CN106768637B - 一种空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，待试验空间梁柱子结构包括横梁及纵梁，横梁的中部与纵梁的中部相连接，横梁及纵梁上覆盖有楼板，包括第一钢门架、第二钢门架、门架横梁、第一稳压千斤顶、第二稳压千斤顶、第三稳压千斤顶、第四稳压千斤顶、中间柱、第一边柱、第二边柱、第三边柱、第四边柱、第一地梁、第二地梁、第一拉压传感器、第二拉压传感器、第三拉压传感器及第四拉压传感器，该装置能够解决空间梁柱子结构的空间特性、楼板的悬链线效应以及结构跨度不对称的问题。

Description

一种空间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，涉及一种空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置。

背景技术

近年来国内外数起建筑结构倒塌事故皆因局部构件遭受突发荷载(撞击、爆炸、火灾等)破坏而引发整个结构的连续倒塌，这使得对结构安全性和鲁棒性提出了更高要求。在建筑结构设计或加固时有必要增加防止结构发生连续性倒塌的措施，以避免更多生命财产的损失。

目前，针对空间梁柱子结构进行抗连续倒塌分析常采用备用荷载路径法，通过拆除关键构件后，分析剩余结构在外荷载作用下的内力传递路径和重分布，以评估剩余结构是否可实现再平衡，然而现有试验研究通常往往忽略了结构的空间特性、楼板在大变形时的悬链线效应以及结构跨度不对称问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，该装置能够解决空间梁柱子结构的空间特性、楼板的悬链线效应以及结构跨度不对称的问题。

为达到上述目的，本发明所述的空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，待试验空间梁柱子结构包括横梁及纵梁，横梁的中部与纵梁的中部相连接，横梁及纵梁上覆盖有楼板，包括第一钢门架、第二钢门架、门架横梁、第一稳压千斤顶、第二稳压千斤顶、第三稳压千斤顶、第四稳压千斤顶、中间柱、第一边柱、第二边柱、第三边柱、第四边柱、第一地梁、第二地梁、第一拉压传感器、第二拉压传感器、第三拉压传感器及第四拉压传感器；

门架横梁的两端分别与第一钢门架的左右两侧相连接，第一稳压千斤顶的底座、第二稳压千斤顶的底座及液压伺服作动器的底座分别与门架横梁下翼缘的底部相连接，第三稳压千斤顶的底座及第四稳压千斤顶的底座均固定于第二钢门架的顶部；

中间柱下端的侧面固定于横梁与纵梁相连接的位置，第一边柱中部的侧面与横梁一端的侧面相连接，第二边柱中部的侧面与横梁另一端的侧面相连接，第三边柱中部的侧面与纵梁一端的侧面相连接，第四边柱中部侧面与纵梁另一端的侧面相连接；

第一边柱的上下两端分别与第一稳压千斤顶的输出轴及第一地梁相连接，第二边柱的上下两端分别与第二稳压千斤顶的输出轴及第二地梁相连接，第三边柱的上下两端分别与第三稳压千斤顶的输出轴及第二钢门架的底部相连接，第四边柱的上下两端分别与第四稳压千斤顶的输出轴及第二钢门架的底部相连接；

横梁的一端通过第一拉压传感器与第一钢门架的一侧相连接，横梁的另一端通过第二拉压传感器与第一钢门架的另一侧相连接，纵梁的一端通过第三拉压传感器与第二钢门架的一侧相连接，纵梁的另一端通过第四拉压传感器与第二钢门架的另一侧相连接。

第一边柱上端的侧面通过第一水平铰接装置与第一钢门架的一侧相连接，第二边柱上端的侧面通过第二水平铰接装置与第一钢门架的另一侧相连接；第三边柱上端的侧面通过第三水平铰接装置与第二钢门架的一侧相连接，第四边柱上端的侧面通过第四水平铰接装置与第二钢门架的另一侧相连接。

所述第一钢门架包括第一横向横梁、第二横向横梁、第三横向横梁、第四横向横梁、第五横向横梁、第六横向横梁及四个钢柱，其中，四个钢柱竖立固定于地面上，四个钢柱呈矩形分布，第一横向横梁的两端、第三横向横梁的两端及第五横向横梁的两端均分别与左边两个钢柱的侧面相连接，且第一横向横梁、第三横向横梁及第五横向横梁自上到下依次分布，第二横向横梁的两端、第四横向横梁的两端及第六横向横梁的两端均分别与右边两个钢柱的侧面相连接，且第二横向横梁、第四横向横梁及第六横向横梁自上到下依次分布；

