CN110320096B - 一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于板柱结构‑角柱节点抗冲切试验的加载装置，包括：反力架，呈门形竖直地固定在基础上；反力墙，竖直固定在基础上；竖向千斤顶，竖直向下地固定设置在反力架横梁的底部居中位置；两滑动支座，沿竖直方向关于钢筋混凝土楼板对称固定设置在所述反力墙上，用于限制钢筋混凝土柱上下端沿X、Y轴方向的移动自由度和绕Z轴的转动自由度；两组铰支座装置，分别夹紧在远离钢筋混凝土柱的钢筋混凝土楼板左端和前端边缘处；若干刚性支墩，竖直固定在基础上且与两组铰支座装置底部支撑连接。本发明可为钢筋混凝土板柱结构‑角柱节点提供更接近真实受力状况下的边界约束，从而实现钢筋混凝土板柱结构‑角柱节点抗冲切试验。

Description

一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置

技术领域

本发明涉及一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，具体涉及一种钢筋混凝土板柱结构-角柱节点的抗冲切试验的加载装置，属于结构试验技术领域。

背景技术

钢筋混凝土板柱结构是一种传统结构形式，由楼板直接与柱连接形成共同受力体系。其板底平整、美观，平面布置灵活，结构高度小，可获得较大的楼层净高；同时施工快捷简单，可有效地缩短工期，具有良好的综合经济效益。但板柱结构的节点区域受力复杂，目前对其传力机制和破坏机理尚未取得统一的认识。在一般正常使用情况下，板柱结构主要受重力荷载作用，其节点区域会受到弯矩和剪力共同作用，受力复杂，应力高度集中，发生局部冲切破坏的可能性大。一旦结构的个别节点发生冲切破坏，荷载将向相邻节点传递从而导致超载，容易使结构发生连续坍塌事故。

国内外学者已对钢筋混凝土板柱结构的板柱节点进行了大量的探索和研究。但已有的研究绝大多数都是针对板柱结构的中柱节点而进行的，对角柱节点的相关研究特别是试验研究极少。因为角柱节点在建筑结构空间位置上的特殊性，在重力荷载作用下其在正交的两个方向上都存在不平衡弯矩，所以其受力状态较中柱节点更为复杂，其破坏形态也与中柱节点的破坏形态不同。因此极有必要通过更多试验进一步深入研究角柱节点的抗冲切性能。从试验技术角度看，目前尚没有能较准确地模拟重力荷载作用下角柱节点实际边界约束情况的试验加载装置。因此设计一种能模拟重力荷载作用下钢筋混凝土板柱结构-角柱节点实际边界约束情况的试验装置，对角柱节点的抗冲切性能研究十分重要。

发明内容

为了更真实地模拟重力荷载作用下钢筋混凝土板柱结构-角柱节点的实际边界约束情况，本发明提出了一种适用于钢筋混凝土板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置。该试验加载装置可根据不同角柱节点试件（包括柱和板）的尺寸进行调整，便于安装，易于拆卸，可完全满足钢筋混凝土板柱结构-角柱节点抗冲切试验的相关测试要求。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，包括：

反力架，呈门形竖直地固定在基础上；

反力墙，竖直固定在所述基础上；

竖向千斤顶，竖直向下地固定设置在所述反力架横梁的底部居中位置；

两滑动支座，沿竖直方向关于钢筋混凝土楼板对称固定设置在所述反力墙上，用于限制所述钢筋混凝土柱上下端沿X、Y轴方向的移动自由度和绕Z轴的转动自由度，所述Y轴垂直于所述反力墙所在平面；

两组铰支座装置，分别夹紧在远离钢筋混凝土柱的矩形钢筋混凝土楼板左端及前端边缘处，用于使钢筋混凝土楼板端部不发生竖向位移，但可以发生绕铰支座转动；

若干刚性支墩，竖直固定在所述基础上且与两组铰支座装置底部支撑连接。

进一步地，所述的滑动支座包括一矩形钢框架、两对互相垂直穿设在所述矩形钢框架上可转动的第二钢滚轴、第三钢滚轴，所述第二钢滚轴、第三钢滚轴一上一下错开，所述矩形框架的一边通过第二螺杆与反力墙固定连接。所述第二钢滚轴、第三钢滚轴用于限制所述钢筋混凝土柱上下端沿X、Y轴方向的移动自由度和绕Z轴的转动自由度。

进一步地，所述矩形钢框架包括平行设置的第四钢板和第三钢板、平行地连接在所述第四钢板和第三钢板之间的两第五钢板，所述第四钢板的两端设置有安装第二螺杆的螺孔，所述第三钢板、第四钢板、两第五钢板上设置有与所述两对第二钢滚轴、第三钢滚轴间隙配合的通孔。

