CN104677581B - 加载装置以及基于该加载装置的梁柱节点抗震试验系统 - Google Patents

加载装置以及基于该加载装置的梁柱节点抗震试验系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加载装置以及基于该加载装置的梁柱节点抗震试验系统，包括X形底座、四个反力架方钢管柱、四个第一反力架横梁、四个第二反力架横梁、四个第三反力架横梁、四个第一反力架短斜梁、四个第二反力架短斜梁、两个第一钢梁；本发明所述的空间框架梁柱节点抗震试验系统包括第一千斤顶、四个第二千斤顶及自平衡反力架加载装置。该装置及系统可以实现空间框架梁柱节点的抗震试验。

Description

加载装置以及基于该加载装置的梁柱节点抗震试验系统
技术领域
本发明涉及一种抗震性能测试领域，涉及一种加载装置以及基于该加载装置的梁柱节点抗震试验系统。
背景技术
一般的空间框架梁柱节点受力性能研究主要采用平面水平单向加载体系进行，只适用于平面梁柱节点。试验装置主要分为柱端加载和梁端加载两类，在柱端与梁端一般均采用单向铰的形式，导致柱只能发生平面内的变形，而无法产生平面外的变形，梁也只能发生绕其自身轴线的弯曲变形而不能发生扭转变形。
为了使空间框架梁柱节点受力性能的研究更加真实，使其能够真实的反映地震作用对空间框架梁柱节点的空间组合效应，克服采用平面框架梁柱节点在试件单方向(平面内)加载时不考虑其它方向(平面外)的荷载作用对梁柱节点实际性能的影响，需要发明一种可沿梁柱两个主轴方向或柱的轴线方向分别施加荷载的梁柱节点性能试验装置。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种加载装置以及基于该加载装置的梁柱节点抗震试验系统，该装置及系统可以实现空间框架梁柱节点的抗震试验。
为达到上述目的，本发明所述的加载装置包括X形底座、四个反力架方钢管柱、四个第一反力架横梁、四个第二反力架横梁、四个第三反力架横梁、四个第一反力架短斜梁、四个第二反力架短斜梁、两个第一钢梁；
所述X形底座由两个交叉分布的第二钢梁组成，四个反力架方钢管柱的下端分别固定于两个第二钢梁的两侧；
所述第一反力架横梁的两端、第二反力架横梁的两端、第三反力架横梁的两端均分别与相邻两个反力架方钢管柱的侧面相连接，且第一反力架横梁、第二反力架横梁及第三反力架横梁由上到下依次分布，四个第一反力架横梁、四个第二反力架横梁及四个第三反力架横梁均围成了一个正方形结构，两个第一钢梁的两端分别固定于四个第一反力架横梁围成的正方形结构的四个角的位置，且四个第一反力架横梁围成的正方形结构的两条对角线分别与两个第一钢梁重合；
四个第二反力架横梁围成的正方形结构中相邻两个边通过第一反力架短斜梁相连接；
四个第三反力架横梁围成的正方形结构中相邻两个边通过第二反力架短斜梁相连接。
还包括四个第四反力架横梁，相邻两个反力架方钢管柱的下端分别与第四反力架横梁的两端相连接，且四个第四反力架横梁围成了一个正方形结构。
还包括四个侧向支撑，四个侧向支撑的上端分别与四个反力架方钢管柱的侧面相连接，侧向支撑的下端与反力架方钢管柱的下端均固定于同一第二钢梁的一端。
所述侧向支撑与与其相连接的第二钢梁及反力架方钢管柱围成了一个三角形结构。
第一反力架横梁的端部固定于反力架方钢管柱顶部的侧面。
待测梁柱节点包括钢管柱及四个梁，四个梁的一端均与钢管柱的侧面相连接，且相邻两个梁之间的夹角为90°，四个梁位于同一平面内；本发明所述的梁柱节点抗震试验系统包括第一千斤顶、四个第二千斤顶及自平衡反力架加载装置；
