CN102840955B - 建筑幕墙多维多模式地震动试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑幕墙多维多模式地震动试验装置。由三向六自由度模拟地震振动台、钢结构框架、水平位移加载刚架、竖向位移加载刚架、竖向位移加载反力梁、连接板、连接板、连接板、内螺纹套筒、螺栓、螺杆和相应的螺母组成。其中钢结构框架固定于三向六自由度模拟地震振动台台面，三向六自由度模拟地震振动台台面实现三向加速度作用加载；水平位移加载刚架通过可调节水平位移的连接方式与钢结构框架柱连接，实现水平位移作用加载；竖向位移加载刚架通过可调节竖向位移的连接方式与钢结构框架柱连接，实现竖向位移作用加载。本发明既可以实现建筑幕墙的多维多模式地震动加载，又可以实现水平位移和竖向位移的反复加载，并且构造简单，操作便捷、安全。
Description
技术领域
本发明属于建筑幕墙抗震性能测试技术领域，尤其涉及一种建筑幕墙多维多模式地震动试验装置。
背景技术
模拟地震振动台试验是建筑幕墙的抗震性能测试的重要方法，具体做法为：设计一个框架来模拟主体结构，选取典型的幕墙试验单元安装在框架上，然后将框架固定于模拟地震振动台台面，加载具有典型包络意义的多维多模式地震动，检测其抗震性能。按照作用机理区分，多维多模式地震动包括三维加速度作用、平面内水平位移作用和平面内竖向位移作用。实现对建筑幕墙的多维多模式地震动加载有一定困难：框架刚度偏大，对幕墙单元加载的位移作用就不能达到要求；框架刚度偏小，则对幕墙单元加载的加速度作用偏小。目前，建筑幕墙的模拟地震振动台试验以加速度作用加载为主，尚无试验装置能够实现多维多模式地震动加载。这样使得建筑幕墙抗震性能测试和评价技术不完善，被测建筑幕墙缺乏安全性依据。
发明内容
为了克服现有试验装置无法同时模拟建筑幕墙多维多模式地震动加载的不足，本发明的目的在于提供一种构造简单，操作便捷，可实现多维多模式地震动加载的建筑幕墙抗震性能试验装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种建筑幕墙多维多模式地震动试验装置，由三向六自由度模拟地震振动台1、钢结构框架2、水平位移加载刚架3、竖向位移加载刚架4、竖向位移加载反力梁5、第一连接板6、第二连接板7、第三连接板8和内螺纹套筒9组成，其中：
钢结构框架2包括若干个竖直方向布置的钢结构框架柱2.1和位于钢结构框架柱2.1上的钢结构框架柱牛腿2.2；钢结构框架2固定于三向六自由度模拟地震振动台1台面上；
水平位移加载刚架3由水平位移加载刚架横梁3.1、水平位移加载刚架左端立柱3.2和水平位移加载刚架右端立柱3.3组成，水平位移加载刚架横梁3.1的两端分别连接水平位移加载刚架左端立柱3.2和水平位移加载刚架右端立柱3.3；水平位移加载刚架3水平布置位于钢结构框架2下部一侧，通过可调节水平位移的连接方式与钢结构框架柱2.1连接，水平位移加载刚架横梁3.1的翼缘处开有圆孔，水平位移加载刚架横梁3.1的圆孔处通过螺栓与开有圆孔的第一连接板6连接，第一连接板6置于钢结构框架柱2.1外侧，第二连接板7置于钢结构框架柱2.1内侧，水平位移加载刚架3通过开有圆孔的第二连接板7抱箍于钢结构框架柱2.1；
竖向位移加载刚架4由两根竖向位移加载刚架横梁4.1和两根竖向位移加载刚架端立柱4.2连接组成的框架结构；竖向位移加载刚架4位于钢结构框架2中上部一侧，通过可调节竖向位移的连接方式与钢结构框架柱2.1连接；所述竖向位移加载刚架横梁4.1的翼缘处与开圆孔的第三连接板8焊接，将两块第三连接板8分别置于钢结构框架柱2.1的内、外侧，通过固定螺杆11对穿两块第三连接板8的圆孔，采用螺母11.1拧紧，使竖向位移加载刚架4抱箍于钢结构框架柱2.1；
竖向位移加载反力梁5横梁的翼缘处与开圆孔的第四连接板焊接，并通过另一块开圆孔的第四连接板抱箍于两个竖向位移加载刚架横梁之间的钢结构框架柱2.1上。
本发明中，所述竖向位移加载刚架横梁4.1的腹板开有圆孔，所述圆孔处焊接有内螺纹套筒9焊接，并焊接加劲板。
本发明中，水平位移加载刚架3通过固定螺杆11对穿第一连接板6和第二连接板7的圆孔，采用螺母11.1拧紧，使水平位移加载刚架3抱箍于钢结构框架柱2.1。
