CN110514383B - 一种可改变屋盖形式的风载荷实测房 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可改变屋盖形式的风载荷实测房，属于建筑试验技术领域，包括屋盖，所述屋盖由若干矩形盖板阵列而成，相邻两个矩形盖板之间通过密封结构连接，每一矩形盖板的下方设置有用于控制所述矩形盖板单独进行驱动变换的驱动装置，若干矩形盖板共同变换实现了整个屋盖形式的变换，X向驱动装置带动矩形盖板绕其X向转动，所述Y向驱动装置带动X向驱动装置和矩形盖板同时绕矩形盖板的Y向转动，所述Z向驱动装置带动X向驱动装置、Y向驱动装置以及矩形盖板同时沿矩形盖板的Z向移动。本发明实测房屋可对屋盖形式进行变换，置于现场进行试验，可研究不同屋盖形式的气动构造特性对当地房屋风载荷的影响，从而能指导房屋的建设。

Description

一种可改变屋盖形式的风载荷实测房
技术领域
本发明属于建筑试验技术领域，具体涉及一种可改变屋盖形式的风载荷实测房。
背景技术
我国东南沿海地区民居由于要满足排水、通风、绝热等功能需求，常在结构上加装女儿墙、檐口等细部构造装置。这些细部构造装置多设置在结构屋面边缘区域，在强风作用下其会改变结构屋面气流的运动模式，造成如角部、边缘、屋脊等屋面关键部位负压变化，因此也将细部构造装置称为气动构造措施。
Kareem&Lu(1992)研究表明，对于平屋面来说，女儿墙的设置对于减小迎风屋面边缘和角部的局部风吸力非常有效，其影响与房屋的外形、女儿墙的相对高度等因素有关。
Stathopoulos&Luchian(1994)发现檐口附近的气流分离会导致檐口上下表面的风压系数及压力峰值明显提高，其提高的幅度与屋面坡角、房屋高度、风向角等均有密切关系。
综上，气动构造措施对房屋结构表面风压的折减及增益效应有明显影响。
因此，若能对女儿墙、檐口、屋脊等气动构造措施进行抗风优化设计，可以提高结构的抗风能力，显著减轻风灾损失。
由于沿海地区的风压不稳定，风场紊乱，且经常出现台风等强风天气，在建筑试验技术领域，通常会修建风载荷实测房屋，以真实模拟沿海地区的低矮建筑在强风作用下承受的风荷载、风压以及气流场的情况，并同步测量收集相关实测数据进行气动特性分析。通过现场实测获得的实测数据可以反映真实的风荷载特性，被认为是研究结构风效应最直接和最可靠的研究手段。屋盖的形式对于低矮建筑在强风作用下的风扰特性有比较明确的影响，然而现有技术中，缺乏一种能够模拟研究不同屋盖形式的实测房屋，因此对于研究不同屋盖形式的低矮建筑对其气扰特性的影响是目前面临的主要难题；而该种实测房屋的研究意义在于：能够为低矮建筑选择何种屋盖形式的气动构造措施产生积极的指导意义。
发明内容
有鉴于此，本申请主要针对屋盖形式这类气动构造措施的选型进行可变化式试验设计，以弥补风载荷实测房屋领域对于屋盖形式对气动构造特性研究的技术空白，最终对低矮房屋修建时选择何种形式的屋盖具有最佳的气动特性产生积极的指导意义。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明可改变屋盖形式的风载荷实测房，包括屋盖，所述屋盖由若干矩形盖板阵列而成，相邻两个矩形盖板之间通过密封结构连接，每一矩形盖板的下方设置有用于控制所述矩形盖板单独进行驱动变换的驱动装置，若干矩形盖板共同变换实现了整个屋盖形式的变换，所述驱动变换包括绕矩形盖板的X向或/和Y向转动或/和沿其Z向移动，所述驱动装置包括X向驱动装置、Y向驱动装置和Z向驱动装置，所述X向驱动装置带动矩形盖板绕其X向转动，所述Y向驱动装置带动X向驱动装置和矩形盖板同时绕矩形盖板的Y向转动，所述Z向驱动装置带动X向驱动装置、Y向驱动装置以及矩形盖板同时沿矩形盖板的Z向移动。
