一种土木工程框架结构的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于土木工程试验技术领域，公开了一种土木工程框架结构的试验装置，设置有试件的平面设计特征体系、试件的竖向设计特征体系以及试验的安装系统；通过所述安装系统呈现施加建筑结构恒载特性的载荷实施系统以及呈现施加往荷载和复荷载的载荷实施系统。本发明专利技术的结构模型平面刚度、承载能力以及试验成本都呈现显著下降的特点，平面刚度下降大于10倍，承载能力下降大于5倍，试验成本下降近2倍。就承载力而言，原来需要800吨水平力才能完成的试验，现在仅需要不到200吨的水平力就能完成，且试验质量等效；本发明专利技术平面布置的试验效果保留了“田”形的优势、补充了“口”形的缺点，降低了试验难度，是研究框架结构理想的试件模式。

A test device for civil engineering frame structure

【技术实现步骤摘要】
一种土木工程框架结构的试验装置
本专利技术属于土木工程试验
，尤其涉及一种土木工程框架结构的试验装置，其内容含试件系统和荷载系统。
技术介绍
结构试验室中，结构试验的基本试验是单一的构件试验，比如梁、板、柱、节点、支座、基础等受力件，其试验技术难度小、容易实现，但只能站在构件的侧面对结构进行认识，对结构整体、特别是考虑结构空间作用以后，仅构件的研究就存在只观察和验证本构件自身的结构特性，不能观察和考证本构件对结构整体协调变形后结构特性的局限性。所以，对结构整体性能的认识，是离不开结构整体试验这一环节的。在框架结构的整体性试验中，符合框架结构受力特性试件的平面布置呈“田”形，即双跨双开间，竖向三层，这样的试件能够把框架结构的常规概念全部覆盖了。与构件试验相比，“田”形试件的试验显著的不足就是试验荷载大而导致的试验成本高。而“口”形平面布置的单跨单开间竖向三层的试件，能包含框架结构常规结构概念的比例偏低，比如“口”形平面布置的试验中，中柱、中柱节点、连续梁、连续板等的概念都被删除了，即“口”形平面布置的试验不具备框架的代表性。故，把“田”某横边及其相应的某竖边去掉(即“田”形布置中间的“十”保留)，成为“开”两横的左或右仅单侧出头的形状(简称偏出头)，即图1的8种布置形状。图1中方形黑块表示柱子的位置，实线表示梁的位置。综上所述，现有技术存在的问题是：对于单一构件的试验，虽然试验难度小，容易组织，但难以达到对结构整体性能的考察、认识以及验证的目的；“田”形平面布置的试件试验的试验荷载大，试验成本高，试验难度大；而试验难度较小的“口”形平面布置试件的试验又不具备框架结构性能的代表性。解决上述技术问题的意义：本专利技术装置有效地克服了“口”形平面布置的试件试验不具备框架结构性能的代表性问题，有效地克服了“田”形平面布置的试件试验的试验荷载大，试验成本高，试验难度大的问题。本试验装置能够使得框架结构试验在技术上与“口”形平面布置的试件试验等价，而在效果上与“田”形平面布置的试件试验等质，不论从人财物的消费上，还是从时间空间的占用上，都是框架结构试验最佳的试验装置。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种土木工程框架结构的试验装置。本专利技术是这样实现的，一种土木工程框架结构的试验装置，所述土木工程框架结构的试验装置设置有试件的平面设计特征体系、试件的竖向设计特征体系以及试验的安装系统；通过所述安装系统呈现建筑结构恒载特性的载荷实施系统以及呈现施加往荷载和复荷载的载荷实施系统。本专利技术土木工程框架结构的试验装置设置有试件的平面设计特征系统(原试验装置的平面设计要么是“田”形，要么是“口”形，而改进后的平面设计是在“口”基础上、将纵横相邻两侧的梁向外悬挑，形成了“开”字偏出头形。)、试件的竖向设计特征系统(与平面形状变化相对应，竖向出现了4根悬挑梁、2块三面支撑的板和1块相邻边支撑的板等构件，使得试件上每层的梁板柱等构件中每类构件至少有1根(块)能够呈现框架结构的受力特性)以及试验的安装系统(内容包括试件的锚固系统、荷载的实施系统两部分，其中的荷载实施系统又分为竖向恒荷载实施系统、水平往复荷载实施系统以及与之相适应的竖向往复荷载实施系统等三项内容)；通过所述试验安装系统呈现建筑结构恒载特性的载荷实施系统以及呈现施加往荷载和复荷载的载荷实施系统。进一步，所述试验的试件安装系统设置有地梁，地梁上预留与试验室试验台座相配套的螺栓孔，把试件用螺杆通过螺栓孔锚固在试验台座上。