CN106706433B - 多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，包括钢门架、第一边柱、第二边柱、中间柱、失效柱、门架横梁、第一稳压千斤顶、第二稳压千斤顶、液压伺服作动器、第一地梁、第二地梁、第三地梁、第一水平铰接装置、第二水平铰接装置、若干第一拉压传感器及若干第二拉压传感器，该装置能够有效的解决试验过程中多层组合楼板梁柱子结构中楼板的组合效应、结构的空腹效应、结构跨度不对称性、结构边界约束不对称性以及较难施加荷载的问题。

Description

多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置
技术领域
本发明属于建筑结构模拟实验装置技术领域，涉及一种多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置。
背景技术
随着社会的发展，钢结构因具有强度高、塑性及韧性强、制造轻便、施工周期短等优点使得其应用越来越广泛。同时，人们对结构的安全性和鲁棒性提出了更高的要求，在满足传统设计的基础上，对一些重要的新建建筑结构还要求其在意外荷载作用(撞击、爆炸等)下能够抵抗连续倒塌，对于现有建筑结构进行抗连续倒塌评估，通过构造措施或增加结构冗余度来提高结构的抗倒塌能力，达到防止结构发生连续破坏的大面积倒塌。
当前，针对多层组合楼板梁柱子结构进行抗倒塌分析常采用拆除构件法，通过拆除主要承载构件(柱)，考察剩余结构是否具有足够的抗连续倒塌能力来避开局部构件的失效引起结构的倒塌。通常试验研究以受力较为明确的对称钢梁柱子结构作为研究对象考察其横梁通过悬链线效应来提高结构的抗倒塌能力，然而试验过程中经常会出现多层组合楼板梁柱子结构中楼板的组合效应、结构的空腹效应、结构跨度不对称性、结构边界约束不对称性以及较难施加荷载的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，该装置能够有效的解决试验过程中多层组合楼板梁柱子结构中楼板的组合效应、结构的空腹效应、结构跨度不对称性、结构边界约束不对称性以及较难施加荷载的问题。
为达到上述目的，本发明所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置包括钢门架、第一边柱、第二边柱、中间柱、失效柱、门架横梁、第一稳压千斤顶、第二稳压千斤顶、液压伺服作动器、第一地梁、第二地梁、第三地梁、第一水平铰接装置、第二水平铰接装置、若干第一拉压传感器及若干第二拉压传感器；
第一边柱的侧面、第二边柱的侧面及中间柱的侧面均与待试验多层组合楼板梁柱子结构中各层组合楼板梁柱子结构梁的侧面相连接，门架横梁的两端固定于钢门架上，第一稳压千斤顶的底座、液压伺服作动器的底座及第二稳压千斤顶的底座均与门架横梁下翼缘的底部相连接，液压伺服作动器位于第一稳压千斤顶与第二稳压千斤顶之间，液压伺服作动器的输出轴与中间柱的上端相连接，第一稳压千斤顶的输出轴与第一边柱的顶部相连接，第二稳压千斤顶的输出轴与第二边柱的顶部相连接，第一边柱的下端与第一地梁相连接，中间柱的下端通过失效柱与第二地梁相连接，第二边柱的下端与第三地梁相连接，第一边柱上端的侧面通过第一水平铰接装置与钢门架的左侧相连接，第二边柱上端的侧面通过第二水平铰接装置与钢门架的右侧相连接，一个第一拉压传感器对应一个第二拉压传感器及待试验多层组合楼板梁柱子结构中的一层组合楼板梁柱子结构梁，并且待试验多层组合楼板梁柱子结构中组合楼板梁柱子结构梁的左端通过对应第一拉压传感器与钢门架的左侧相连接，待试验多层组合楼板梁柱子结构中组合楼板梁柱子结构梁的右端通过对应第二拉压传感器与钢门架的右侧相连接。
钢门架包括第一横向横梁、第二横向横梁、第一横梁、第二横梁、若干个第三横向横梁、若干第四横向横梁及四个钢柱，其中，四个钢柱竖直固定于地面上，且四个钢柱呈矩形分布，第一横梁、第一横向横梁及各第三横向横梁自上到下依次固定于左边两个钢柱之间，第二横梁、第二横向横梁及各第四横向横梁自上到下依次固定于右边两个钢柱之间；