钢管柱的底部固定于两个第二钢梁的交叉位置，钢管柱的顶部与第一千斤顶的输出轴相连接，第一千斤顶的底座固定于两个第一钢梁交叉的位置；
四个第二千斤顶的输出轴与钢管柱顶部的侧面相连接，四个第二千斤顶的底座上设有定滑轮组，第一反力架短斜梁的侧面设有凹槽，四个第二千斤顶底座上的定滑轮组分别内嵌于四个第一反力架短斜梁的凹槽内；
四个梁分别固定于四个第二反力架短斜梁上。
所述梁与第二反力架短斜梁之间通过滑动支座相连接。
所述钢管柱的底部设有第一万向刚性球铰支座，第一万向刚性球铰支座固定于两个第二钢梁交叉的位置，钢管柱的顶部设有第二万向刚性球铰支座，第二万向刚性球铰支座固定于第一千斤顶的输出轴上。
所述第一千斤顶及第二千斤顶均为液压千斤顶。
所述四个第二千斤顶位于同一平面内，且相邻两个第二千斤顶的夹角为90°。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的加载装置以及基于该加载装置的梁柱节点抗震试验系统中通过第一千斤顶及四个第二千斤顶将待试验的空间框架梁柱节点固定在自平衡反力架加载装置中，通过第一千斤顶来实现对待试验的空间框架梁柱节点中钢管柱的轴向施加压力，并观察待试验空间框架梁柱节点轴向的变形，通过四个第二千斤顶在待测空间框架梁柱节点中钢管柱侧面四个不同方向上施加压力，并根据需要分别调节四个方向上第二千斤顶对钢管柱施加压力的大小，从而实现使待试验空间框架梁柱节点发生扭转变形，进而实现待试验的空间框架梁柱节点的抗震试验。另外，四个第二反力架横梁围成的正方形结构中相邻两个边通过第一反力架短斜梁相连接，第二千斤顶与所述反力架短斜梁相连接，避免第二千斤顶受力过大而导致千斤顶底部发生轴向位移，提高测试的准确性，同时，四个第三反力架横梁围成的正方形结构中相邻两个边通过第二反力架短斜梁相连接，待试验空间框架梁柱节点中的梁与第二反力架短斜梁相连接，避免梁与第二反力架短斜梁连接的端部发生轴向的位移，提高测试的准确性；
进一步，相邻两个反力架方钢管柱的下端分别与第四反力架横梁的两端相连接，避免待试验空间框架梁柱节点发生扭转变形过程中，第二钢梁与反力架钢管柱发生变形，提高试验的准确性；
进一步，四个侧向支撑的上端分别与四个反力架方钢管柱的侧面相连接，侧向支撑的下端与反力架方钢管柱的下端均固定于同一第二钢梁的一端，侧向支撑、第二钢梁及反力架方钢管柱形成一个整体，且侧向支撑、第二钢梁及反力架方钢管柱围成了一个三角形结构，避免试验过程中，第二钢梁及反力架方钢管柱发生变形。
附图说明
图1为本发明中加载装置的机构示意图；
图2为本发明中待测梁柱节点的结构示意图；
图3是本发明实施例的俯视图；
图4是本发明实施例的中层示意图；
图5是本发明实施例的主视和后视及左视图。
其中，1为第二钢梁、2为钢管柱、3为侧向支撑、4为第一反力架横梁、5为反力架方钢管柱、6为第一反力架短斜梁、7为第四反力架横梁、8为第三反力架横梁、9为第二反力架横梁、10为第一钢梁、11为第二千斤顶、12为梁、13为第二反力架短斜梁、14为第一千斤顶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1、图2、图3、图4及图5，本发明所述的加载装置包括X形底座、四个反力架方钢管柱5、四个第一反力架横梁4、四个第二反力架横梁9、四个第三反力架横梁8、四个第一反力架短斜梁6、四个第二反力架短