂點位移(P-Δ)骨架曲線如圖9所示。由圖8和圖9可知:1)各試件的滯回曲線均比較飽滿，表現(xiàn)出良好的延性和耗能能力。2)試件SPSW-1在加載后期東側(cè)柱受壓屈曲，導(dǎo)致負(fù)向加載時荷載下降較明顯;試件SPSW-3在加載后期西側(cè)柱跟和墻跟與底板的焊縫連接處開裂，從而釋放部分能量，導(dǎo)致荷載出現(xiàn)了一定程度的下降。但在實際工程中不會發(fā)生這些情況，因此可以確定該類鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)在達(dá)到極限狀態(tài)時，承載力、耗能和延性等抗震性能可以保持在很高的水平。3)試件SPSW-1的剛度和承載力明顯低于試件SPSW-2，說明開洞會削弱結(jié)構(gòu)的剛度和承載力。4)試件SPSW-3的剛度和承載力明顯高于試件SPSW-1，與試件SPSW-2的剛度和承載力相當(dāng)，說明設(shè)置中柱提高了試件的剛度和承載力;試件SPSW-3荷載-位移滯回曲線較飽滿，說明中柱有效抑制了屈曲拉力帶的擴(kuò)展，抑制了鋼板屈曲后的平面外變形，提高了試件的耗能能力。5)在彈性工作階段時，試件的平面外變形不明顯，說明布置在墻板和洞口周圍的加勁肋顯著提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載力，洞口周圍布置加勁肋具有很好的開洞補強(qiáng)效應(yīng)。