CN101706376B - 金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，包括上箱体(1)、下箱体(2)、密封件(3)、风机(4)、换向阀(5)、波动阀(6)、调节阀(7)、控制装置，换向阀(5)内设换向装置(500)，换向阀(5)包括阀门进风口、阀门出风口、第一阀门进出风口、第二阀门进出风口，风机(4)的出风口与阀门进风口相连通、进风口与阀门出风口相连通，第二阀门进出风口与上箱体(1)相连通，换向装置(500)处于第一换向状态时，阀门进风口与第一阀门进出风口相连通，阀门出风口与第二阀门进出风口相连通，换向装置(500)处于第二换向状态时，阀门进风口与第二阀门进出风口相连通，阀门出风口与第一阀门进出风口相连通。可应用于金属幕墙及屋面检测领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置。
背景技术
随着科学技术的发展，各种各样的现代建筑物展现在人们的面前，如玻璃墙体、金属体包装等。目前又有许多新型建筑物采用金属结构的屋面系统，尤其是钢结构的建筑，其屋面系统自然也采用金属结构的屋面系统。复合式金属屋面系统在各类工业、体育、娱乐、展览馆、零售超市等建筑物中应用越来越广泛。目前这类建筑物的现有金属屋面系统通常采用有内支撑固定件结构的金属屋面板，以获得美观和稳固的使用要求；通过设置各种内支撑固定件及各种扣件，还能够获得在屋面板与屋面之间存在一个灵活的安置空间来填充隔音棉、保温隔热棉和透气膜，以满足人们对室内各种舒适性的要求。
金属结构的建筑物尤其是金属屋面的安稳性、耐气候变化的能力诸如抗风压、抗雪压、防渗漏等问题，直接影响到建筑物本身的安全和寿命，事关生活和生产。在整个金属屋面系统中，各种内支撑固定件及各种扣件是结构最薄弱的地方，因此，对金属屋面系统而言，对内支撑固定件、扣件及其所在节点的检测是整个金属屋面系统检测和模拟试验的重点。目前，国内对金属屋面系统的检测手段有限，尤其对金属屋面进行耐风压模拟试验和检测主要以大型设备为主，其主要测试的屋面板的性能指标，测试需要的试件尺寸大，如需要7.5m×2.5m的试件进行测试，其不仅设备复杂，投资大，费用高，占地面积大，而且检测工作周期较长，效率不高，对于抗波动风压的模拟及检测效果不好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种试件尺寸小、结构紧凑、投资小、费用低、占地面积小、效率高、对波动风压进行模拟及检测效果好的金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括上箱体、下箱体、风机、换向阀、波动阀、调节阀、控制装置，所述上箱体与所述下箱体之间设有用于密封所述上箱体的密封件，所述下箱体的顶部设有用于支撑试件的支撑装置，所述换向阀的阀体内设有换向装置，所述换向阀包括阀门进风口、阀门出风口、第一阀门进出风口、第二阀门进出风口，所述风机的出风口通过出风管与所述阀门进风口相连通，所述风机的进风口通过进风管与所述阀门出风口相连通，所述第一阀门进出风口与外界空气相连通，所述第二阀门进出风口通过上箱体风管与所述上箱体相连通，所述换向装置处于第一换向状态时，所述阀门进风口与所述第一阀门进出风口相连通，所述阀门出风口与所述第二阀门进出风口相连通，所述换向装置处于第二换向状态时，所述阀门进风口与所述第二阀门进出风口相连通，所述阀门出风口与所述第一阀门进出风口相连通，所述波动阀接于所述上箱体风管上，所述调节阀接于所述上箱体风管的一个支路上并与外界空气相连通。
所述控制装置包括PLC控制器、压力传感器、压力变送器、交流变频器、第一步进驱动器、第二步进驱动器，所述压力传感器位于所述上箱体内，所述压力传感器通过所述压力变送器与所述PLC控制器相连接，所述风机的电机通过所述交流变频器与所述PLC控制器相连接，所述波动阀通过所述第一步进驱动器与所述PLC控制器相连接，所述调节阀通过所述第二步进驱动器与所述PLC控制器相连接。
所述控制装置还包括上位机输入输出接口，所述上位机输入输出接口与所述PLC控制器相连接以传输数据。
所述换向装置为一阀片，所述换向阀的阀体内设有两组限位挡块，两组所述限位挡块分别将所述阀片限位在所述第一换向状态和所述第二换向状态。