斜梁13、两个第一钢梁10；X形底座由两个交叉分布的第二钢梁1组成，四个反力架方钢管柱5的下端分别固定于两个第二钢梁1的两侧；第一反力架横梁4的两端、第二反力架横梁9的两端、第三反力架横梁8的两端均分别与相邻两个反力架方钢管柱5的侧面相连接，且第一反力架横梁4、第二反力架横梁9及第三反力架横梁8由上到下依次分布，四个第一反力架横梁4、四个第二反力架横梁9及四个第三反力架横梁8均围成了一个正方形结构，两个第一钢梁10的两端分别固定于四个第一反力架横梁4围成的正方形结构的四个角的位置，且四个第一反力架横梁4围成的正方形结构的两条对角线分别与两个第一钢梁10重合；四个第二反力架横梁9围成的正方形结构中相邻两个边通过第一反力架短斜梁6相连接；四个第三反力架横梁8围成的正方形结构中相邻两个边通过第二反力架短斜梁13相连接。
本发明还包括四个第四反力架横梁7及四个侧向支撑3，相邻两个反力架方钢管柱5的下端分别与第四反力架横梁7的两端相连接，且四个第四反力架横梁7围成了一个正方形结构；四个侧向支撑3的上端分别与四个反力架方钢管柱5的侧面相连接，侧向支撑3的下端与反力架方钢管柱5的下端均固定于同一第二钢梁1的一端；侧向支撑3与与其相连接的第二钢梁1及反力架方钢管柱5围成了一个三角形结构；第一反力架横梁4的端部固定于反力架方钢管柱5顶部的侧面。
本发明中所述待测梁柱节点包括钢管柱2及四个梁12，四个梁12的一端均与钢管柱2的侧面相连接，且相邻两个梁12之间的夹角为90°，四个梁12位于同一平面内；
本发明所述的梁柱节点抗震试验系统包括第一千斤顶14、四个第二千斤顶11及自平衡反力架加载装置；钢管柱2的底部固定于两个第二钢梁1的交叉位置，钢管柱2的顶部与第一千斤顶14的输出轴相连接，第一千斤顶14的底座固定于两个第一钢梁10交叉的位置；四个第二千斤顶11的输出轴与钢管柱2顶部的侧面相连接，四个第二千斤顶11的底座上设有定滑轮组，第一反力架短斜梁6的侧面设有凹槽，四个第二千斤顶11底座上的定滑轮组分别内嵌于四个第一反力架短斜梁6的凹槽内；四个梁12分别固定于四个第二反力架短斜梁13上，其中，四个第二千斤顶11分别与四个第一反力架短斜梁6形成的四个作动器，
需要说明的是，所述梁12与第二反力架短斜梁13之间通过滑动支座相连接；钢管柱2的底部设有第一万向刚性球铰支座，第一万向刚性球铰支座固定于两个第二钢梁1交叉的位置，钢管柱2的顶部设有第二万向刚性球铰支座，第二万向刚性球铰支座固定于第一千斤顶14的输出轴上；第一千斤顶14及第二千斤顶11均为液压千斤顶；四个第二千斤顶11位于同一平面内，且相邻两个第二千斤顶11的夹角为90°。
实验时，首先通过第一千斤顶14对钢管柱2施加轴向荷载并保持不变，然后通过作动器施加单向或循环往复的水平荷载，以达到在在节点域产生双向弯矩和剪力的目的。采用该装置后，当在两个主轴平面内同时或依次施加水平荷载或沿柱轴向施加轴向荷载时，梁12可以发生任意方向的弯曲变形，每根梁12既可以沿某一主轴发生平面内的弯曲变形，又可以绕自身轴线扭转，发生平面外的弯曲变形，使待试验空间框架梁柱节点的受力情况与实际结构中空间框架梁柱节点在地震作用下的受力状况比较相似。

Claims (10)

1.一种加载装置，其特征在于，包括X形底座、四个反力架方钢管柱(5)、四个第一反力架横梁(4)、四个第二反力架横梁(9)、四个第三反力架横梁(8)、四个第一反力架短斜梁(6)、四个第二反力架短斜梁(13)、两个第一钢梁(10)；
