CN109342014A - 一种容积可调的l型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑外围护结构的抗风试验领域，特别是涉及一种容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置。本发明所提供的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，能够实现L型内外层幕墙间距的连续无极调节且具有调节方便、数据读取简单和气密性良好的特点，为消除模型缩尺效应，实现双层幕墙内部脉动风荷载的准确评估奠定基础。

Description

一种容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置

技术领域

本发明涉及建筑外围护结构的抗风试验领域，特别是涉及一种容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置。

背景技术

随着建筑节能和环保要求的日益提高，廊道式双层玻璃幕墙因具有良好的采光，通风以及隔热和隔声性能而被越来越多的用作建筑的外围护结构。根据平面形式的不同，常见的廊道式双层幕墙又可以分为一字型和L型。由于双层幕墙的外表面存在通风口，使得内幕墙受风的同时，外幕墙将受到内外表面风荷载的共同作用，从而导致双层幕墙的受力情况变得十分复杂。为了准确评估双层幕墙层间内部的风荷载取值特性，通常采用模型测压风洞试验的分析方法。然而，由于模型缩尺效应的存在导致现有模型风洞试验方法得到的双层幕墙层间脉动风荷载响应存在失真。已有的研究表明进行模型缩尺效应修正可以通过调整双层幕墙试验模型的内外幕墙间距进而改变模型层间容积的方式来实现。对于简单的一字型双层幕墙，改变内外幕墙间距较为容易实现，而对于L型双层幕墙则显得较为复杂。为了满足L型双层幕墙间距的简便连续可调，需要设计一种特殊的双层幕墙试验模型装置，但遗憾的是目前尚未有类似的试验装置出现。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，所述容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置的中部设有上层楼板和下层楼板，所述上层楼板与下层楼板之间设有L型廊道式双层幕墙以及与L型廊道式双层幕墙相连接的L型外墙体，所述L型廊道式双层幕墙包括外层幕墙和内层幕墙，所述外层幕墙的外表面在上层楼板和下层楼板的位置处设有上下水平交替布置的通风口；所述外层幕墙为L型外幕墙，所述L型外幕墙的两端分别固定至L型外墙体上，所述内层幕墙包括第一一字型内幕墙、第二一字型内幕墙和一块L型内幕墙，第一一字型内幕墙、第二一字型内幕墙之间呈直角布置且在直角处形成缺口，所述L型内幕墙布置在一字型内幕墙与L型外幕墙之间且L型内幕墙的内侧壁分别抵住一字型内幕墙的外侧壁，所述L型内幕墙的直角处正好抵住两块一字型内幕墙所形成的缺口；所述内层幕墙与L型外墙体所围绕的空间内设有移动机构，所述移动机构用于同步移动两块一字型内幕墙和L型内幕墙以在L型外幕墙和内层幕墙之间形成容积可调的空间。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

优选地，所述移动机构包括第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，所述第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆在垂直空间上相互错开；所述第一连接杆、第二连接杆的一端分别固定至第一一字型内幕墙、第二一字型内幕墙的内侧壁上，所述第三连接杆的一端固定至L型内幕墙的直角处，所述内层幕墙与L型外墙体所围绕的空间内设有齿轮组，所述第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆在与齿轮组的啮合处分别设有啮齿。

优选地，所述齿轮组包括上部水平齿轮、中部水平齿轮和下部水平齿轮，所述上部水平齿轮、中部水平齿轮和下部水平齿轮均固定至同一根竖直轴的外壁上，所述竖直轴竖直地布置在下层楼板上，所述中部水平齿轮与第一连接杆的啮齿相啮合；所述内层幕墙与L型外墙体所围绕的空间内还设有第一立杆和第二立杆，所述第一立杆和第二立杆均竖直地布置在下层楼板上，所述第一立杆上端形成为弯折的水平段且在该水平段上设有相对于水平段转动的竖向转接齿轮，所述竖向转接齿轮与上部水平齿轮相啮合且同时与第三连接杆的啮齿相啮合，所述第二立杆上设有相对于第二立杆转动的水平转接齿轮，所述水平转接齿轮与下部水平齿轮相啮合且同时与第二连接杆的啮齿相啮合。

