CN110108562A - 一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置及加载方法 - Google Patents

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许振华
杨艺帆
张晓�
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Abstract

本发明公开了一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置及加载方法，地梁水平固定设置在试验台座上，反力梁平行设置在地梁的上部，第一边柱和第二边柱平行设置在反力梁和地梁之间；第一边柱的上端与反力梁的一端铰接，第二边柱的下端与地梁的另一端固定连接，压力计设置在第二边柱和千斤顶之间，千斤顶的上端与反力梁的另一端顶紧设置；斜支撑节点试件的下部与地梁连接，斜支撑节点试件的上部与反力梁铰接；斜支撑节点试件与反力梁之间的铰接旋转中心、第一边柱与反力梁之间的铰接旋转中心及千斤顶的顶面位置共线设置；本发明静力加载装置制作成本低、可靠性高、安装简单、能够达到自平衡，静力加载过程中操作方法简单，试验条件要求较低。

Description

一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置及加载方法
技术领域
本发明属于荷载试验加载技术领域，特别涉及一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置及加载方法。
背景技术
节点作为装配式钢结构建筑中的关键部分，在装配式建筑安装使用阶段发挥着十分关键作用。随着装配式钢结构建筑形式的不断更新，节点连接形式也不断丰富与发展，而现有试验节点相关力学性能的加载装置表现出一定的局限性，如伺服加载装置价格高昂、功能复杂、操作繁琐、体积大、安装不方便且不能自动平衡等缺点而使得节点试验受到种种限制。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置及加载方法，本发明所述的斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置制作成本低、可靠性高、安装简单、能够达到自平衡且对试验条件要求较低。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，包括反力梁、地梁、第一边柱、第二边柱、压力计及千斤顶；地梁水平固定设置在试验台座上，反力梁平行设置在地梁的上部，第一边柱和第二边柱平行设置在反力梁和地梁之间；第一边柱的下端与地梁的一端固定连接，第一边柱的上端与反力梁的一端铰接；第二边柱的下端与地梁的另一端固定连接，第二边柱的上端与千斤顶的下端连接，压力计设置在第二边柱和千斤顶之间，千斤顶的上端与反力梁的另一端顶紧设置；斜支撑节点试件设置在第一边柱和第二边柱之间，斜支撑节点试件的下部与地梁连接，斜支撑节点试件的上部与反力梁铰接；斜支撑节点试件与反力梁之间的铰接旋转中心、第一边柱与反力梁之间的铰接旋转中心及千斤顶的顶面位置共线设置。
进一步的，还包括第一铰接装置和第二铰接装置，第一铰接装置设置在第一边柱与反力梁之间，第一铰接装置的下端与第一边柱的上端固定连接，第一铰接装置的上端与反力梁的下表面固定连接；第二铰接装置设置在斜支撑节点试件与反力梁之间，第二铰接装置的下端与斜支撑节点试件的上部固定连接，第二铰接装置的上端与反力梁的下表面固定连接；第一铰接装置与第二铰接装置之间的距离和第二铰接装置与千斤顶之间的距离相同。
进一步的，还包括压梁，压梁垂直设置在地梁上，压梁的两端通过地脚螺栓与试验台座固定连接；压梁的底部设置有两个限位条，两个限位条分别设置在地梁的两侧。
进一步的，斜支撑节点试件包括第一支撑柱、第二支撑柱、第一斜撑及第二斜撑，第一支撑柱的下端与地梁的上表面连接，第一支撑柱的上端与第一斜撑的上端连接，第一斜撑的下端与地梁的上表面连接；第二斜撑的下端与第一支撑柱的下端连接，第二斜撑的上端与第一斜撑的中间部位连接；第二支撑柱与第一支撑柱平行设置，第二支撑柱的下端与第一斜撑的中间部位连接，第二支撑柱与第一斜撑之间的夹角为任意角度。
进一步的，第二支撑柱与第一斜撑之间的夹角为45°。