第二钢门架与第一横向横梁及第二横向横梁相连接，第一边柱上端的侧面通过第一水平铰接装置与第三横向横梁相连接，第二边柱上端的侧面通过第二水平铰接装置与第四横向横梁相连接，横梁的一端通过第一拉压传感器与第五横向横梁相连接，横梁的另一端通过第二拉压传感器与第六横向横梁相连接。

第二钢门架包括横向框架地梁、第一横向框架梁、第二横向框架梁、第一横向框架柱、第二横向框架柱、第一纵向横梁及第二纵向横梁；

横向框架地梁位于待试验空间梁柱子结构的正下方，第一纵向横梁的两端分别与第一横向横梁及第二横向横梁相连接，第二纵向横梁的两端分别与第一横向横梁及第二横向横梁相连接，第一横向框架梁的一端搭接于第一纵向横梁上，第一横向框架柱的上下两端分别与第一横向框架梁的另一端及横向框架地梁的一端相连接，第二横向框架梁的一端搭接于第二横向横梁上，第二横向框架柱的上下两端分别与第二横向框架梁的另一端及横向框架地梁的另一端相连接；

第三边柱上端的侧面通过第三水平铰接装置与第一横向框架柱的侧面相连接，第四边柱上端的侧面通过第四水平铰接装置与第二横向框架柱的侧面相连接；纵梁的一端通过第三拉压传感器与第一横向框架柱的侧面相连接，纵梁的另一端通过第四拉压传感器与第二横向框架柱的侧面相连接；

第三边柱的下端及第四边柱的下端均与横向框架地梁相连接。

第一钢门架还包括第一横梁及第二横梁，其中，第一横梁的两端分别与左边两个钢柱的侧面相连接，第二横梁的两端分别与右边两个钢柱的侧面相连接，门架横梁的两端分别搭接于第一横梁上及第二横梁上。

第一边柱的下端与第一地梁之间、第二边柱的下端与第二地梁之间、第三边柱的下端与横向框架地梁之间以及第四边柱的下端与横向框架地梁之间均通过铰接装置相连接。

第一拉压传感器与第二拉压传感器的高度相同；第三拉压传感器与第四拉压传感器的高度相同。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置在具体操作时，通过第一稳压千斤顶、第二稳压千斤顶、第三稳压千斤顶及第四稳压千斤顶分别对第一边柱、第二边柱、第三边柱及第四边柱施加作用力，进而通过第一边柱、第二边柱、第三边柱及第四边柱对横梁的两端及纵梁的两端施加作用力，再通过液压伺服作动器对中间柱施加作用力，然后通过中间柱向横梁与纵梁的连接位置施加作用力，从而解决空间梁柱子结构的空间特性、楼板的悬链线效应以及结构跨度不对称的问题，在测量时，通过液压伺服作动器对横梁与纵梁的连接位置施加作用力，再通过第一拉压传感器、第二拉压传感器、第三拉压传感器及第四拉压传感器测量待试验空间梁柱子结构的受力情况，实现空间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，便于实现。

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为本发明的侧视图；

图4为本发明中空间梁柱子结构10的示意图。

其中，1为第一钢门架、2为门架横梁、31为第一稳压千斤顶、32为第二稳压千斤顶、33为第三稳压千斤顶、34为第四稳压千斤顶、4为液压伺服作动器、51为第一横梁、52为第二横梁、61为第一纵向横梁、62为第二纵向横梁、71为第一横向横梁、72为第二横向横梁、73为第三横向横梁、74为第四横向横梁、75为第五横向横梁、76为第六横向横梁、81为第一水平铰接装置、82为第二水平铰接装置、91为第一拉压传感器、92为第二拉压传感器、93为第三拉压传感器、94为第四拉压传感器、10为空间梁柱子结构、11为第二钢门架、12为铰接装置、131为第一地梁、132为第二地梁、14为横向框架地梁、151为第一边柱、152为第二边柱、153为第三边柱、154为第四边柱、16为中间柱、17为纵梁、18为横梁、19为楼板、20为失效柱、21为钢柱、22为第一横向框架柱。