优选地，所述中部水平齿轮和下部水平齿轮的直径相同，所述上部水平齿轮的直径为中部水平齿轮的直径的倍。

优选地，所述第一连接杆和第二连接杆均为L型，L型连接杆的一端固定至一字型内幕墙的内侧壁上，L型连接杆的另一端限位至L型外墙体内壁上设有的滑槽内，所述滑槽内设有滑块，所述滑块与L型连接杆的一端相固定。

优选地，所述第三连接杆为T型，T型连接杆的下端竖直地限位至下层楼板上设有的滑槽内，所述滑槽内设有滑块，所述滑块与T型连接杆的下端相固定。

优选地，所述竖直轴为空心轴，所述空心轴内侧壁沿着环向设有齿槽，所述空心轴内插入实心杆，所述实心杆沿其长度方向设有与空心轴内侧壁上的齿槽相咬合的凸齿。

优选地，所述空心轴包括上空心轴和下空心轴两部分，所述上空心轴和下空心轴在上部水平齿轮和中部水平齿轮之间的位置形成分割。

优选地，所述实心杆的上端设有水平布置的把手，所述把手设置在上层楼板的上表面上，所述上层楼板在其上表面上以实心杆为圆心，把手长度为半径布置环向刻度。

优选地，把手的旋转端设有吸盘，所述吸盘用于将把手的端部固定至顶板上。

优选地，所述第一一字型内幕墙、第二一字型内幕墙与L型外墙体之间的接触处设置橡胶垫。

本发明提供一种容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，能够实现L型内外层幕墙间距的连续无极调节且具有调节方便、数据读取简单和气密性良好的特点，为消除模型缩尺效应，实现双层幕墙内部脉动风荷载的准确评估奠定基础。

附图说明

图1为本发明所提供的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置的正立面图。

图2为本发明所提供的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置的俯视图。

图3为图1中A-A方向的剖面图。

图4为图3中B-B方向的剖面图。

图5为齿轮组的布置图。

图6为图5中C-C方向的剖面图。

图7为图5中D-D方向的剖面图。

图8为上、下空心轴的分离状态图。

具体实施方式

参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。

如图1～8所示，一种容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，包括：建筑模型的中间高度设有L型廊道式双层幕墙，见图1。L型廊道式双层幕墙设置在上层楼板1和下层楼板2之间，L型廊道式双层幕墙包括L型外幕墙3、L型内幕墙4、第一一字型内幕墙5、第二一字型内幕墙6和L型外墙体7。

L型外幕墙3的外表面上下设有通风口8。第一一字型内层幕墙5与第一水平L型连杆9相连，第二一字型内层幕墙6与第二水平L型连杆10相连，L型内幕墙4与竖向T型连杆11相连。第一水平L型连杆9与滑块12相接，滑块12嵌入到L型外墙体7的滑槽13中，第二水平L型连杆10与滑块14相接，滑块14嵌入到L型外墙体7的滑槽15中，竖向T型连杆11与滑块16相接，滑块16嵌入到下层楼板2的滑槽17中。这就保证了内幕墙可以沿着指定的路径方向进行移动。在L型廊道式双层幕墙的所在层的中心区域安装一根空心轴18。在空心轴18上自上而下依次固定安装上部水平齿轮19、中部水平齿轮20和下部水平齿轮21。空心轴18在上部水平齿轮19与中部水平齿轮20的中间位置处断开，分为上部空心轴22和下部空心轴23，详见图5。空心轴18内插有一根实芯杆24，实芯杆24的上端部带有把手25，详见图2，通过转动把手25带动空心轴18上的齿轮一起旋转。把手25端部装有一个吸盘26，将吸盘26拔下吸住上层楼板1即可以固定把手25。第二水平L型连杆10的侧面设置有齿槽并与空心轴中间的中部水平齿轮20相咬合，第一水平L型连杆9的侧面也设置有齿槽并通过咬合一个水平转接齿轮27与空心轴的下部水平齿轮21相连接，水平转接齿轮27与空心轴的下部水平齿轮21的尺寸相同。竖向T型连杆11的顶部设置有齿槽并通过咬合一个竖向转接齿轮28与空心轴的上部水平齿轮19相连。竖向转接齿轮28的尺寸与空心轴上部水平齿轮19相同。水平转接齿轮27和竖向转接齿轮28分别通过立杆29和立杆30固定在下层楼板2上。