所述上箱体风管上设有伸缩软接管，所述伸缩软接管位于所述上箱体、所述下箱体外，并将所述上箱体风管于所述上箱体及所述下箱体的出口连接。
所述上箱体上设有观察窗。
所述上箱体的顶部设有把手。
所述下箱体的侧面设有推杆。
所述下箱体的底部设有脚轮。
所述风机为高压风机。
本发明的有益效果是：由于本发明包括上箱体、下箱体、风机、换向阀、波动阀、调节阀、控制装置，所述上箱体与所述下箱体之间设有用于密封所述上箱体的密封件，所述下箱体的顶部设有用于支撑试件的支撑装置，所述换向阀的阀体内设有换向装置，所述换向阀包括阀门进风口、阀门出风口、第一阀门进出风口、第二阀门进出风口，所述风机的出风口通过出风管与所述阀门进风口相连通，所述风机的进风口通过进风管与所述阀门出风口相连通，所述第一阀门进出风口与外界空气相连通，所述第二阀门进出风口通过上箱体风管与所述上箱体相连通，所述换向装置处于第一换向状态时，所述阀门进风口与所述第一阀门进出风口相连通，所述阀门出风口与所述第二阀门进出风口相连通，所述换向装置处于第二换向状态时，所述阀门进风口与所述第二阀门进出风口相连通，所述阀门出风口与所述第一阀门进出风口相连通，所述波动阀接于所述上箱体风管上，所述调节阀接于所述上箱体风管的一个支路上并与外界空气相连通，本发明通过所述风机、所述换向阀及相应的风管构成正、负风压系统，所述换向装置处于第一换向状态时，所述风机通过所述第二阀门进出风口、所述阀门出风口将所述上箱体内的空气吸入，然后通过所述风机的出风口、所述阀门进风口、所述第一阀门进出风口排出，因此所述上箱体内为负压状态；所述换向装置处于第二换向状态时，外界空气通过所述第一阀门进出风口、所述阀门出风口被所述风机吸入，然后通过所述风机的出风口、所述阀门进风口、所述第二阀门进出风口被送入所述上箱体内，因此所述上箱体内为正压状态，通过所述换向装置处于不同的换向状态，使得所述上箱体内为负压或正压的不同状态，通过所述调节阀调节风量进而调节风压的大小，再通过所述波动阀使所述上箱体内的正压或负压进行波动变化，通过以上调节，能够模拟实际风压的变化情况，因此更接近金属建筑构件在实际使用中的情况，模拟和测试效果好，同时，本发明各部件均集中于所述上箱体和所述下箱体内，所述上箱体和所述下箱体的尺寸可以做得较小，因此试件的尺寸也可以较小，测试的费用低，故本发明试件尺寸小、结构紧凑、投资小、费用低、占地面积小、效率高、对波动风压进行模拟及检测效果好；
由于本发明所述控制装置包括PLC控制器、压力传感器、压力变送器、交流变频器、第一步进驱动器、第二步进驱动器，所述压力传感器位于所述上箱体内，所述压力传感器通过所述压力变送器与所述PLC控制器相连接，所述风机的电机通过所述交流变频器与所述PLC控制器相连接，所述波动阀通过所述第一步进驱动器与所述PLC控制器相连接，所述调节阀通过所述第二步进驱动器与所述PLC控制器相连接，通过所述PLC控制器实时收集所述上箱体的风压数据并控制各阀门、风机的运行状态，以达到程序设定的模拟状态，故本发明实时控制效果好，可根据实际需要自动模拟各种不同风压状况；
由于本发明所述控制装置还包括上位机输入输出接口，所述上位机输入输出接口与所述PLC控制器相连接以传输数据，用户可通过笔记本电脑作为计算、调节的上位机，所述PLC控制器作为下位机，实现动态风荷载的调节、波动、换向等全部动作，还具备自动控制检测过程、自动采集检测数据，生成并打印检测报表、历史数据查询等功能，故本发明自动控制效果好，使用方便；
由于本发明所述上箱体风管上设有伸缩软接管，所述伸缩软接管位于所述上箱体、所述下箱体外，并将所述上箱体风管于所述上箱体及所述下箱体的出口连接，使得所述上箱体的安装、连接及拆卸方便自如，故本发明使用方便。