门架横梁的两端分别位于第一横梁上及第二横梁上；
第一边柱上端的侧面通过第一水平铰接装置与第一横向横梁相连接，第二边柱上端的侧面通过第二水平铰接装置与第二横向横梁相连接，一个第三横向横梁对应一个第一拉压传感器、一个第四横向横梁及待试验多层组合楼板梁柱子结构中的一层组合楼板梁柱子结构梁，其中，待试验多层组合楼板梁柱子结构中组合楼板梁柱子结构梁的左端通过第一拉压传感器与第三横向横梁相连接，待试验多层组合楼板梁柱子结构中组合楼板梁柱子结构梁的右端通过第二拉压传感器与第四横向横梁相连接。
待试验多层组合楼板梁柱子结构包括若干层组合楼板梁柱子结构梁，第一边柱的侧面、中间柱的侧面及第二边柱的侧面均与各层组合楼板梁柱子结构梁的侧面相连接，组合楼板梁柱子结构梁上设有组合楼板梁柱子结构楼板，第一边柱、中间柱及第二边柱均穿过组合楼板梁柱子结构楼板，其中，一层组合楼板梁柱子结构梁对应一个第一拉压传感器及一个第二拉压传感器，组合楼板梁柱子结构梁的左端通过第一拉压传感器与钢门架的左侧相连接，组合楼板梁柱子结构梁的右端通过第二拉压传感器与钢门架的右侧相连接。
第一边柱的下端与第一地梁之间、以及第二边柱与第三地梁之间均通过铰接装置相连接。
中间柱的下端通过第一约束装置与第二地梁相连接，失效柱的下端通过第二约束装置与第二地梁相连接。
第二地梁的数目为两根。
第一约束装置包括四个第一角钢轨道柱及四个第一连杆，其中，两个第一角钢轨道柱的下端固定于一个第二地梁上，另外两个第一角钢轨道柱的下端固定于另一个第二地梁上，四个角钢轨道柱呈矩形分布，四个第一角钢轨道柱的上端通过第一固定杆依次相连接，其中，一个第一连杆对应一个第一角钢轨道柱，第一连杆的一端与中间柱的侧面相连接，第一连杆的另一端与对应第一角钢轨道柱的上端通过第一万向球相连接。
第二约束装置包括四个第二角钢轨道柱及四个第二连杆，其中，两个第二角钢轨道柱的下端固定于一个第二地梁上，另外两个第二角钢轨道柱的上端固定于另一个第二地梁上，四个第二角钢轨道柱呈矩形分布，四个第二角钢轨道柱的上端通过第二固定杆依次相连接，其中，一个第二连杆对应一个第二角钢轨道柱，第二连杆的一端与失效柱的下端相连接，第二连杆的另一端与对应第二角钢轨道柱的上端通过第二万向球相连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置包括第一边柱、第二边柱及中间柱，其中，第一边柱的侧面、第二边柱的侧面及中间柱的侧面均与待试验多层组合楼板梁柱子结构中各层组合楼板梁柱子结构梁的侧面相连接，通过第一稳压千斤顶对第一边柱施加力的作用，通过第二稳压千斤顶对第二边柱施加力的作用，通过液压伺服作动器对中间柱施加力的作用，从而通过第一边柱及第二边柱实现对待试验多层组合楼板梁柱子结构真实边界条件的约束和组合楼板效应的考虑，解决试验过程中多层组合楼板梁柱子结构中楼板的组合效应、结构的空腹效应、结构跨度不对称性、结构边界约束不对称性以及较难施加荷载的问题。在试验过程中，液压伺服作动器通过中间柱对待试验多层组合楼板梁柱子结构施加静力荷载，同时通过第一稳压千斤顶及第二稳压千斤顶对待试验多层组合楼板梁柱子结构的两侧施加稳压，再通过第一拉压传感器及第二拉压传感器进行待试验的多层组合楼板梁柱子结构上作用力的检测，从而实现多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验，结构简单，操作方便，实用性极强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明中待试验的组合楼板梁柱子结构7的结构示意图；
图4为本发明中第一约束装置9的结构示意图。
其中，1为钢门架、2为门架横梁、31为第一稳压千斤顶、32为第二稳压千斤顶、4为液压伺服作动器、51为第一横向横梁、52为第二横向横梁、53为第三横向横梁、54为第四横向横梁、61为第一水平铰接装置、62为第二水平铰接装置、71为第一拉压传感器、72为第二拉压传感器、8为多层组合楼板梁柱子结构、9为第一约束装置、10为第二约束装置、11为铰接装置、121为第一地梁、122为第二地梁、123为第三地梁、131为第一边柱、132为第二边柱、14为中间柱、15为组合楼板梁柱子结构楼板、16为组合楼板梁柱子结构梁、17为失效柱、18为第一角钢轨道柱、19为第一万向球、20为第一横梁、21为第二横梁、22为钢柱。