进一步，所述X向驱动装置包括第一支撑架和第一电机，所述第一支撑架呈梯形结构，所述第一支撑架用于支撑矩形盖板的两侧，所述第一电机的输出轴与所述第一支撑架固定连接用于带动第一支撑架绕矩形盖板的X向转动。
进一步，所述Y向驱动装置包括第二支撑架和第二电机，所述第一支撑架可转动地设置在第二支撑架上，所述第二支撑架呈梯形结构，所述第二支撑架用于支撑矩形盖板的另外两侧且与所述矩形盖板枢接，所述第二电机的输出轴与所述第二支撑架固定连接用于带动第二支撑架绕矩形盖板的Y向转动。
进一步，所述Z向驱动装置包括液压缸，所述液压缸的输出端连接有第三支撑架，所述第三支撑架形成有与所述第二电机的输出轴配合的支撑座，所述第三支撑架同时用于第二电机的支撑固定。
进一步，所述密封结构包括设置在相邻两个矩形盖板之间的活动伸缩面。
进一步，相邻两个矩形盖板的对应侧面上设置有一伸缩通道，所述活动伸缩面的两侧分别可伸缩地设置在所述伸缩通道内。
进一步，所述活动伸缩面采用记忆合金材料，所述伸缩通道内固定设置有芯柱，所述活动伸缩面的两侧分别卷绕在所述芯柱的外侧。
进一步，所述芯柱的两端设置有外螺纹，所述芯柱的两端分别与所述矩形盖板通过螺纹连接，所述活动伸缩面的两侧分别卷绕在所述芯柱的中部外侧。
进一步，所述密封结构还包括柔性连接面，所述柔性连接面位于呈四角排布的相邻四个矩形盖板之间。
进一步，所述柔性连接面呈矩形，所述柔性连接面的四角分别与四个矩形盖板固定连接。
本发明的有益效果在于：本发明通过将整个屋盖模块化，分割成若干细小的屋盖单元，即矩形盖板，通过在矩形盖板的底部设置X向驱动装置、Y向驱动装置和Z向驱动装置，分别驱动矩形盖板作X向或/和Y向转动或/和沿其Z向移动的驱动变换，从而若干矩形盖板共同变换实现了整个屋盖形式的变换。因此可将本发明实测房屋置于现场进行试验，通过在同一位置变换屋盖的形式，研究不同屋盖形式的气动构造特性对当地房屋风载荷的影响，从而能指导房屋的建设。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明实测房的结构示意图；
图2为本发明驱动装置的结构示意图；
图3为图2的侧视图；
图4为本发明活动伸缩面的连接示意图；
图5为本发明密封结构的结构示意图；
图6为本发明变换为双坡面的示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
图1为本发明实测房的结构示意图，图2为本发明驱动装置的结构示意图，图3为图2的侧视图，图4为本发明活动伸缩面的连接示意图，图5为本发明密封结构的结构示意图，图6为本发明变换为双坡面的示意图。本发明可改变屋盖形式的风载荷实测房，包括屋盖，所述屋盖由若干矩形盖板1阵列而成，相邻两个矩形盖板1之间通过密封结构2连接，每一矩形盖板1的下方设置有用于控制所述矩形盖板1单独进行驱动变换的驱动装置3，若干矩形盖板1共同变换实现了整个屋盖形式的变换，所述驱动变换包括绕矩形盖板的X向或/和Y向转动或/和沿其Z向移动，所述驱动装置包括X向驱动装置31、Y向驱动装置32和Z向驱动装置33，所述X向驱动装置31带动矩形盖板1绕其X向转动，所述Y向驱动装置32带动X向驱动装置31和矩形盖板1同时绕矩形盖板的Y向转动，所述Z向驱动装置33带动X向驱动装置31、Y向驱动装置32以及矩形盖板1同时沿矩形盖板1的Z向移动。
