CN106706244B - 一种抗震剪切剥离反复加载试验装置 - Google Patents

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Abstract

一种抗震剪切剥离反复加载试验装置，属于房屋建筑工程抗震试验加载装置领域。本装置实现剪切剥离反复加载拟静力试验或进行单调加载剪切剥离试验，并对各类复合墙面、保温层以及防护层之间连结情况进行测试。由于实验试件为外墙复合墙体，构件尺寸大，采用螺杆而非其它夹具，能够实现拆装方便，试件吊装翻转更换快捷，试验装置反复使用。通过设置加载端转换装置有效地解决了试验装置与作动器连接的问题，实现了力与位移实时精准双控制。本装置加载端梯形钢板将力传递至加载端钢梁，通过加载端钢梁将力传到试件上，传力直接均匀，试验精度高。本装置设置中间螺杆和边螺杆实现钢梁中间与两端同时受力。

Description

一种抗震剪切剥离反复加载试验装置
技术领域
本发明属于房屋建筑工程抗震试验加载装置领域，具体涉及一种建筑外墙复合层剪切剥离反复加载试验装置。
背景技术
建筑外墙常见形式为：建筑外墙外粘贴保温层，保温层外粘贴或连接防护层。外墙需满足结构、围护、装饰、保温、防火等功能。学者对新型墙体、保温节能、防火性能、耐候性能、新型复合墙体、保温装饰一体化等方面均有研究。
目前对外墙外保温抗震性能研究缺乏、试验设备缺乏，研究数据较少。在水平、竖向以及复合地震作用下，外墙复合层破坏严重。震害调查报告表明地震作用下外层复合墙体开裂、起鼓甚至破坏脱落、高空坠落对人们造成了伤亡与财产损失。
当前有两种试验方法：一种只能实现单向静力加载，另一种是通过振动台做动力测试。但两种方法均不能实现拟静力滞回试验，并且第一种方法只能实现单向静力加载，第二种方法只能进行动力试验，仪器少，试验价格昂贵。而本发明装置可以实现剪切剥离反复加载拟静力试验，也可进行一次单向加载剪切剥离试验。
本发明装置的核心功能是实现建筑外墙复合层剪切剥离反复加载试验。本发明装置可为外墙外保温的抗震性能研究分析、改进工艺、材料、连接等提供真实的数据依据。
本发明装置实现加载的基本原理为：模拟地震反复作用下，防护层、保温层与建筑墙体接触面剪切滞回受力状态。集中力模拟地震惯性力作用在防护层中心处。推拉反复作用通过防护层中心传递到保温层以及防护层与保温层的接触面和保温层与建筑墙体的接触面，实现对外层复合墙体面层的抗震性能进行真实检测。
应用本发明装置已经实际完成了四组实验验证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效进行抗震剪切剥离反复加载试验的测试装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种抗震剪切剥离反复加载试验装置。
该加载试验装置包括：固定端钢梁(1)、边螺杆(2)、加载端钢梁(3)、边杆垫片(4)、边杆螺母(5)、中杆螺母(6)、中杆垫片(7)、固定端带孔小钢板(8)、中间螺杆(9)、加载端带孔小钢板(10)、梯形钢板(11)、第一钢板(12)第二钢板(13)、第三钢板(14)、第四钢板(15)、带四孔钢板(16)。试件设置在固定端钢梁(1)与加载端钢梁(3)之间。
固定端钢梁(1)和加载端钢梁(3)平行布置；两个边螺杆(2)平行布置，并且分别设置在固定端钢梁(1)和加载端钢梁(3)的两侧，固定端钢梁(1)和加载端钢梁(3)的两侧分别设有边螺孔，边螺杆(2)穿过边螺孔并通过边杆螺母(5)连接，边杆螺母(5)与边螺孔之间设有边杆垫片(4)。
固定端钢梁(1)、加载端钢梁(3)和两个边螺杆(2)组成矩形框结构。
固定端带孔小钢板(8)焊接在固定端钢梁(1)的中间，加载端带孔小钢板(10)焊接在加载端钢梁(3)的中间，固定端带孔小钢板(8)和加载端带孔小钢板(10)上均设有中间螺孔。