所述X形底座由两个交叉分布的第二钢梁(1)组成，四个反力架方钢管柱(5)的下端分别固定于两个第二钢梁(1)的两侧；
所述第一反力架横梁(4)的两端、第二反力架横梁(9)的两端、第三反力架横梁(8)的两端均分别与相邻两个反力架方钢管柱(5)的侧面相连接，且第一反力架横梁(4)、第二反力架横梁(9)及第三反力架横梁(8)由上到下依次分布，四个第一反力架横梁(4)、四个第二反力架横梁(9)及四个第三反力架横梁(8)均围成了一个正方形结构，两个第一钢梁(10)的两端分别固定于四个第一反力架横梁(4)围成的正方形结构的四个角的位置，且四个第一反力架横梁(4)围成的正方形结构的两条对角线分别与两个第一钢梁(10)重合；
四个第二反力架横梁(9)围成的正方形结构中相邻两个边通过第一反力架短斜梁(6)相连接；
四个第三反力架横梁(8)围成的正方形结构中相邻两个边通过第二反力架短斜梁(13)相连接。
2.根据权利要求1所述的加载装置，其特征在于，还包括四个第四反力架横梁(7)，相邻两个反力架方钢管柱(5)的下端分别与第四反力架横梁(7)的两端相连接，且四个第四反力架横梁(7)围成了一个正方形结构。
3.根据权利要求1所述的加载装置，其特征在于，还包括四个侧向支撑(3)，四个侧向支撑(3)的上端分别与四个反力架方钢管柱(5)的侧面相连接，侧向支撑(3)的下端与反力架方钢管柱(5)的下端均固定于同一第二钢梁(1)的一端。
4.根据权利要求3所述的加载装置，其特征在于，所述侧向支撑(3)与与其相连接的第二钢梁(1)及反力架方钢管柱(5)围成了一个三角形结构。
5.根据权利要求1所述的加载装置，其特征在于，第一反力架横梁(4)的端部固定于反力架方钢管柱(5)顶部的侧面。
6.一种梁柱节点抗震试验系统，待测梁柱节点包括钢管柱(2)及四个梁(12)，四个梁(12)的一端均与钢管柱(2)的侧面相连接，且相邻两个梁(12)之间的夹角为90°，四个梁(12)位于同一平面内，其特征在于，包括第一千斤顶(14)、四个第二千斤顶(11)及权利要求1所述的加载装置；
钢管柱(2)的底部固定于两个第二钢梁(1)的交叉位置，钢管柱(2)的顶部与第一千斤顶(14)的输出轴相连接，第一千斤顶(14)的底座固定于两个第一钢梁(10)交叉的位置；
四个第二千斤顶(11)的输出轴与钢管柱(2)顶部的侧面相连接，四个第二千斤顶(11)的底座上设有定滑轮组，第一反力架短斜梁(6)的侧面设有凹槽，四个第二千斤顶(11)底座上的定滑轮组分别内嵌于四个第一反力架短斜梁(6)的凹槽内；四个梁(12)分别固定于四个第二反力架短斜梁(13)上。
7.根据权利要求6所述的梁柱节点抗震试验系统，其特征在于，所述梁(12)与第二反力架短斜梁(13)之间通过滑动支座相连接。
8.根据权利要求6所述的梁柱节点抗震试验系统，其特征在于，所述钢管柱(2)的底部设有第一万向刚性球铰支座，第一万向刚性球铰支座固定于两个第二钢梁(1)交叉的位置，钢管柱(2)的顶部设有第二万向刚性球铰支座，第二万向刚性球铰支座固定于第一千斤顶(14)的输出轴上。
9.根据权利要求6所述的梁柱节点抗震试验系统，其特征在于，所述第一千斤顶(14)及第二千斤顶(11)均为液压千斤顶。
10.根据权利要求6所述的梁柱节点抗震试验系统，其特征在于，所述四个第二千斤顶(11)位于同一平面内，且相邻两个第二千斤顶(11)的夹角为90°。
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