本实施例所述的第一一字型内幕墙5、第二一字型内幕墙6以及L型内幕墙4与周边墙面及楼板的接触面之间用弹性橡胶垫31填充，第一一字型内幕墙5、第二一字型内幕墙6和L型外墙体7间设有一层弹性橡胶垫31，以保证内外幕墙层间的气密性。

本实施例的空心轴18内部沿环向带有通长的齿槽，详见图6，实芯杆24沿杆长方向对称设有一对凸齿以与空心轴18内部的齿槽相互咬合。

本实施例的上部空心轴22与上层楼板1相连，下部空心轴23与下层楼板2相连。

空心轴上的下部齿轮21和中部齿轮20具有相同的尺寸，空心轴上的上部齿轮19尺寸为下部齿轮21的倍。

L型外墙体7的内表面设有水平滑槽，以供第一、第二L型水平连杆的滑块12、14的滑动。下层楼板2上设有沿着两块一字型内墙夹角角平分线方向的滑槽17，以供T型竖向连杆滑块16的滑动。

实芯杆的旋转把手25安装在上层楼板1上，上层楼板1的上表面标有环向的刻度32，以方便内外幕墙调节间距的读数。

本实施例所述的模型装置的顶板33为可拆卸的形式，以方便进行双幕墙层间距的调整。

本实施例中：建筑模型的长宽比选为1:1。L型内幕墙两翼的长度与两个一字型内幕墙相同。首先采用薄而硬的有机玻璃材料制作L型外幕墙和L型内幕墙和两个一字型内幕墙，并在内幕墙周围粘上一圈弹性橡胶垫，在L型内幕墙内表面也设置一层橡胶垫。采用厚有机玻璃制作L型外墙体以及下层楼板，并在L型外墙体以及下层楼板的相应位置开槽，槽的宽度根据滑块的大小而定，L型外墙体上开槽位置的高度可根据水平L型连杆的安装高度而定，开槽的长度则根据内幕墙所能调节的最大距离来确定。制作2根L型和1根T型金属连杆，并且在L型连杆的侧面和T型连杆的顶面开设齿槽。先将连接杆与内幕墙和滑块相连形成可滑动体系，然后将上部空心轴和下部空心轴分别固定在上层楼板和下层楼板上。选取合适的齿轮大小，使之刚好能跟连杆上的齿槽相咬合。制作实芯杆使其沿杆长方向的凸齿能和空心轴的齿槽相符，实芯杆的长度以能够贯穿下部空心轴为宜，如图5所示，实心杆能够贯穿上下空心轴。在实芯杆的转动手把的端部安装可以上下移动的粘性吸盘。最后制作刻度读数，以内幕墙和外幕墙相接时作为0刻度，标定内层幕墙移动距离和空心轴上齿轮转动角度的间关系，通过角刻度的形式来反映内层幕墙的移动位置。

在进行内外幕墙间距调节操作时，首先移除模型的顶板，然后将实芯杆插入空心轴，使之贯穿上下两部分空心轴，如图5所示。转动把手到指定读数使得齿轮带动内层幕墙移动到相应指定位置，然后向上拔出实芯杆使之仅贯穿上部空心轴，如图8所示，反方向转动把手，使得L型内幕墙与两块一字型内幕墙和处于压紧状态，最后拔下旋转把手端部的吸盘使之吸附在上层楼板上以固定L型内幕墙的位置，盖回模型顶板，完成内外幕墙间距的调节。