中间螺杆(9)穿过中间螺孔且在固定端钢梁(1)上用中杆螺母(6)固定。中杆螺母(6)与相应的中间螺孔之间设有中杆垫片(7)。梯形钢板(11)的底面与加载端钢梁(3)的外侧焊接在一起，梯形钢板(11)的顶面与第一钢板(12)垂直焊接，梯形钢板(11)为水平放置，第一钢板(12)为竖直放置。带四孔钢板(16)与第一钢板(12)平行布置，第三钢板(14)设置在带四孔钢板(16)和第一钢板(12)之间，第二钢板(13)和第四钢板(15)设置在同一水平面，且与第三钢板(14)相垂直。
第一钢板(12)、第二钢板(13)、第三钢板(14)、第四钢板(15)、带四孔钢板(16)焊接组成加载端。
固定端带孔小钢板(8)和加载端带孔小钢板(10)上的中间螺孔设置在加载试件附近，以保证加载力的均匀传递，保证受力更合理。
第二钢板(13)与第四钢板(15)在同一水平位置处。
第三钢板(14)形状为L形，目的是为保证试件足够的变形量并保证加载端能与相匹配的作动器良好地连接。
带四孔钢板(16)上设有的四个螺栓孔的直径和位置均需与加载作动器的螺栓孔大小位置完全对应，四个螺栓孔的几何中心即为试件加载合力中心。
边螺杆(2)和中间螺杆(9)两端均已套丝处理，边螺杆(2)与中间螺杆(9)必须相互平行，以保证钢梁中部与两端同时受力。
梯形钢板(11)需垂直于加载端钢梁(3)，梯形钢板(11)必须与边螺杆(2)和中间螺杆(9)的杆中心轴线在同一平面。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
1、本发明实现了对各类复合墙体地震作用下剪切剥离反复加载，可以对各类复合墙面、保温层以及防护层之间连结情况进行测试。可应用于地震作用下反复加载试验，也可用于一次性推、拉测试试验。
2、本发明通过设置加载端转换装置有效地解决了试验装置与作动器连接的问题，实现了力与位移实时精准双控制。加载端梯形钢板(11)将力传递至加载端钢梁(3)，通过加载端钢梁(3)将力传到试件上，传力直接均匀，试验精度高。
3、已应用本装置进行实测验证。通过抗震剪切剥离反复加载试验，得到不同试件的实时荷载位移关系滞回曲线，经试验检验，表明应用本装置试验过程安全可控，可靠稳定，试验结果好。
4、本装置同时设置边螺杆(2)和中间螺杆(9)可以实现钢梁同步变形、受力均匀。由于实验试件为外墙复合墙体，构件尺寸大，采用螺杆而非其它夹具，能够实现拆装方便，试件吊装翻转更换快捷，试验装置可反复使用。本装置通过调整螺杆长度、直径等方法可以实现不同尺寸试件的加载，扩大装置应用范围。
5、本装置经过实例验证表明：可以实现一片墙体能够做两次复合墙体抗震剪切反复滞回试验，提高试验效率，节约试验成本。
附图说明
图1为该抗震剪切剥离反复加载试验装置的正视图。
图2为该抗震剪切剥离反复加载试验装置的俯视图。
图3为该抗震剪切剥离反复加载试验装置侧视图及实验实施图。
图4建筑外墙复合墙体常用作法示意图
图中：1.固定端钢梁 2.边螺杆 3.加载端钢梁 4.边杆垫片 5.边杆螺母 6.中杆螺母 7.中杆垫片 8.固定端带孔小钢板 9.中间螺杆 10.加载端带孔小钢板 11.梯形钢板12.第一钢板 13.第二钢板 14.第三钢板 15.第四钢板 16.带四孔钢板。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明的具体试验实施过程如下，由固定端钢梁(1)与加载端钢梁(4)将试件(试件结构由墙体结构、保温层、防护层以及各类连接件组成，常见作法如附图4所示)夹住，两根边螺杆(2)和一根中间螺杆(9)穿过固定端钢梁(1)和加载端钢梁(3)的螺孔，紧固试件。带四孔钢板(16)与试验作动器紧密连接后形成加载系统。启动作动器将推力均匀传递到加载端钢梁(3)，推力完成后逐渐卸荷至零，启动作动器反向加载，通过加载钢梁(3)传力至两根边螺杆(2)和一根中间螺杆(9)，并传力至固定端钢梁(1)，由固定端钢梁(1)与试件紧密接触，实现施加拉力。反复该过程实现抗震剪切剥离反复加载。
现已设计加工完成该试验装置，并应用该装置进行了实验。实际测试得到了试件的抗震剪切剥离反复加载的荷载变形滞回曲线等试验结果。以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (7)