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，本发明所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置包括钢门架1、第一边柱131、第二边柱132、中间柱14、失效柱17、门架横梁2、第一稳压千斤顶31、第二稳压千斤顶32、液压伺服作动器4、第一地梁121、第二地梁122、第三地梁123、第一水平铰接装置61、第二水平铰接装置62、若干第一拉压传感器71及若干第二拉压传感器72；第一边柱131的侧面、第二边柱132的侧面及中间柱14的侧面均与待试验多层组合楼板梁柱子结构8中各层组合楼板梁柱子结构梁16的侧面相连接，门架横梁2的两端固定于钢门架1上，第一稳压千斤顶31的底座、液压伺服作动器4的底座及第二稳压千斤顶32的底座均与门架横梁2下翼缘的底部相连接，液压伺服作动器4位于第一稳压千斤顶31与第二稳压千斤顶32之间，液压伺服作动器4的输出轴与中间柱14的上端相连接，第一稳压千斤顶31的输出轴与第一边柱131的顶部相连接，第二稳压千斤顶32的输出轴与第二边柱132的顶部相连接，第一边柱131的下端与第一地梁121相连接，中间柱14的下端通过失效柱17与第二地梁122相连接，第二边柱132的下端与第三地梁123相连接，第一边柱131上端的侧面通过第一水平铰接装置61与钢门架1的左侧相连接，第二边柱132上端的侧面通过第二水平铰接装置62与钢门架1的右侧相连接，一个第一拉压传感器71对应一个第二拉压传感器72及待试验多层组合楼板梁柱子结构8中的一层组合楼板梁柱子结构梁16，并且待试验多层组合楼板梁柱子结构8中组合楼板梁柱子结构梁16的左端通过对应第一拉压传感器71与钢门架1的左侧相连接，待试验多层组合楼板梁柱子结构8中组合楼板梁柱子结构梁16的右端通过对应第二拉压传感器72与钢门架1的右侧相连接。
钢门架1包括第一横向横梁51、第二横向横梁52、第一横梁20、第二横梁21、若干个第三横向横梁53、若干第四横向横梁54及四个钢柱22，其中，四个钢柱22竖直固定于地面上，且四个钢柱22呈矩形分布，第一横梁20、第一横向横梁51及各第三横向横梁53自上到下依次固定于左边两个钢柱22之间，第二横梁21、第二横向横梁52及各第四横向横梁54自上到下依次固定于右边两个钢柱22之间；门架横梁2的两端分别位于第一横梁20上及第二横梁21上；第一边柱131上端的侧面通过第一水平铰接装置61与第一横向横梁51相连接，第二边柱132上端的侧面通过第二水平铰接装置62与第二横向横梁52相连接，一个第三横向横梁53对应一个第一拉压传感器71、一个第四横向横梁54及待试验多层组合楼板梁柱子结构8中的一层组合楼板梁柱子结构梁16，其中，待试验多层组合楼板梁柱子结构8中组合楼板梁柱子结构梁16的左端通过第一拉压传感器71与第三横向横梁53相连接，待试验多层组合楼板梁柱子结构8中组合楼板梁柱子结构梁16的右端通过第二拉压传感器72与第四横向横梁54相连接。
待试验多层组合楼板梁柱子结构8包括若干层组合楼板梁柱子结构梁16，第一边柱131的侧面、中间柱14的侧面及第二边柱132的侧面均与各层组合楼板梁柱子结构梁16的侧面相连接，组合楼板梁柱子结构梁16上设有组合楼板梁柱子结构楼板15，第一边柱131、中间柱14及第二边柱132均穿过组合楼板梁柱子结构楼板15，其中，一层组合楼板梁柱子结构梁16对应一个第一拉压传感器71及一个第二拉压传感器72，组合楼板梁柱子结构梁16的左端通过第一拉压传感器71与钢门架1的左侧相连接，组合楼板梁柱子结构梁16的右端通过第二拉压传感器72与钢门架1的右侧相连接。