本发明中，所述内螺纹套筒9通过竖向位移加载螺杆13固定于竖向位移加载刚架横梁4.1上。
本发明中，所述水平位移加载刚架左端立柱3.1和水平位移加载刚架右端立柱3.2分别通过长螺杆与钢结构框架柱牛腿2.2连接。
本发明中，所述竖向位移加载螺杆13头端抵紧竖向位移加载反应力梁5的横梁翼缘。
本发明的有益效果是：可以实现建筑幕墙的多维多模式地震动加载；构造简单，操作便捷、安全；可以实现水平位移和竖向位移的反复加载。
附图说明
图1为本发明的三维示意图。
图2为本发明的前视图。
图3为水平位移加载刚架前视图。
图4为竖向位移加载刚架前视图。
图5为图3的I-I剖视图。
图6为图3的II-II剖视图。
图7为图4的III-III剖视图。
图8为图4的IV-IV剖视图。
图中标号：1为三向六自由度模拟地震振动台，2为钢结构框架，2.1为钢结构框架柱，2.2为钢结构框架柱牛腿，3为水平位移加载刚架，3.1为水平位移加载刚架横梁，3.2为水平位移加载刚架左端立柱，3.3为水平位移加载刚架右端立柱，4为竖向位移加载刚架，4.1为竖向位移加载刚架横梁，4.2为竖向位移加载刚架端立柱， 5为竖向位移加载反力梁，6为第一连接板，7为第二连接板，8为第三连接板，9为内螺纹套筒，10为螺栓，10.1为固定螺栓10的螺母，11为螺杆，11.1为固定螺杆11的螺母，12为水平位移加载螺杆，12.1为水平位移加载螺杆12的左端外侧螺母，12.2为水平位移加载螺杆的左端内侧螺母，12.3为水平位移加载螺杆的右端外侧螺母，12.4为水平位移加载螺杆的右端内侧螺母，13为竖向位移加载螺杆。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1
本发明提出的一种建筑幕墙多维多模式地震动试验装置，由三向六自由度模拟地震振动台1、钢结构框架2、水平位移加载刚架3、竖向位移加载刚架4、竖向位移加载反力梁5、第一连接板6、第二连接板7、第三连接板8、内螺纹套筒9、螺栓10、螺杆11、水平位移加载螺杆12、竖向位移加载螺杆13和相应的螺母组成。其中钢结构框架2固定于三向六自由度模拟地震振动台1台面，水平位移加载刚架3通过可调节水平位移的连接方式与钢结构框架柱2.1连接，竖向位移加载刚架4通过可调节竖向位移的连接方式与钢结构框架柱2.1连接。所述三向六自由度模拟地震振动台1实现三维加速度作用加载。所述水平位移加载刚架横梁3.1翼缘开长圆孔，通过螺栓与所开的圆孔和带有长圆孔的第一连接板6连接，并通过另一块开圆孔的第二连接板7抱箍于钢结构框架柱2.1。所述水平位移加载刚架左端立柱3.2和水平位移加载刚架右端立柱3.3通过长螺杆与钢结构框架柱牛腿2.2连接。所述竖向位移加载刚架横梁4.1翼缘与开圆孔的第三连接板8焊接，并通过另一块开圆孔的第三连接板8抱箍于钢结构框架柱2.1。所述竖向位移加载反力梁5横梁翼缘与开圆孔的第四连接板焊接，并通过另一块开圆孔的第四连接板抱箍于竖向位移加载刚架的上、下两个横梁的钢结构框架柱2.1。
如图1所示，钢结构框架2固定于三向六自由度模拟地震振动台1台面，三向六自由度模拟地震振动台实现三维加速度作用加载。如图2、图3和图4所示，水平位移加载刚架横梁3.1翼缘开长圆孔，通过固定螺栓10和螺母10.1与开圆孔和长圆孔的第一连接板6连接，并使水平位移加载刚架横梁3.1翼缘的长圆孔中心与第一连接板6的长圆孔中心重合；将第一连接板6置于钢结构框架柱2.1外侧，将开圆孔的第二连接板7置于钢结构框架柱2.1内侧，使第一连接板6的圆孔中心与第二连接板7的圆孔中心重合，通过固定螺杆11对穿第一连接板6和第二连接板7的圆孔，并采用螺母11.1拧紧；水平位移加载刚架左端立柱3.2和水平位移加载刚架右端立柱3.3通过水平位移加载螺杆12、左端外侧螺母12.1、左端内侧螺母12.2、右端外侧螺母12.3和右端内侧螺母12.4与钢结构框架柱牛腿2.2连接；向右加载水平位移时，将螺母10.1、左端内侧螺母12.2和右端外侧螺母12.3松开，扳动左端外侧螺母12.1，实现水平位移加载刚架向右水平位移，达到预定位移值后，拧紧所有螺母；向左加载水平位移时，方法相同，过程相似，不再赘述。