进一步的，第一铰接装置包括第一铰座、第一铰耳及第一销栓，第一铰座的下端第一边柱的上端固定连接，第一铰座的上端通过第一销栓与第一铰耳的下端配合连接，第一铰耳的上端与反力梁固定连接；第二铰接装置包括第二铰座、第二铰耳及第二销栓，第二铰座的下端与斜支撑节点试件的上端固定连接，第二铰座的上端通过第二销栓与第二铰耳的下端配合连接，第二铰耳的上端与反力梁固定连接；第一销栓的中心、第二销栓的中心及千斤顶的顶面位置共线设置。
进一步的，反力梁采用H型钢，反力梁的腹板两侧设置若干第一加劲肋；地梁采用箱型截面型钢，箱型截面型钢的腹板两侧设置若干第二加劲肋。
进一步的，第一边柱和第二边柱均采用H型钢，第一边柱的下端固定设置有第一端板，第一端板通过螺栓与地梁固定连接；第一边柱的上端固定设置有第二端板，第一边柱的上端通过第二端板与反力梁铰接；第二边柱的下端固定设置有第三端板，第三端板通过螺栓与地梁固定连接，第二边柱的上端固定设置在第四端板，压力计设置在第四端板上。
进一步的，千斤顶与反力梁之间还设置有垫块。
本发明还提供了一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载方法，包括以下步骤，
步骤1、加载装置及斜支撑节点试件安装完成后，先通过千斤顶施加推力，保证加载装置自身及加载装置与斜支撑节点试件之间的各个连接部位能够正常传力；
步骤2、按照预设加载方案，采用千斤顶分级施加推力，通过压力计记录全过程各级加载力的数值；
步骤3、最后加载至斜支撑节点试件中部分构件破坏或节点处发生较大滑移，加载完成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，通过在反力梁和地梁之间设置第一边柱和第二边柱，将第一边柱和反力梁铰接，第二边柱通过千斤顶与反力梁顶紧，斜支撑节点之间与反力梁铰接，斜支撑节点试件与反力梁之间的铰接旋转中心、第一边柱与反力梁之间的铰接旋转中心及千斤顶的顶面位置共线设置，确保了装置能够到达自平衡；本发明所述的斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置制作成本低、可靠性高、安装简单；加载装置本身能够达到自平衡，不需要对试验场地的其他固定、辅助等设备，完全可以通过极少的资源来完成加载试验，试验条件要求较低。
进一步的，将第一铰接装置与第二铰接装置之间的距离和第二铰接装置与千斤顶之间的距离相同设置，因此，实际加载在斜支撑节点试件上力为压力计所记录值的两倍。
进一步的，通过设置压梁，确保了地梁与试验台座之间的可靠连接。
本发明还提供了一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载方法，加载方法简单，易操作，通过对压力计的压力值，即可得到作用在斜支撑节点试件上的静力荷载，本发明可满足多角度斜支撑节点试件的抗滑移试验。
附图说明
图1为本发明所述的静力加载装置的轴侧示意图；
图2为本发明所述的静力加载装置的正视图；
图3为本发明所述的加载装置中的压梁立体轴侧示意图；
图4为本发明所述的静力加载装置中的压梁正视图；
图5为本发明所述的静力加载装置中的第一边柱与第一铰接装置连接结构放大示意图；
图6为本发明所述的静力加载装置中的试件与第二铰接装置连接结构放大示意图；
图7为本发明所述的静力加载装置中的斜支撑节点试件结构示意图。
其中，1反力梁，2地梁，3压梁，4地脚螺栓，5斜支撑节点试件，6第一边柱，7第二边柱，8第一端板，9第二端板，10第三端板，11第四端板，12第五端板，13第六端板，14第一铰接装置，15第二铰接装置，16压力计，17千斤顶，18垫块，19第七端板，20第八端板，101第一肋板，201第二肋板，301限位板，501第一支撑柱，502第二支撑柱，503第一斜撑，504第二斜撑，505固定板；141第一铰座，142第一铰耳，143第一销栓；151第二铰座，152第二铰耳，153第二销栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，包括反力梁1、地梁2、第一边柱6、第二边柱7、压力计16及千斤顶17；地梁2水平固定设置在试验台座上，反力梁1平行设置在地梁2的上部，第一边柱6和第二边柱7平行设置在反力梁1和地梁2之间；第一边柱6的下端与地梁2的一端固定连接，第一边柱6的上端与反力梁1的一端铰接；第二边柱7的下端与地梁2的另一端固定连接，第二边柱7的上端与千斤顶17的下端连接，压力计16设置在第二边柱7和千斤顶17之间，千斤顶17的上端与反力梁1的另一端顶紧设置；斜支撑节点试件5设置在第一边柱6和第二边柱7之间，斜支撑节点试件5的下部与地梁2连接，斜支撑节点试件5的上部与反力梁1铰接；斜支撑节点试件与反力梁1之间的铰接旋转中心、第一边柱6与反力梁1之间的铰接旋转中心及千斤顶17的顶面位置共线设置。