第一边柱131的下端与第一地梁121之间、以及第二边柱132与第三地梁123之间均通过铰接装置11相连接；中间柱14的下端通过第一约束装置9与第二地梁122相连接，失效柱17的下端通过第二约束装置10与第二地梁122相连接；第二地梁122的数目为两根。
第一约束装置9包括四个第一角钢轨道柱18及四个第一连杆，其中，两个第一角钢轨道柱18的下端固定于一个第二地梁122上，另外两个第一角钢轨道柱18的下端固定于另一个第二地梁122上，四个角钢轨道柱呈矩形分布，四个第一角钢轨道柱18的上端通过第一固定杆依次相连接，其中，一个第一连杆对应一个第一角钢轨道柱18，第一连杆的一端与中间柱14的侧面相连接，第一连杆的另一端与对应第一角钢轨道柱18的上端通过第一万向球19相连接；第二约束装置10包括四个第二角钢轨道柱及四个第二连杆，其中，两个第二角钢轨道柱的下端固定于一个第二地梁122上，另外两个第二角钢轨道柱的上端固定于另一个第二地梁122上，四个第二角钢轨道柱呈矩形分布，四个第二角钢轨道柱的上端通过第二固定杆依次相连接，其中，一个第二连杆对应一个第二角钢轨道柱，第二连杆的一端与失效柱17的下端相连接，第二连杆的另一端与对应第二角钢轨道柱的上端通过第二万向球相连接。
在试验时，通过第一稳压千斤顶31对第一边柱131施加常压，通过第二稳压千斤顶32对第二边柱132施加常压，同时液压伺服作动器4对待试验的多层组合楼板梁柱子结构8施加静力荷载，实现多层组合楼板梁柱子结构8抗倒塌性能研究的静力试验，操作方便，实用性极强。
以上表述仅为本发明的较佳实施例，并不是对发明的限定，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，包括钢门架(1)、第一边柱(131)、第二边柱(132)、中间柱(14)、失效柱(17)、门架横梁(2)、第一稳压千斤顶(31)、第二稳压千斤顶(32)、液压伺服作动器(4)、第一地梁(121)、第二地梁(122)、第三地梁(123)、第一水平铰接装置(61)、第二水平铰接装置(62)、若干第一拉压传感器(71)及若干第二拉压传感器(72)；
第一边柱(131)的侧面、第二边柱(132)的侧面及中间柱(14)的侧面均与待试验多层组合楼板梁柱子结构(8)中各层组合楼板梁柱子结构梁(16)的侧面相连接，门架横梁(2)的两端固定于钢门架(1)上，第一稳压千斤顶(31)的底座、液压伺服作动器(4)的底座及第二稳压千斤顶(32)的底座均与门架横梁(2)下翼缘的底部相连接，液压伺服作动器(4)位于第一稳压千斤顶(31)与第二稳压千斤顶(32)之间，液压伺服作动器(4)的输出轴与中间柱(14)的上端相连接，第一稳压千斤顶(31)的输出轴与第一边柱(131)的顶部相连接，第二稳压千斤顶(32)的输出轴与第二边柱(132)的顶部相连接，第一边柱(131)的下端与第一地梁(121)相连接，中间柱(14)的下端通过失效柱(17)与第二地梁(122)相连接，第二边柱(132)的下端与第三地梁(123)相连接，第一边柱(131)上端的侧面通过第一水平铰接装置(61)与钢门架(1)的左侧相连接，第二边柱(132)上端的侧面通过第二水平铰接装置(62)与钢门架(1)的右侧相连接，一个第一拉压传感器(71)对应一个第二拉压传感器(72)及待试验多层组合楼板梁柱子结构(8)中的一层组合楼板梁柱子结构梁(16)，并且待试验多层组合楼板梁柱子结构(8)中组合楼板梁柱子结构梁(16)的左端通过对应第一拉压传感器(71)与钢门架(1)的左侧相连接，待试验多层组合楼板梁柱子结构(8)中组合楼板梁柱子结构梁(16)的右端通过对应第二拉压传感器(72)与钢门架(1)的右侧相连接。
2.根据权利要求1所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，钢门架(1)包括第一横向横梁(51)、第二横向横梁(52)、第一横梁(20、第二横梁(21)、若干个第三横向横梁(53)、若干第四横向横梁(54)及四个钢柱(22)，其中，四个钢柱(22)竖直固定于地面上，且四个钢柱(22)呈矩形分布，第一横梁(20)、第一横向横梁(51)及各第三横向横梁(53)自上到下依次固定于左边两个钢柱(22)之间，第二横梁(21)、第二横向横梁(52)及各第四横向横梁(54)自上到下依次固定于右边两个钢柱(22)之间；