如图2、图5和图6所示，竖向位移加载刚架横梁4.1翼缘与开圆孔的第三连接板8焊接；将第三连接板8置于钢结构框架柱2.1外侧，将另一块第三连接板8置于钢结构框架柱2.1内侧，使置于钢结构框架柱2.1内外两侧的第三连接板8的圆孔中心重合，通过固定螺杆11对穿两块第三连接板8的圆孔，并采用螺母11.1拧紧；竖向位移加载刚架横梁4.1的腹板开圆孔，与内螺纹套筒9焊接，并焊接加劲板；内螺纹套筒9连接带六角头的竖向位移加载螺杆13；竖向位移加载反力梁5与钢结构框架柱2.1的连接方式同竖向位移加载刚架横梁4.1与钢结构框架柱2.1的连接方式；竖向位移加载螺杆13的非六角头端抵紧竖向位移加载反力梁横梁5翼缘；向上加载竖向位移时，松开螺母11.1，扳动连接于上横梁内螺纹套筒9的竖向位移加载螺杆13的六角头，实现竖向位移加载刚架向上竖向位移，达到预定位移值后，拧紧所有螺母；向上加载竖向位移时，方法相同，过程相似，不再赘述。
Claims (3)
1.一种建筑幕墙多维多模式地震动试验装置，由三向六自由度模拟地震振动台(1)、钢结构框架(2)、水平位移加载刚架(3)、竖向位移加载刚架(4)、竖向位移加载反力梁(5)、第一连接板(6)、第二连接板(7)、第三连接板(8)和内螺纹套筒(9)组成，其特征在于：
钢结构框架(2)包括若干个竖直方向布置的钢结构框架柱(2.1)和位于钢结构框架柱(2.1)上的钢结构框架柱牛腿(2.2)；钢结构框架(2)固定于三向六自由度模拟地震振动台(1)台面上；
水平位移加载刚架(3)由水平位移加载刚架横梁(3.1)、水平位移加载刚架左端立柱(3.2)和水平位移加载刚架右端立柱(3.3)组成，水平位移加载刚架横梁(3.1)的两端分别连接水平位移加载刚架左端立柱(3.2)和水平位移加载刚架右端立柱(3.3)；水平位移加载刚架(3)水平布置位于钢结构框架(2)下部一侧，通过可调节水平位移的连接方式与钢结构框架柱(2.1)连接，水平位移加载刚架横梁(3.1)的翼缘处开有圆孔，水平位移加载刚架横梁(3.1)的圆孔处通过螺栓与开有圆孔的第一连接板(6)连接，第一连接板(6)置于钢结构框架柱(2.1)外侧，第二连接板(7)置于钢结构框架柱(2.1)内侧，水平位移加载刚架(3)通过开有圆孔的第二连接板(7)抱箍于钢结构框架柱(2.1)；水平位移加载刚架左端立柱(3.2)和水平位移加载刚架右端立柱(3.3)通过水平位移加载螺杆(12)、左端外侧螺母(12.1)、左端内侧螺母(12.2)、右端外侧螺母(12.3)和右端内侧螺母(12.4)与钢结构框架柱牛腿(2.2)连接；
竖向位移加载刚架(4)由两根竖向位移加载刚架横梁(4.1)和两根竖向位移加载刚架端立柱(4.2)连接组成的框架结构；竖向位移加载刚架(4)位于钢结构框架(2)中上部一侧，通过可调节竖向位移的连接方式与钢结构框架柱(2.1)连接；所述竖向位移加载刚架横梁(4.1)的翼缘处与开圆孔的第三连接板(8)焊接，将两块第三连接板(8)分别置于钢结构框架柱(2.1)的内、外侧，通过固定螺杆(11)对穿两块第三连接板(8)的圆孔，采用螺母(11.1)拧紧，使竖向位移加载刚架(4)抱箍于钢结构框架柱(2.1)；
竖向位移加载反力梁(5)横梁的翼缘处与开圆孔的第四连接板焊接，并通过另一块开圆孔的第四连接板抱箍于两个竖向位移加载刚架横梁之间的钢结构框架柱(2.1)上；
所述竖向位移加载刚架横梁(4.1)的腹板开有圆孔，所述圆孔处焊接有内螺纹套筒(9)焊接，并焊接加劲板；内螺纹套筒(9)连接带六角头的竖向位移加载螺杆(13)；竖向位移加载螺杆(13)的非六角头端抵紧竖向位移加载反力梁横梁(5)翼缘。
2.根据权利要求1所述的建筑幕墙多维多模式地震动试验装置，其特征在于水平位移加载刚架(3)通过固定螺杆(11)对穿第一连接板(6)和第二连接板(7)的圆孔，采用螺母(11.1)拧紧，使水平位移加载刚架(3)抱箍于钢结构框架柱(2.1)。
3.根据权利要求1所述的建筑幕墙多维多模式地震动试验装置，其特征在于所述内螺纹套筒(9)通过竖向位移加载螺杆(13)固定于竖向位移加载刚架横梁(4.1)上。
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