进一步，所述实施系统中还设置有在竖向施加向上或向下传递荷载(即与水平往复荷载相适应的竖向往复荷载)的分配梁，顶层为竖向荷载层，竖向荷载层的梁与柱为铰接，互相不传递弯矩。进一步，所述实施系统通过荷载层的竖向荷载保持大小与方向不变，呈现建筑结构恒载的特性。进一步，所述载荷施加系统中：当水平施加往复荷载中的第一往荷载以及第二往荷载时，需要同步施加与悬臂梁连接的分配梁上施加向下的、与第一往荷载以及第二往荷载配套的第一竖荷载(即与水平往复荷载相适应的竖向往复荷载)与第二竖荷载；当水平施加往复荷载中的第一复荷载以及第二复荷载时，需要同步施加与悬臂梁连接的分配梁上施加向上的、与第一复荷载以及第二复荷载配套的竖向第一竖荷载(即与水平往复荷载相适应的竖向往复荷载)与第二竖荷载。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：改进前每层9根柱子、12根梁、4块板；改进后，每层4根柱子、4根梁、1块板。即改进后每层柱子减少了5根、整梁减少了8根，保留了4段悬臂梁以及板，整板减少了3块。改进前后构件数量的变化见表1。表1改进前后每一层构件数量变化一览表名称柱梁板改进前9124改进后441减少了583把改进前结构平面刚度看成1，改进后仅剩不到1/10；把改进前结构承载能力看成1，改进后仅剩不到1/4，把改进前的试验成本看成1，改进后仅为1/2左右。就承载能力而言，即原来需要800吨的水平力才能完成的试验，改进后仅需要不到200吨的力就能完成与改进前同等试验质量的试验了。这种改进后的结构平面布置保留了“田”形的优势、补充了“口”形的缺点，显著降低了试验难度，是研究框架结构理想的试件模式。以8层楼为例，与“田”形平面布置的试验比较，改进前后，试验实施荷载的大小见表2。表2改进前后试验难度变化一览表名称所需竖向荷载/吨所需水平荷载/吨试件自重/吨改进前15080040改进后6020020减少了/倍2.54.02.0相比于现有技术，本专利技术提供的装置设置有试件的平面设计特征体系、试件的竖向设计特征体系以及试验的安装系统；通过所述安装系统呈现施加建筑结构恒载特性的载荷实施系统以及呈现施加往荷载和复荷载的载荷实施系统。即在同等条件下，改进后的试件与原来传统的平面布置为“田”形的试件相比较，平面刚度下降大于10倍，承载能力下降大于5倍，试验成本下降近2倍。就承载力而言，原来需要800吨水平力才能完成的试验，改进后则仅需要不到200吨的水平力就能完成，且改进前、后的试验质量等效。这种改进后的结构模型的空间布置保留了原有框架结构的空间特性，平面布置的试验效果保留了“田”形的优势、补充了“口”形的缺点，显著降低了试验难度，是研究框架结构理想的试件模式。附图说明图1是本专利技术实施例提供的现有技术中试件的8种平面布置示意图。图2是本专利技术实施例提供的改进后试件的8种板延伸布置示意图。图3是本专利技术实施例提供的施加往荷载试件侧立面以及试验荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土木工程框架结构的试验装置，其特征在于，所述土木工程框架结构的试验装置设置有试件的平面设计特征体系、试件的竖向设计特征体系以及试验的安装系统；通过所述安装系统呈现建筑结构恒载特性的载荷实施系统以及呈现施加往荷载和复荷载的载荷实施系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种土木工程框架结构的试验装置，其特征在于，所述土木工程框架结构的试验装置设置有试件的平面设计特征体系、试件的竖向设计特征体系以及试验的安装系统；通过所述安装系统呈现建筑结构恒载特性的载荷实施系统以及呈现施加往荷载和复荷载的载荷实施系统。


2.如权利要求1所述的土木工程框架结构的试验装置，其特征在于，所述试件的安装系统设置有地梁，地梁上预留与试验室试验台座相配套的螺栓孔，把试件用螺杆通过螺栓孔锚固在试验台座上。


3.如权利要求1所述的土木工程框架结构的试验装置，其特征在于，所述安装系统中还设置有在竖向施加向上或向下传递荷载的与水平往复荷载相适应的竖向往复荷载的分配梁，试件顶层为竖向荷载层，竖向荷载层的梁与试件的柱在柱顶部为铰接，互相不传递弯矩。

【专利技术属性】
技术研发人员：高旭东，宋武，罗小博，宋彧，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62