本实施例中，通过将整个屋盖模块化，分割成若干细小的屋盖单元，即矩形盖板1，通过在矩形盖板1的底部设置X向驱动装置31、Y向驱动装置32和Z向驱动装置33，分别驱动矩形盖板1作X向或/和Y向转动或/和沿其Z向移动的驱动变换，从而若干矩形盖板1共同变换实现了整个屋盖形式的变换。在墙体边缘与屋盖接触的位置，通过封堵板封堵密封即可，相关的封堵方式属于现有技术，在此不再赘述，本发明通过采用模块化设置，并用于单独控制，可将本发明实测房屋置于现场进行试验，通过在同一位置变换屋盖的形式，可研究多种不同屋盖形式的气动构造特性对当地房屋风载荷的影响，从而能指导房屋的建设。
本实施例中，所述X向驱动装置31包括第一支撑架311和第一电机312，所述第一支撑架311呈梯形结构，所述第一支撑架311用于支撑矩形盖板1的两侧，所述第一电机312的输出轴313与所述第一支撑架311固定连接用于带动第一支撑架311绕矩形盖板1的X向转动。第一支撑架311与矩形盖板1同时组合成平面四连杆结构，矩形盖板1相当于连杆，第一支撑架311的两侧连架杆用于支撑矩形盖板1的两侧，通过第一电机312带动输出轴313转动，输出轴313再带动底部机架的转动，实现了矩形盖板1绕其X向转动。
本实施例中，所述Y向驱动装置32包括第二支撑架321和第二电机322，所述第一支撑架311可转动地设置在第二支撑架321上，所述第二支撑架321呈梯形结构，所述第二支撑架321用于支撑矩形盖板1的另外两侧且与所述矩形盖板11枢接，所述第二电机322的输出轴323与所述第二支撑架321固定连接用于带动第二支撑架321绕矩形盖板1的Y向转动，第二支撑架321与第一支撑架311的结构类似，第一支撑架311可转动地设置在第二支撑架321上，两者互不干涉，第二电机322是置于第二支撑架321上的，第二电机322的输出轴323与所述第二支撑架321固定连接用于带动第二支撑架321绕矩形盖板1的Y向转动，实现了矩形盖板1绕其Y向转动。
本实施例中，所述Z向驱动装置33包括液压缸331，所述液压缸331的输出端连接有第三支撑架332，所述第三支撑架332形成有与所述第二电机322的输出轴配合的支撑座，所述第三支撑架332同时用于第二电机322的支撑固定。通过设置Z向驱动装置33，上下驱动第三支撑架332移动，从而带动X向驱动装置31、Y向驱动装置32共同运动，实现了矩形盖板1沿其Z向移动。
本实施例中，所述密封结构2包括设置在相邻两个矩形盖板1之间的活动伸缩面21。相邻两个矩形盖板1的对应侧面上设置有一伸缩通道4，所述活动伸缩面的两侧分别可伸缩地设置在所述伸缩通道4内，在矩形盖板1在进行转动或者移动变换时，活动伸缩面21可根据相邻两个矩形盖板1之间的间隙，伸长或缩短来调整自身的长度，实现实时密封。
本实施例中，所述活动伸缩面21采用记忆合金材料，当然也可采用橡胶等材料，记忆合金可以在矩形盖板1变换后，依然能保持紧绷的预应力，减少了屋盖上的变化结构对于风载荷的影响，增加了实验测量的准确性。所述伸缩通道4内固定设置有芯柱5，所述活动伸缩面4的两侧分别卷绕在所述芯柱5的外侧。