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，本发明所述的空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，待试验空间梁柱子结构10包括横梁18及纵梁17，横梁18的中部与纵梁17的中部相连接，横梁18及纵梁17上覆盖有楼板19，其特征在于，包括第一钢门架1、第二钢门架11、门架横梁2、第一稳压千斤顶31、第二稳压千斤顶32、第三稳压千斤顶33、第四稳压千斤顶34、中间柱16、第一边柱151、第二边柱152、第三边柱153、第四边柱154、第一地梁131、第二地梁132、第一拉压传感器91、第二拉压传感器92、第三拉压传感器93及第四拉压传感器94；门架横梁2的两端分别与第一钢门架1的左右两侧相连接，第一稳压千斤顶31的底座、第二稳压千斤顶32的底座及液压伺服作动器4的底座分别与门架横梁2下翼缘的底部相连接，第三稳压千斤顶33的底座及第四稳压千斤顶34的底座均固定于第二钢门架11的顶部；中间柱16下端的侧面固定于横梁18与纵梁17相连接的位置，第一边柱151中部的侧面与横梁18一端的侧面相连接，第二边柱152中部的侧面与横梁18另一端的侧面相连接，第三边柱153中部的侧面与纵梁17一端的侧面相连接，第四边柱154中部侧面与纵梁17另一端的侧面相连接；第一边柱151的上下两端分别与第一稳压千斤顶31的输出轴及第一地梁131相连接，第二边柱152的上下两端分别与第二稳压千斤顶32的输出轴及第二地梁132相连接，第三边柱153的上下两端分别与第三稳压千斤顶33的输出轴及第二钢门架11的底部相连接，第四边柱154的上下两端分别与第四稳压千斤顶34的输出轴及第二钢门架11的底部相连接；横梁18的一端通过第一拉压传感器91与第一钢门架1的一侧相连接，横梁18的另一端通过第二拉压传感器92与第一钢门架1的另一侧相连接，纵梁17的一端通过第三拉压传感器93与第二钢门架11的一侧相连接，纵梁17的另一端通过第四拉压传感器94与第二钢门架11的另一侧相连接，中间柱的下端连接有失效柱20。

第一边柱151上端的侧面通过第一水平铰接装置81与第一钢门架1的一侧相连接，第二边柱152上端的侧面通过第二水平铰接装置82与第一钢门架1的另一侧相连接；第三边柱153上端的侧面通过第三水平铰接装置与第二钢门架11的一侧相连接，第四边柱154上端的侧面通过第四水平铰接装置与第二钢门架11的另一侧相连接。

所述第一钢门架1包括第一横向横梁71、第二横向横梁72、第三横向横梁73、第四横向横梁74、第五横向横梁75、第六横向横梁76及四个钢柱21，其中，四个钢柱21竖立固定于地面上，四个钢柱21呈矩形分布，第一横向横梁71的两端、第三横向横梁73的两端及第五横向横梁75的两端均分别与左边两个钢柱21的侧面相连接，且第一横向横梁71、第三横向横梁73及第五横向横梁75自上到下依次分布，第二横向横梁72的两端、第四横向横梁74的两端及第六横向横梁76的两端均分别与右边两个钢柱21的侧面相连接，且第二横向横梁72、第四横向横梁74及第六横向横梁76自上到下依次分布；第二钢门架11与第一横向横梁71及第二横向横梁72相连接，第一边柱151上端的侧面通过第一水平铰接装置81与第三横向横梁73相连接，第二边柱152上端的侧面通过第二水平铰接装置82与第四横向横梁74相连接，横梁18的一端通过第一拉压传感器91与第五横向横梁75相连接，横梁18的另一端通过第二拉压传感器92与第六横向横梁76相连接。