参考附图1-6所示，本发明一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，包括反力梁1、地梁2、压梁3、地脚螺栓4、第一边柱6、第二边柱7、第一端板8、第二端板9、第三端板10、第四端板11、第五端板12、第六端板13、第一铰接装置14、第二铰接装置15、压力计16、千斤顶17、垫块18、第七端板19及第八端板20；地梁2水平设置在试验台座上，反力梁1平行设置在地梁2的上部，第一边柱6和第二边柱7设置在反力梁1和地梁2之间，第一边柱6和第二边柱7竖向平行设置；第一边柱6设置在地梁2的一端，第二边柱7设置在地梁2的另一端，斜支撑节点试件5设置在第一边柱6和第二边柱7之间；斜支撑节点试件5的下端与地梁2的上表面连接，斜支撑节点试件5的上端与第二铰接装置15的下端连接，第二铰接装置15的上端与反力梁1的下表面连接；第一边柱6的下端与地梁2的上表面连接，第一边柱6的上端与第一铰接装置14的下端连接，第一铰接装置14的上端与反力梁1的下表面连接；第二边柱7的下端与地梁2的上表面连接，第二边柱7的上端与千斤顶17的下端连接，千斤顶17的上端与垫块18的下端面连接，垫块18的上端面与反力梁1的下表面连接。
压梁3设置在地梁2上，压梁3与地梁2垂直设置，压梁3的两端通过地脚螺栓4与试验台座固定连接，通过压梁3将地梁2与试验台座固定连接；压梁3的底部设置有两个限位条301，两个限位条301分别设置在地梁2的两侧，通过两个限位条301将压梁3卡设在地梁2上，避免了压梁3与地梁2之间发生相对位移；压梁3包括两根结构相同的压梁3，其中一根压梁3设置在斜支撑节点试件5的一侧，另一根压梁3设置在斜支撑节点试件5的另一侧。
反力梁1采用H型钢，反力梁1的腹板两侧设置若干第一加劲肋101，第一加劲肋101用于增加反力梁1的强度及刚度。地梁2采用箱型截面型钢，箱型截面型钢的腹板两侧设置若干第二加劲肋201，第二加劲肋201用于增加地梁2的强度及刚度。
第一边柱6采用H型钢，第一端板8焊接固定在第一边柱6的下端，第一端板8与地梁2之间采用螺栓固定连接；第二端板9焊接固定在第一边柱6的上端，第二端板9与第一铰接装置14之间采用螺栓固定连接。
第二边柱7采用H型钢，第三端板10焊接固定在第二边柱7的下端，第三端板10与地梁2之间采用螺栓固定连接；第四端板11焊接固定在第二边柱7的上端，压力计16设置在第四端板11上，千斤顶17的下端与压力计16连接，千斤顶17的上端通过垫块18与反力梁1顶紧设置。
参考附图7所示，斜支撑节点试件5包括第一支撑柱501、第二支撑柱502、第一斜撑503、第二斜撑504及固定板505，第一支撑柱501的下端与固定板505连接，第一支撑柱501的上端与第一斜撑503的上端连接，第一斜撑503的下端与固定板505的上表面连接，固定板505通过螺栓与地梁2的上表面连接；第二斜撑504的下端与第一支撑柱501的下端连接，第二斜撑504的上端与第一斜撑503的中间部位连接；第二支撑柱502与第一支撑柱501平行设置，第二支撑柱501的下端与第一斜撑503的中间部位连接，第二支撑柱502与第一斜撑503之间的夹角为任意角度，第二支撑柱501与第一斜撑503之间通过螺栓连接；优选的，第二支撑柱502与第一斜撑503之间的夹角为45°；第五端板12焊接固定在第二支撑柱502的上端，第六端板13设置在第二铰接装置15的下端，第五端板12与第六端板13之间采用螺栓固定连接。
第一铰接装置14包括第一铰座141、第一铰耳142及第一销栓143，第一铰座141的下端固定设置在第二端板9上，第一铰座141的上端通过第一销栓143与第一铰耳142的下端配合连接，第一铰耳142的上端与第七端板19固定连接，第七端板19通过螺栓与反力梁1固定连接。