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的换向阀及其连接部分的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明包括上箱体1、下箱体2、风机4、换向阀5、波动阀6、调节阀7、控制装置，所述上箱体1与所述下箱体2之间设有用于密封所述上箱体1的密封件3，所述上箱体1上设有观察窗11，以便观察所述上箱体1内的构件测试状态，所述上箱体1的顶部设有把手12，以便安装、拆卸方便；所述下箱体2的顶部设有用于支撑试件的支撑装置21，所述下箱体2的侧面设有推杆23，所述下箱体2的底部设有脚轮22，以便整个装置移动方便；所述换向阀5的阀体内设有换向装置500，所述换向阀5包括阀门进风口a、阀门出风口b、第一阀门进出风口c、第二阀门进出风口d，所述风机4的出风口通过出风管52与所述阀门进风口a相连通，所述风机4的进风口通过进风管51与所述阀门出风口b相连通，所述第一阀门进出风口c与外界空气相连通，所述第二阀门进出风口d通过上箱体风管53与所述上箱体1相连通，所述换向装置500处于第一换向状态时，所述阀门进风口a与所述第一阀门进出风口c相连通，所述阀门出风口b与所述第二阀门进出风口d相连通，所述换向装置500处于第二换向状态时，所述阀门进风口a与所述第二阀门进出风口d相连通，所述阀门出风口b与所述第一阀门进出风口c相连通，所述换向装置500为一阀片，所述换向阀5的阀体内设有两组限位挡块501，两组所述限位挡块501分别将所述阀片限位在所述第一换向状态和所述第二换向状态；所述波动阀6接于所述上箱体风管53上，所述调节阀7接于所述上箱体风管53的一个支路上并与外界空气相连通，所述上箱体风管53上设有伸缩软接管54，所述伸缩软接管54位于所述上箱体1、所述下箱体2外，并将所述上箱体风管53于所述上箱体1及所述下箱体2的出口连接，使得所述上箱体1的安装、连接及拆卸方便自如；所述风机4为高压风机，以便提供足够的模拟风压。
所述控制装置包括PLC控制器91、压力传感器81、压力变送器82、交流变频器41、第一步进驱动器61、第二步进驱动器71、上位机输入输出接口9，所述压力传感器81位于所述上箱体1内，所述压力传感器81通过所述压力变送器82与所述PLC控制器91相连接，所述风机4的电机通过所述交流变频器41与所述PLC控制器91相连接，所述波动阀6通过所述第一步进驱动器61与所述PLC控制器91相连接，所述调节阀7通过所述第二步进驱动器71与所述PLC控制器91相连接。所述控制装置还包括所述上位机输入输出接口9与所述PLC控制器91相连接以传输数据；通过所述PLC控制器91实时收集所述上箱体1的风压数据并控制各阀门、风机的运行状态，以达到程序设定的模拟状态，用户还可通过笔记本电脑作为计算、调节的上位机，所述PLC控制器91作为下位机，实现动态风荷载的调节、波动、换向等全部动作，还具备自动控制检测过程、自动采集检测数据，生成并打印检测报表、历史数据查询等功能，因此本发明实时自动控制效果好，可根据实际需要自动模拟各种不同风压状况，使用方便。
本发明通过所述风机4、所述换向阀5及相应的风管构成正、负风压系统，所述换向装置500处于第一换向状态时(即图2所示的I-I位置)，所述风机4通过所述第二阀门进出风口d、所述阀门出风口b将所述上箱体1内的空气吸入，然后通过所述风机4的出风口、所述阀门进风口a、所述第一阀门进出风口c排出，因此所述上箱体1内为负压状态；所述换向装置500处于第二换向状态(即图2所示的II-II位置)时，外界空气通过所述第一阀门进出风口c、所述阀门出风口b被所述风机4吸入，然后通过所述风机4的出风口、所述阀门进风口a、所述第二阀门进出风口d被送入所述上箱体1内，因此所述上箱体1内为正压状态，通过所述换向装置500处于不同的换向状态，使得所述上箱体1内为负压或正压的不同状态，通过所述调节阀7调节风量进而调节风压的大小，再通过所述波动阀6使所述上箱体1内的正压或负压进行波动变化，通过以上调节，能够模拟实际风压的变化情况，因此更接近金属建筑构件在实际使用中的情况，模拟和测试效果好，同时，本发明各部件均集中于所述上箱体1和所述下箱体2内，所述上箱体1和所述下箱体2的尺寸可以做得较小，因此试件的尺寸也可以较小，实际试验中，屋面板试件的尺寸可以小于1m×1m，并在屋面板的适当位置设置若干构件，以位于中间的构件的测试结果较为准确，而且测试的费用低，综上所述，本发明试件尺寸小、结构紧凑、投资小、费用低、占地面积小、效率高、对波动风压进行模拟及检测效果好。
以上仅以金属屋面为例对本发明进行了阐述，本发明同样适用于金属幕墙构件的动态风荷载模拟试验检测，因此，以上实施例不应看作是对本发明保护范围的限制。
本发明可广泛应用于金属幕墙及屋面检测领域。