进一步地，所述第二钢滚轴、第三钢滚轴的两端套有直径大于所述通孔直径的限位钢环，保证第二钢滚轴、第三钢滚轴在受力转动时不会滑出。

进一步地，所述第三钢板、第四钢板、第五钢板的连接处均设置有加劲肋；

进一步地，所述加劲肋形状为等腰直角三角形，并与所述第三钢板、第四钢板、第五钢板垂直连接。

进一步地，所述两组铰支座装置包括分别夹紧在远离钢筋混凝土柱的矩形钢筋混凝土楼板左端边缘处和前端边缘处的第一铰支座装置和第二铰支座装置。

进一步地，每组所述的铰支座装置均包括有：

一钢板、一工字型梁、一对相互平行的钢滚轴、若干螺杆，所述钢板和工字型梁通过对穿螺杆一上一下地夹紧钢筋混凝土楼板端部的上下表面边缘，所述钢滚轴分别设置在钢板下表面与钢筋混凝土楼板上表面边缘之间、钢筋混凝土楼板下表面边缘与工字型梁上表面之间。

进一步地，所述钢筋混凝土楼板的上下表面边缘还预埋设置有与所述钢滚轴相接触的第二钢板，用于减小钢筋混凝土楼板在铰支座装置处的应力集中。

相比现有技术，本发明通过设计一系列试验加载装置为钢筋混凝土板柱结构-角柱节点提供更接近真实受力状况下的边界约束，从而实现钢筋混凝土板柱结构-角柱节点的抗冲切试验。该装置结构简单，容易实施。

附图说明

图1为本发明实施例的适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置的主视示意图；

图2为本发明实施例的适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置的轴测示意图；

图3为本发明实施例的适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置的铰支座装置的装配俯视示意图；

图4为本发明实施例的适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置的铰支座装置的装配轴测示意图；

图5为本发明实施例的适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置的滑动支座立体示意图。

图6为本发明实施例的适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置的滑动支座另一视角的立体示意图。

图中所示为：0-基础；1-反力架；2-反力墙；3-刚性支墩；4-竖向千斤顶；5-钢筋混凝土柱；6-钢筋混凝土楼板；7-滑动支座；8-铰支座装置；9-第一钢板；10-第一螺杆；11-第二钢板；12-工字型梁；13-第一钢滚轴；14-第三钢板；15-第四钢板；16-第五钢板；17-加劲肋；18-第二钢滚轴；19第三钢滚轴；20-第二螺杆。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。

如图1和图2所示, 一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，包括：

反力架1，呈门形竖直固定在基础0上；

反力墙2，竖直固定在所述基础0上；

竖向千斤顶4，竖直向下地固定设置在所述反力架1横梁的底部居中位置，用于对钢筋混凝土柱5施加竖向荷载；

两滑动支座7，沿竖直方向关于钢筋混凝土楼板6对称固定设置在所述反力墙2上，用于限制所述钢筋混凝土柱5上下端沿X、Y轴方向的移动自由度和绕Z轴的转动自由度，所述Y轴垂直于所述反力墙2所在平面；

两组铰支座装置，分别夹紧在远离钢筋混凝土柱5的矩形钢筋混凝土楼板6的左端和前端边缘处，用于使钢筋混凝土楼板6端部不发生竖向位移，但可以发生绕铰支座转动；

若干刚性支墩3，竖直固定在所述基础0上且与两组铰支座装置底部支撑连接。

如图5和图6所示，所述的滑动支座7包括一矩形钢框架、两对互相垂直穿设在所述矩形框架上可转动的第二钢滚轴18、第三钢滚轴19，所述第二钢滚轴18、第三钢滚轴19一上一下错开，所述矩形钢框架的一边（第四钢板15）通过第二螺杆20与反力墙2固定连接。所述矩形钢框架包括平行设置的第四钢板15和第三钢板14、平行地连接在所述第四钢板15和第三钢板14之间的两第五钢板16，所述第四钢板15的两端设置有安装第二螺杆20的螺孔，所述第三钢板14、第四钢板15、两第五钢板16上分别设置有与所述两对第二钢滚轴18、第三钢滚轴19间隙配合的通孔。所述第二钢滚轴18、第三钢滚轴19的两端套有直径大于所述通孔直径的限位钢环，使第二钢滚轴18、第三钢滚轴19在转动时不会滑出。所述第三钢板14、第四钢板15、第五钢板16的连接处均设置有加劲肋17，所述加劲肋17形状为等腰直角三角形，并与所述第三钢板14、第四钢板15、第五钢板16垂直连接。

由于加载过程中钢筋混凝土楼板6产生绕X、Y轴的不平衡弯矩并将其传到钢筋混凝土柱5上，所述钢筋混凝土柱5两端（反弯点）则需要由第二钢滚轴18、第三钢滚轴19提供X、Y向的水平反力进行平衡，同时滚动的第二钢滚轴18、第三钢滚轴19保证了钢筋混凝土柱5能顺着竖向力的方向发生位移，即滑动支座7实现了钢筋混凝土柱5上下端无水平位移但有竖向位移和转角的边界条件。