第二钢门架11包括横向框架地梁14、第一横向框架梁、第二横向框架梁、第一横向框架柱22、第二横向框架柱、第一纵向横梁61及第二纵向横梁62；横向框架地梁14位于待试验空间梁柱子结构10的正下方，第一纵向横梁61的两端分别与第一横向横梁71及第二横向横梁72相连接，第二纵向横梁62的两端分别与第一横向横梁71及第二横向横梁72相连接，第一横向框架梁的一端搭接于第一纵向横梁61上，第一横向框架柱22的上下两端分别与第一横向框架梁的另一端及横向框架地梁14的一端相连接，第二横向框架梁的一端搭接于第二横向横梁72上，第二横向框架柱的上下两端分别与第二横向框架梁的另一端及横向框架地梁14的另一端相连接；第三边柱153上端的侧面通过第三水平铰接装置与第一横向框架柱22的侧面相连接，第四边柱154上端的侧面通过第四水平铰接装置与第二横向框架柱的侧面相连接；纵梁17的一端通过第三拉压传感器93与第一横向框架柱22的侧面相连接，纵梁17的另一端通过第四拉压传感器94与第二横向框架柱的侧面相连接；第三边柱153的下端及第四边柱154的下端均与横向框架地梁14相连接。

第一钢门架1还包括第一横梁51及第二横梁52，其中，第一横梁51的两端分别与左边两个钢柱21的侧面相连接，第二横梁52的两端分别与右边两个钢柱21的侧面相连接，门架横梁2的两端分别搭接于第一横梁51上及第二横梁52上。

第一边柱151的下端与第一地梁131之间、第二边柱152的下端与第二地梁132之间、第三边柱153的下端与横向框架地梁14之间以及第四边柱154的下端与横向框架地梁14之间均通过铰接装置12相连接。

第一拉压传感器91与第二拉压传感器92的高度相同；第三拉压传感器93与第四拉压传感器94的高度相同。

本发明在试验时，通过第一稳压千斤顶31、第二稳压千斤顶32、第三稳压千斤顶33、第四稳压千斤顶34对第一边柱151、第二边柱152、第三边柱153及第四边柱154施加常压，同时液压伺服作动器4对待试验空间梁柱子结构10施加静力荷载，实现空间梁柱子结构10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 (5)

1.一种空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，待试验空间梁柱子结构(10)包括横梁(18)及纵梁(17)，横梁(18)的中部与纵梁(17)的中部相连接，横梁(18)及纵梁(17)上覆盖有楼板(19)，其特征在于，包括第一钢门架(1)、第二钢门架(11)、门架横梁(2)、第一稳压千斤顶(31)、第二稳压千斤顶(32)、第三稳压千斤顶(33)、第四稳压千斤顶(34)、中间柱(16)、第一边柱(151)、第二边柱152)、第三边柱(153)、第四边柱(154)、第一地梁(131)、第二地梁(132)、第一拉压传感器(91)、第二拉压传感器(92)、第三拉压传感器(93)及第四拉压传感器(94)；

门架横梁(2)的两端分别与第一钢门架(1)的左右两侧相连接，第一稳压千斤顶(31)的底座、第二稳压千斤顶(32)的底座及液压伺服作动器(4)的底座分别与门架横梁(2)下翼缘的底部相连接，第三稳压千斤顶(33)的底座及第四稳压千斤顶(34)的底座均固定于第二钢门架(11)的顶部；

中间柱(16)下端的侧面固定于横梁(18)与纵梁(17)相连接的位置，第一边柱(151)中部的侧面与横梁(18)一端的侧面相连接，第二边柱(152)中部的侧面与横梁(18)另一端的侧面相连接，第三边柱(153)中部的侧面与纵梁(17)一端的侧面相连接，第四边柱(154)中部的侧面与纵梁(17)另一端的侧面相连接；

第一边柱(151)的上下两端分别与第一稳压千斤顶(31)的输出轴及第一地梁(131)相连接，第二边柱(152)的上下两端分别与第二稳压千斤顶(32)的输出轴及第二地梁(132)相连接，第三边柱(153)的上下两端分别与第三稳压千斤顶(33)的输出轴及第二钢门架(11)的底部相连接，第四边柱(154)的上下两端分别与第四稳压千斤顶(34)的输出轴及第二钢门架(11)的底部相连接；

横梁(18)的一端通过第一拉压传感器(91)与第一钢门架(1)的一侧相连接，横梁(18)的另一端通过第二拉压传感器(92)与第一钢门架(1)的另一侧相连接，纵梁(17)的一端通过第三拉压传感器(93)与第二钢门架(11)的一侧相连接，纵梁(17)的另一端通过第四拉压传感器(94)与第二钢门架(11)的另一侧相连接；