第二铰接装置15包括第二铰座151、第二铰耳152及第二销栓153，第二铰座151的下端固定设置在第六端板13上，第二铰座151的上端通过第二销栓153与第二铰耳152的下端配合连接，第二铰耳152的上端与第八端板20固定连接，第八端板20通过螺栓与反力梁1固定连接。
第一销栓143的中心、第二销栓153的中心及千斤顶17的顶面位置共线设置。
第一铰接装置14与第二铰接装置15之间的距离和第二铰接装置15与千斤顶17之间的距离相同。
本发明所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置的组装过程，包括以下步骤；
步骤1、根据试验需要加工制作斜支撑节点试件5；
步骤2、根据制作的斜支撑节点试件5的尺寸，加工制作出反力梁1、地梁2、压梁3、第一边柱6、第二边柱7、第一铰接装置14及第二铰接装置15备用，上述加工制作的构件可实现长期通用化使用；
步骤3、将步骤2中加工制作的地梁2、压梁3、第一边柱6、第二边柱7、第一铰接装置14、第二铰接装置15及斜支撑节点试件5自下向上按要求组装，然后将压力计16和千斤顶17安装在第二边柱7上，最后吊装固定反力梁1；
步骤4、微调斜支撑节点试件5及千斤顶17，确保第一铰接装置14、第二铰接装置15的水平中心位置与千斤顶17的顶面中心位置共线后，静力加载装置组装完成。
本发明还提供了一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载方法，包括以下步骤：
步骤1、上述加载装置及斜支撑节点试件5安装完成后，先通过千斤顶17施加较小的推力，保证加载装置自身及加载装置与斜支撑节点试件5之间的各个连接部位可以正常传力；
步骤2、按照预设加载方案，采用千斤顶17分级施加推力，通过压力计16记录全过程各级加载力的数值；
需要说明的是：当加载装置中第一铰接装置14与第二铰接装置15及第二铰接装置15与千斤顶17之间的中心距离相同，故实际加载在斜支撑节点试件5上力为压力计16所记录值的两倍；
步骤3、最后加载至斜支撑节点试件5中部分构件破坏或节点处发生较大滑移，则加载完成。
本发明所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，制作成本低、可靠性高、安装简单，静力加载装置能够实现平衡；静力加载过程中操作方法简单，试验条件要求较低。
以上所述仅表示本发明的优选实施方式，任何人在不脱离本发明的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，其特征在于，包括反力梁(1)、地梁(2)、第一边柱(6)、第二边柱(7)、压力计(16)及千斤顶(17)；地梁(2)水平固定设置在试验台座上，反力梁(1)平行设置在地梁(2)的上部，第一边柱(6)和第二边柱(7)平行设置在反力梁(1)和地梁(2)之间；第一边柱(6)的下端与地梁(2)的一端固定连接，第一边柱(6)的上端与反力梁(1)的一端铰接；第二边柱(7)的下端与地梁(2)的另一端固定连接，第二边柱(7)的上端与千斤顶(17)的下端连接，压力计(16)设置在第二边柱(7)和千斤顶(17)之间，千斤顶(17)的上端与反力梁(1)的另一端顶紧设置；斜支撑节点试件(5)设置在第一边柱(6)和第二边柱(7)之间，斜支撑节点试件(5)的下部与地梁(2)连接，斜支撑节点试件(5)的上部与反力梁(1)铰接；斜支撑节点试件(5)与反力梁(1)之间的铰接旋转中心、第一边柱(6)与反力梁(1)之间的铰接旋转中心及千斤顶(17)的顶面位置共线设置。
2.根据权利要求1所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，其特征在于，还包括第一铰接装置(14)和第二铰接装置(15)，第一铰接装置(14)设置在第一边柱(6)与反力梁(1)之间，第一铰接装置(14)的下端与第一边柱(6)的上端固定连接，第一铰接装置(14)的上端与反力梁(1)的下表面固定连接；第二铰接装置(15)设置在斜支撑节点试件(5)与反力梁(1)之间，第二铰接装置(15)的下端与斜支撑节点试件(5)的上部固定连接，第二铰接装置(15)的上端与反力梁(1)的下表面固定连接；第一铰接装置(14)与第二铰接装置(15)之间的距离和第二铰接装置(15)与千斤顶(17)之间的距离相同。