本实施例中，所述芯柱5的两端设置有外螺纹，所述芯柱5的两端分别与所述矩形盖板1通过螺纹连接，所述活动伸缩面21的两侧分别卷绕在所述芯柱5的中部外侧，通过设置芯柱5，可以用于活动伸缩面21的导向，并且芯柱5拆卸方便，易于调整。
本实施例中，所述密封结构2还包括柔性连接面22，所述柔性连接面22位于呈四角排布的相邻四个矩形盖板1之间。所述柔性连接面22呈矩形，所述柔性连接面22的四角分别与四个矩形盖板1固定连接，通过设置柔性连接面22对屋盖表面进行了进一步的密封，增加了实验测量的准确性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种可改变屋盖形式的风载荷实测房，包括屋盖，其特征在于：所述屋盖由若干矩形盖板阵列而成，相邻两个矩形盖板之间通过密封结构连接，每一矩形盖板的下方设置有用于控制所述矩形盖板单独进行驱动变换的驱动装置，若干矩形盖板共同变换实现了整个屋盖形式的变换，所述驱动变换包括绕矩形盖板的X向或/和Y向转动或/和沿其Z向移动，所述驱动装置包括X向驱动装置、Y向驱动装置和Z向驱动装置，所述X向驱动装置带动矩形盖板绕其X向转动，所述Y向驱动装置带动X向驱动装置和矩形盖板同时绕矩形盖板的Y向转动，所述Z向驱动装置带动X向驱动装置、Y向驱动装置以及矩形盖板同时沿矩形盖板的Z向移动。
2.根据权利要求1所述的可改变屋盖形式的风载荷实测房，其特征在于：所述X向驱动装置包括第一支撑架和第一电机，所述第一支撑架呈梯形结构，所述第一支撑架用于支撑矩形盖板的两侧，所述第一电机的输出轴与所述第一支撑架固定连接用于带动第一支撑架绕矩形盖板的X向转动。
3.根据权利要求2所述的可改变屋盖形式的风载荷实测房，其特征在于：所述Y向驱动装置包括第二支撑架和第二电机，所述第一支撑架可转动地设置在第二支撑架上，所述第二支撑架呈梯形结构，所述第二支撑架用于支撑矩形盖板的另外两侧且与所述矩形盖板枢接，所述第二电机的输出轴与所述第二支撑架固定连接用于带动第二支撑架绕矩形盖板的Y向转动。
4.根据权利要求3所述的可改变屋盖形式的风载荷实测房，其特征在于：所述Z向驱动装置包括液压缸，所述液压缸的输出端连接有第三支撑架，所述第三支撑架形成有与所述第二电机的输出轴配合的支撑座，所述第三支撑架同时用于第二电机的支撑固定。
5.根据权利要求1所述的可改变屋盖形式的风载荷实测房，其特征在于：所述密封结构包括设置在相邻两个矩形盖板之间的活动伸缩面。
6.根据权利要求5所述的可改变屋盖形式的风载荷实测房，其特征在于：相邻两个矩形盖板的对应侧面上设置有一伸缩通道，所述活动伸缩面的两侧分别可伸缩地设置在所述伸缩通道内。
7.根据权利要求6所述的可改变屋盖形式的风载荷实测房，其特征在于：所述活动伸缩面采用记忆合金材料，所述伸缩通道内固定设置有芯柱，所述活动伸缩面的两侧分别卷绕在所述芯柱的外侧。
8.根据权利要求7所述的可改变屋盖形式的风载荷实测房，其特征在于：所述芯柱的两端设置有外螺纹，所述芯柱的两端分别与所述矩形盖板通过螺纹连接，所述活动伸缩面的两侧分别卷绕在所述芯柱的中部外侧。
9.根据权利要求8所述的可改变屋盖形式的风载荷实测房，其特征在于：所述密封结构还包括柔性连接面，所述柔性连接面位于呈四角排布的相邻四个矩形盖板之间。
10.根据权利要求9所述的可改变屋盖形式的风载荷实测房，其特征在于：所述柔性连接面呈矩形，所述柔性连接面的四角分别与四个矩形盖板固定连接。
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