第一边柱(151)上端的侧面通过第一水平铰接装置(81)与第一钢门架(1)的一侧相连接，第二边柱(152)上端的侧面通过第二水平铰接装置(82)与第一钢门架(1)的另一侧相连接；第三边柱(153)上端的侧面通过第三水平铰接装置与第二钢门架(11)的一侧相连接，第四边柱(154)上端的侧面通过第四水平铰接装置与第二钢门架(11)的另一侧相连接；

第一拉压传感器(91)与第二拉压传感器(92)的高度相同；第三拉压传感器(93)与第四拉压传感器(94)的高度相同。

2.根据权利要求1所述的空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，所述第一钢门架(1)包括第一横向横梁(71)、第二横向横梁(72)、第三横向横梁(73)、第四横向横梁(74)、第五横向横梁(75)、第六横向横梁(76)及四个钢柱(21)，其中，四个钢柱(21)竖立固定于地面上，四个钢柱(21)呈矩形分布，第一横向横梁(71)的两端、第三横向横梁(73)的两端及第五横向横梁(75)的两端均分别与左边两个钢柱(21)的侧面相连接，且第一横向横梁(71)、第三横向横梁(73)及第五横向横梁(75)自上到下依次分布，第二横向横梁(72)的两端、第四横向横梁(74)的两端及第六横向横梁(76)的两端均分别与右边两个钢柱(21)的侧面相连接，且第二横向横梁(72)、第四横向横梁(74)及第六横向横梁(76)自上到下依次分布；

第二钢门架(11)与第一横向横梁(71)及第二横向横梁(72)相连接，第一边柱(151)上端的侧面通过第一水平铰接装置(81)与第三横向横梁(73)相连接，第二边柱(152)上端的侧面通过第二水平铰接装置(82)与第四横向横梁(74)相连接，横梁(18)的一端通过第一拉压传感器(91)与第五横向横梁(75)相连接，横梁(18)的另一端通过第二拉压传感器(92)与第六横向横梁(76)相连接。

3.根据权利要求2所述的空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，第二钢门架(11)包括横向框架地梁(14)、第一横向框架梁、第二横向框架梁、第一横向框架柱(22)、第二横向框架柱、第一纵向横梁(61)及第二纵向横梁(62)；

横向框架地梁(14)位于待试验空间梁柱子结构(10)的正下方，第一纵向横梁(61)的两端分别与第一横向横梁(71)及第二横向横梁(72)相连接，第二纵向横梁(62)的两端分别与第一横向横梁(71)及第二横向横梁(72)相连接，第一横向框架梁的一端搭接于第一纵向横梁(61)上，第一横向框架柱(22)的上下两端分别与第一横向框架梁的另一端及横向框架地梁(14)的一端相连接，第二横向框架梁的一端搭接于第二横向横梁(72)上，第二横向框架柱的上下两端分别与第二横向框架梁的另一端及横向框架地梁(14)的另一端相连接；

第三边柱(153)上端的侧面通过第三水平铰接装置与第一横向框架柱(22)的侧面相连接，第四边柱(154)上端的侧面通过第四水平铰接装置与第二横向框架柱的侧面相连接；纵梁(17)的一端通过第三拉压传感器(93)与第一横向框架柱(22)的侧面相连接，纵梁(17)的另一端通过第四拉压传感器(94)与第二横向框架柱的侧面相连接；

第三边柱(153)的下端及第四边柱(154)的下端均与横向框架地梁(14)相连接。

4.根据权利要求2所述的空间梁柱子结构抗倒塌性能研究的静力试验装置，其特征在于，第一钢门架(1)还包括第一横梁(51)及第二横梁(52)，其中，第一横梁(51)的两端分别与左边两个钢柱(21)的侧面相连接，第二横梁(52)的两端分别与右边两个钢柱(21)的侧面相连接，门架横梁(2)的两端分别搭接于第一横梁(51)上及第二横梁(52)上。

5.根据权利要求3所述的空间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(151)的下端与第一地梁(131)之间、第二边柱(152)的下端与第二地梁(132)之间、第三边柱(153)的下端与横向框架地梁(14)之间以及第四边柱(154)的下端与横向框架地梁(14)之间均通过铰接装置(12)相连接。

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