1.一种抗震剪切剥离反复加载试验装置，其特征在于：
该加载试验装置包括：固定端钢梁(1)、边螺杆(2)、加载端钢梁(3)、边杆垫片(4)、边杆螺母(5)、中杆螺母(6)、中杆垫片(7)、固定端带孔小钢板(8)、中间螺杆(9)、加载端带孔小钢板(10)、梯形钢板(11)、第一钢板(12)、第二钢板(13)、第三钢板(14)、第四钢板(15)和带四孔钢板(16)；
固定端钢梁(1)和加载端钢梁(3)平行布置；两个边螺杆(2)平行布置，并且分别设置在固定端钢梁(1)和加载端钢梁(3)的两侧，固定端钢梁(1)和加载端钢梁(3)的两侧分别设有边螺孔，边螺杆(2)穿过边螺孔并通过边杆螺母(5)连接，边杆螺母(5)与边螺孔之间设有边杆垫片(4)；试件设置在固定端钢梁(1)与加载端钢梁(3)之间；
固定端钢梁(1)、加载端钢梁(3)和两个边螺杆(2)组成矩形框结构；
固定端带孔小钢板(8)焊接在固定端钢梁(1)的中间，加载端带孔小钢板(10)焊接在加载端钢梁(3)的中间，固定端带孔小钢板(8)和加载端带孔小钢板(10)上均设有中间螺孔；
中间螺杆(9)穿过中间螺孔且在固定端钢梁(1)上用中杆螺母(6)固定；中杆螺母(6)与相应的中间螺孔之间设有中杆垫片(7)；
梯形钢板(11)的底面与加载端钢梁(3)的外侧焊接在一起，梯形钢板(11)的顶面与第一钢板(12)垂直焊接，梯形钢板(11)为水平放置，第一钢板(12)为竖直放置；带四孔钢板(16)与第一钢板(12)平行布置，第三钢板(14)设置在带四孔钢板(16)和第一钢板(12)之间，第二钢板(13)和第四钢板(15)设置在同一水平面，且与第三钢板(14)相垂直；
第一钢板(12)、第二钢板(13)、第三钢板(14)、第四钢板(15)和带四孔钢板(16)焊接组成加载端。
2.根据权利要求1所述的一种抗震剪切剥离反复加载试验装置，其特征在于：固定端带孔小钢板(8)和加载端带孔小钢板(10)上的中间螺孔设置在加载试件附近，以保证加载力的均匀传递，保证受力更合理。
3.根据权利要求1所述的一种抗震剪切剥离反复加载试验装置，其特征在于：第二钢板(13)与第四钢板(15)在同一水平位置处。
4.根据权利要求1所述的一种抗震剪切剥离反复加载试验装置，其特征在于：第三钢板(14)形状为L形，目的是为保证试件足够的变形量并保证加载端能与相匹配的作动器良好地连接。
5.根据权利要求1所述的一种抗震剪切剥离反复加载试验装置，其特征在于：带四孔钢板(16)上设有的四个螺栓孔的直径和位置均需与作动器的螺栓孔大小位置完全对应，四个螺栓孔的几何中心即为试件加载合力中心。
6.根据权利要求1所述的一种抗震剪切剥离反复加载试验装置，其特征在于：边螺杆(2)和中间螺杆(9)两端均已套丝处理，边螺杆(2)与中间螺杆(9)必须相互平行，以保证钢梁中部与两端同时受力。
7.根据权利要求1所述的一种抗震剪切剥离反复加载试验装置，其特征在于：梯形钢板(11)需垂直于加载端钢梁(3)，梯形钢板(11)必须与边螺杆(2)和中间螺杆(9)的杆中心轴线在同一平面。
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