门架横梁(2)的两端分别位于第一横梁(20)上及第二横梁(21)上；
第一边柱(131)上端的侧面通过第一水平铰接装置(61)与第一横向横梁(51)相连接，第二边柱(132)上端的侧面通过第二水平铰接装置(62)与第二横向横梁(52)相连接，一个第三横向横梁(53)对应一个第一拉压传感器(71)、一个第四横向横梁(54)及待试验多层组合楼板梁柱子结构(8)中的一层组合楼板梁柱子结构梁(16)，其中，待试验多层组合楼板梁柱子结构(8)中组合楼板梁柱子结构梁(16)的左端通过第一拉压传感器(71)与第三横向横梁(53)相连接，待试验多层组合楼板梁柱子结构(8)中组合楼板梁柱子结构梁(16)的右端通过第二拉压传感器(72)与第四横向横梁(54)相连接。
3.根据权利要求1所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，待试验多层组合楼板梁柱子结构(8)包括若干层组合楼板梁柱子结构梁(16)，第一边柱(131)的侧面、中间柱(14)的侧面及第二边柱(132)的侧面均与各层组合楼板梁柱子结构梁(16)的侧面相连接，组合楼板梁柱子结构梁(16)上设有组合楼板梁柱子结构楼板(15)，第一边柱(131)、中间柱(14)及第二边柱(132)均穿过组合楼板梁柱子结构楼板(15)，其中，一层组合楼板梁柱子结构梁(16)对应一个第一拉压传感器(71)及一个第二拉压传感器(72)，组合楼板梁柱子结构梁(16)的左端通过第一拉压传感器(71)与钢门架(1)的左侧相连接，组合楼板梁柱子结构梁(16)的右端通过第二拉压传感器(72)与钢门架(1)的右侧相连接。
4.根据权利要求1所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，第一边柱(131)的下端与第一地梁(121)之间、以及第二边柱(132)与第三地梁(123)之间均通过铰接装置(11)相连接。
5.根据权利要求1所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，中间柱(14)的下端通过第一约束装置(9)与第二地梁(122)相连接，失效柱(17)的下端通过第二约束装置(10)与第二地梁(122)相连接。
6.根据权利要求1所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，第二地梁(122)的数目为两根。
7.根据权利要求6所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，第一约束装置(9)包括四个第一角钢轨道柱(18)及四个第一连杆，其中，两个第一角钢轨道柱(18)的下端固定于一个第二地梁(122)上，另外两个第一角钢轨道柱(18)的下端固定于另一个第二地梁(122)上，四个角钢轨道柱呈矩形分布，四个第一角钢轨道柱(18)的上端通过第一固定杆依次相连接，其中，一个第一连杆对应一个第一角钢轨道柱(18)，第一连杆的一端与中间柱(14)的侧面相连接，第一连杆的另一端与对应第一角钢轨道柱(18)的上端通过第一万向球(19)相连接。
8.根据权利要求7所述的多层组合楼板梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，第二约束装置(10)包括四个第二角钢轨道柱及四个第二连杆，其中，两个第二角钢轨道柱的下端固定于一个第二地梁(122)上，另外两个第二角钢轨道柱的上端固定于另一个第二地梁(122)上，四个第二角钢轨道柱呈矩形分布，四个第二角钢轨道柱的上端通过第二固定杆依次相连接，其中，一个第二连杆对应一个第二角钢轨道柱，第二连杆的一端与失效柱(17)的下端相连接，第二连杆的另一端与对应第二角钢轨道柱的上端通过第二万向球相连接。
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