Claims (9)
1.一种金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，其特征在于：包括上箱体(1)、下箱体(2)、风机(4)、换向阀(5)、波动阀(6)、调节阀(7)、控制装置，所述上箱体(1)与所述下箱体(2)之间设有用于密封所述上箱体(1)的密封件(3)，所述下箱体(2)的顶部设有用于支撑试件的支撑装置(21)，所述换向阀(5)的阀体内设有换向装置(500)，所述换向阀(5)包括阀门进风口(a)、阀门出风口(b)、第一阀门进出风口(c)、第二阀门进出风口(d)，所述风机(4)的出风口通过出风管(52)与所述阀门进风口(a)相连通，所述风机(4)的进风口通过进风管(51)与所述阀门出风口(b)相连通，所述第一阀门进出风口(c)与外界空气相连通，所述第二阀门进出风口(d)通过上箱体风管(53)与所述上箱体(1)相连通，所述换向装置(500)处于第一换向状态时，所述阀门进风口(a)与所述第一阀门进出风口(c)相连通，所述阀门出风口(b)与所述第二阀门进出风口(d)相连通，所述换向装置(500)处于第二换向状态时，所述阀门进风口(a)与所述第二阀门进出风口(d)相连通，所述阀门出风口(b)与所述第一阀门进出风口(c)相连通，所述波动阀(6)接于所述上箱体风管(53)上，所述调节阀(7)接于所述上箱体风管(53)的一个支路上并与外界空气相连通；所述控制装置包括PLC控制器(91)、压力传感器(81)、压力变送器(82)、交流变频器(41)、第一步进驱动器(61)、第二步进驱动器(71)，所述压力传感器(81)位于所述上箱体(1)内，所述压力传感器(81)通过所述压力变送器(82)与所述PLC控制器(91)相连接，所述风机(4)的电机通过所述交流变频器(41)与所述PLC控制器(91)相连接，所述波动阀(6)通过所述第一步进驱动器(61)与所述PLC控制器(91)相连接，所述调节阀(7)通过所述第二步进驱动器(71)与所述PLC控制器(91)相连接。
2.根据权利要求1所述的金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，其特征在于：所述控制装置还包括上位机输入输出接口(9)，所述上位机输入输出接口(9)与所述PLC控制器(91)相连接以传输数据。
3.根据权利要求1或2所述的金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，其特征在于：所述换向装置(500)为一阀片，所述换向阀(5)的阀体内设有两组限位挡块(501)，两组所述限位挡块(501)分别将所述阀片限位在所述第一换向状态和所述第二换向状态。
4.根据权利要求1或2所述的金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，其特征在于：所述上箱体风管(53)上设有伸缩软接管(54)，所述伸缩软接管(54)位于所述上箱体(1)、所述下箱体(2)外，并将所述上箱体风管(53)于所述上箱体(1)及所述下箱体(2)的出口连接。
5.根据权利要求1或2所述的金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，其特征在于：所述上箱体(1)上设有观察窗(11)。
6.根据权利要求1或2所述的金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，其特征在于：所述上箱体(1)的顶部设有把手(12)。
7.根据权利要求1或2所述的金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，其特征在于：所述下箱体(2)的侧面设有推杆(23)。
8.根据权利要求1或2所述的金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，其特征在于：所述下箱体(2)的底部设有脚轮(22)。
9.根据权利要求1或2所述的金属建筑构件动态风荷载模拟试验装置，其特征在于：所述风机(4)为高压风机。
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