本发明仅给出了一个较优的实施例，当然在其他的实施例中，也可以采用其他结构布置的移动机构，其他组合方式的齿轮组，以及第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆与上部水平齿轮、中部水平齿轮和下部水平齿轮之间的组合方式，且这些形式的任意组合均落在本发明的保护范围内。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，其特征在于，所述容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置的中部设有上层楼板和下层楼板，所述上层楼板与下层楼板之间设有L型廊道式双层幕墙以及与L型廊道式双层幕墙相连接的L型外墙体，所述L型廊道式双层幕墙包括外层幕墙和内层幕墙，所述外层幕墙的外表面在上层楼板和下层楼板的位置处设有上下水平交替布置的通风口；所述外层幕墙为L型外幕墙，所述L型外幕墙的两端分别固定至L型外墙体上，所述内层幕墙包括第一一字型内幕墙、第二一字型内幕墙和一块L型内幕墙，第一一字型内幕墙、第二一字型内幕墙之间呈直角布置且在直角处形成缺口，所述L型内幕墙布置在一字型内幕墙与L型外幕墙之间且L型内幕墙的内侧壁分别抵住一字型内幕墙的外侧壁，所述L型内幕墙的直角处正好抵住两块一字型内幕墙所形成的缺口；所述内层幕墙与L型外墙体所围绕的空间内设有移动机构，所述移动机构用于同步移动两块一字型内幕墙和L型内幕墙以在L型外幕墙和内层幕墙之间形成容积可调的空间。

2.根据权利要求1所述的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，其特征在于，所述移动机构包括第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，所述第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆在垂直空间上相互错开；所述第一连接杆、第二连接杆的一端分别固定至第一一字型内幕墙、第二一字型内幕墙的内侧壁上，所述第三连接杆的一端固定至L型内幕墙的直角处，所述内层幕墙与L型外墙体所围绕的空间内设有齿轮组，所述第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆在与齿轮组的啮合处分别设有啮齿。

3.根据权利要求2所述的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，其特征在于，所述齿轮组包括上部水平齿轮、中部水平齿轮和下部水平齿轮，所述上部水平齿轮、中部水平齿轮和下部水平齿轮均固定至同一根竖直轴的外壁上，所述竖直轴竖直地布置在下层楼板上，所述中部水平齿轮与第一连接杆的啮齿相啮合；所述内层幕墙与L型外墙体所围绕的空间内还设有第一立杆和第二立杆，所述第一立杆和第二立杆均竖直地布置在下层楼板上，所述第一立杆上端形成为弯折的水平段且在该水平段上设有相对于水平段转动的竖向转接齿轮，所述竖向转接齿轮与上部水平齿轮相啮合且同时与第三连接杆的啮齿相啮合，所述第二立杆上设有相对于第二立杆转动的水平转接齿轮，所述水平转接齿轮与下部水平齿轮相啮合且同时与第二连接杆的啮齿相啮合。

4.根据权利要求3所述的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，其特征在于，所述中部水平齿轮和下部水平齿轮的直径相同，所述上部水平齿轮的直径为中部水平齿轮的直径的倍。

5.根据权利要求2或3所述的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，其特征在于，所述第一连接杆和第二连接杆均为L型，L型连接杆的一端固定至一字型内幕墙的内侧壁上，L型连接杆的另一端限位至L型外墙体内壁上设有的滑槽内，所述滑槽内设有滑块，所述滑块与L型连接杆的一端相固定。

6.根据权利要求2或3所述的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，其特征在于，所述第三连接杆为T型，T型连接杆的下端竖直地限位至下层楼板上设有的滑槽内，所述滑槽内设有滑块，所述滑块与T型连接杆的下端相固定。

7.根据权利要求3所述的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，其特征在于，所述竖直轴为空心轴，所述空心轴内侧壁沿着环向设有齿槽，所述空心轴内插入实心杆，所述实心杆沿其长度方向设有与空心轴内侧壁上的齿槽相咬合的凸齿。

8.根据权利要求7所述的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，其特征在于，所述空心轴包括上空心轴和下空心轴两部分，所述上空心轴和下空心轴在上部水平齿轮和中部水平齿轮之间的位置形成分割。

9.根据权利要求7或8所述的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，其特征在于，所述实心杆的上端设有水平布置的把手，所述把手设置在上层楼板的上表面上，所述上层楼板在其上表面上以实心杆为圆心，把手长度为半径布置环向刻度。

10.根据权利要求1所述的容积可调的L型廊道式双层幕墙风洞试验模型装置，所述第一一字型内幕墙、第二一字型内幕墙与L型外墙体之间的接触处设置橡胶垫。