如图3和图4所示，所述两组铰支座装置分别夹紧在远离钢筋混凝土柱5的矩形钢筋混凝土楼板6的左端和前端边缘处。

具体而言，所述铰支座装置8包括有：

第一钢板9、工字型梁12、一对相互平行的第一钢滚轴13、若干第一螺杆10，所述第一钢板9和工字型梁12通过若干第一螺杆10一上一下地夹紧钢筋混凝土楼板6端部的上下表面边缘，所述第一钢滚轴12分别设置在第一钢板9下表面与钢筋混凝土楼板6上表面边缘之间、所述工字型梁12的上表面与钢筋混凝土楼板6下表面边缘之间。另外，所述钢筋混凝土楼板6的上下表面边缘预埋设置有与所述第一钢滚轴13相接触的第二钢板11，用于减小钢筋混凝土楼板6在铰支座装置8处的应力集中。

当竖向千斤顶4对钢筋混凝土柱5施加竖向荷载时，所述铰支座装置8实现了钢筋混凝土楼板6端部不发生竖向位移、但发生绕第一钢滚轴13转动的边界条件。

所述实施例通过设计一系列加载装置为钢筋混凝土板柱结构-角柱节点提供更接近真实受力状况下的边界约束，从而实现钢筋混凝土板柱结构-角柱节点的抗冲切试验，结构简单、容易实施。

本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，其特征在于，包括：

反力架(1)，呈门形竖直地固定在基础(0)上；

反力墙(2)，竖直固定在所述基础(0)上；

竖向千斤顶(4)，竖直向下地固定设置在所述反力架(1)横梁的底部居中位置；

两滑动支座(7)，沿竖直方向关于钢筋混凝土楼板(6)对称固定设置在所述反力墙(2)上，用于限制钢筋混凝土柱(5)上下端沿X、Y轴方向的移动自由度和绕Z轴的转动自由度，所述Y轴垂直所述反力墙(2)所在平面；

两组铰支座装置，分别夹紧在远离钢筋混凝土柱(5)的矩形钢筋混凝土楼板(6)左端和前端边缘处；

若干刚性支墩(3)，竖直固定在所述基础(0)上且与两组铰支座装置底部支撑连接；

其中，所述的滑动支座(7)包括一矩形钢框架、两对互相垂直穿设在所述矩形框架上可转动的第二钢滚轴(18)、第三钢滚轴(19)，所述第二钢滚轴(18)、第三钢滚轴(19)一上一下错开，所述矩形钢框架的一边通过第二螺杆(20)与反力墙(2)固定连接；

所述矩形钢框架包括平行设置的第四钢板(15)和第三钢板(14)、平行地连接在所述第四钢板(15)和第三钢板(14)之间的两第五钢板(16)，所述第四钢板(15)的两端设置有安装第二螺杆(20)的螺孔，所述第三钢板(14)、第四钢板(15)及两第五钢板(16)上分别设置有与所述第二钢滚轴(18)、第三钢滚轴(19)间隙配合的通孔。

2.根据权利要求1所述的一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，其特征在于，所述第二钢滚轴(18)、第三钢滚轴(19)的两端套有直径大于所述通孔直径的限位钢环。

3.根据权利要求1所述的一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，其特征在于，所述第三钢板(14)、第四钢板(15)、第五钢板(16)的连接处均设置有加劲肋(17)。

4.根据权利要求3所述的一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，其特征在于，加劲肋(17)形状为等腰直角三角形，并与所述第三钢板(14)、第四钢板(15)、第五钢板(16)垂直连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，其特征在于，所述两组铰支座装置包括分别夹紧在远离钢筋混凝土柱(5)的矩形钢筋混凝土楼板(6)左端边缘处和前端边缘处的第一铰支座装置和第二铰支座装置。

6.根据权利要求1或5所述的一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，其特征在于，每组所述的铰支座装置均包括有：一钢板、一工字型梁、一对相互平行的钢滚轴、若干螺杆，所述钢板和工字型梁通过对穿螺杆一上一下地夹紧钢筋混凝土楼板(6)端部的上下表面边缘，所述钢滚轴分别设置在钢板下表面与钢筋混凝土楼板(6)上表面边缘之间、钢筋混凝土楼板(6)下表面边缘与工字型梁上表面之间。

7.根据权利要求6所述的一种适用于板柱结构-角柱节点抗冲切试验的加载装置，其特征在于，所述钢筋混凝土楼板(6)的上、下表面边缘还预埋设置有与所述钢滚轴相接触的钢板。

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