3.根据权利要求1所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，其特征在于，还包括压梁(3)，压梁(3)垂直设置在地梁(2)上，压梁(3)的两端通过地脚螺栓(4)与试验台座固定连接；压梁(3)的底部设置有两个限位条(301)，两个限位条(301)分别设置在地梁(2)的两侧。
4.根据权利要求1所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，其特征在于，斜支撑节点试件(5)包括第一支撑柱(501)、第二支撑柱(502)、第一斜撑(503)及第二斜撑(504)，第一支撑柱(501)的下端与地梁(2)的上表面连接，第一支撑柱(501)的上端与第一斜撑(503)的上端连接，第一斜撑(503)的下端与地梁(2)的上表面连接；第二斜撑(504)的下端与第一支撑柱(501)的下端连接，第二斜撑(504)的上端与第一斜撑(503)的中间部位连接；第二支撑柱(502)与第一支撑柱(501)平行设置，第二支撑柱(501)的下端与第一斜撑(503)的中间部位连接，第二支撑柱(502)与第一斜撑(503)之间的夹角为任意角度。
5.根据权利要求4所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，其特征在于，第二支撑柱(502)与第一斜撑(503)之间的夹角为45°。
6.根据权利要求2所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，其特征在于，第一铰接装置(14)包括第一铰座(141)、第一铰耳(142)及第一销栓(143)，第一铰座(141)的下端第一边柱(6)的上端固定连接，第一铰座(141)的上端通过第一销栓(143)与第一铰耳(142)的下端配合连接，第一铰耳(142)的上端与反力梁(1)固定连接；第二铰接装置(15)包括第二铰座(151)、第二铰耳(152)及第二销栓(153)，第二铰座(151)的下端与斜支撑节点试件(5)的上端固定连接，第二铰座(151)的上端通过第二销栓(153)与第二铰耳(152)的下端配合连接，第二铰耳(152)的上端与反力梁(1)固定连接；第一销栓(143)的中心、第二销栓(153)的中心及千斤顶(17)的顶面位置共线设置。
7.根据权利要求1所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，其特征在于，反力梁(1)采用H型钢，反力梁(1)的腹板两侧设置若干第一加劲肋(101)；地梁(2)采用箱型截面型钢，箱型截面型钢的腹板两侧设置若干第二加劲肋(201)。
8.根据权利要求1所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，其特征在于，第一边柱(6)和第二边柱(7)均采用H型钢，第一边柱(6)的下端固定设置有第一端板(8)，第一端板(8)通过螺栓与地梁(2)固定连接；第一边柱(6)的上端固定设置有第二端板(9)，第一边柱(6)的上端通过第二端板(9)与反力梁(1)铰接；第二边柱(7)的下端固定设置有第三端板(10)，第三端板(10)通过螺栓与地梁(2)固定连接，第二边柱(7)的上端固定设置在第四端板(11)，压力计(16)设置在第四端板(11)上。
9.根据权利要求1所述的一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置，其特征在于，千斤顶(17)与反力梁(1)之间还设置有垫块(18)。
10.一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载方法，其特征在于，利用权利要求1-9任意一项所述的静力加载装置，包括以下步骤，
步骤1、加载装置及斜支撑节点试件(5)安装完成后，先通过千斤顶(17)施加推力，保证加载装置自身及加载装置与斜支撑节点试件(5)之间的各个连接部位能够正常传力；
步骤2、按照预设加载方案，采用千斤顶(17)分级施加推力，通过压力计(16)记录全过程各级加载力的数值；
步骤3、最后加载至斜支撑节点试件(5)中部分构件破坏或节点处发生较大滑移，加载完成。
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