CN110907127A - 模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风洞试验技术领域，具体公开了模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，包括设置在风洞中的安装基座，安装基座上设有安装槽和两块盖板，两块所述盖板转动设置在安装基座上且能够盖合安装槽，盖板上设有半圆形的半月槽，安装基座上设有角度刻度，角度刻度与安装槽同心，两个半月槽能够形成整圆；所述安装槽的底部中心转动连接有转轴，转轴的外壁上设有隔板，所述隔板包围转轴且其内形成有独立的空间，隔板与安装槽之间填充有泥土；所述转轴能够穿过半月槽伸出到安装基座上，所述转轴上设有承重台，所述承重台上固定设有建筑结构。本发明意在解决在风荷载作用下检测建筑结构的位移和扭转角度的问题。

Description

模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型

技术领域

本发明涉及风洞试验技术领域，具体公开了一种模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型。

背景技术

建筑工程领域中的风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。风洞试验是针对外形比较复杂的风致敏感建筑，研究风荷载对于建筑的荷载作用。现行荷载规范中没有可供借鉴的体型系数，采用一定比例缩小的刚性模型进行试验。

低矮建筑在斜风、扭转风的作用下容易扭转变形，现有技术中还没有利用过风洞试验来检测低矮建筑在风荷载作用下的扭转角度、位移等参数。

发明内容

本发明意在提供一种模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，以解决在风荷载作用下检测建筑结构的位移和扭转角度的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，包括设置在风洞中的安装基座，安装基座上设有安装槽和两块盖板，两块所述盖板转动设置在安装基座上且能够盖合安装槽，盖板上设有半圆形的半月槽，安装基座上设有角度刻度，角度刻度与安装槽同心，两个半月槽能够形成整圆；所述安装槽的底部中心转动连接有转轴，转轴的外壁上设有隔板，所述隔板包围转轴且其内形成有独立的空间，隔板与安装槽之间填充有泥土；所述转轴能够穿过半月槽伸出到安装基座上，所述转轴上设有承重台，所述承重台上固定设有建筑结构。

可选地，所述安装槽的底部一体成型有梯形圆台，所述转轴转动设置在梯形圆台上，梯形圆台的侧壁上开设有环状的插槽，所述隔板的底部中心处设有圆形的插孔，插孔的内壁插入到插槽中，隔板呈长方体状或圆柱状。

可选地，所述梯形圆台上设有扭力弹簧，所述扭力弹簧的一端与梯形圆台的上端面可拆卸连接，扭力弹簧的另一端与承重台的底部可拆卸连接。

可选地，所述承重台的底部和梯形圆台的上端面均呈环形排布设有若干圈连接块，所述连接块上铰接有转动块，转动块的转动方向沿承重台的径向，转动块上设有卡槽和螺纹孔，螺纹孔水平贯穿转动块并与卡槽联通；还包括阻尼器，阻尼器的两端分别与承重台和梯形圆台的转动块通过螺栓固定连接。

可选地，所述承重台可拆卸设置在转轴上，所述隔板的外壁上部设有用于支撑盖板的支撑缘凸。

可选地，所述建筑结构上布置有若干风压传感器和位移传感器，所述位移传感器沿建筑结构的纵向均匀布置。

模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型的使用方法，包括以下步骤：

S1，在隔板与安装槽之间的空间中填充泥土并夯实，模拟地面对建筑结构的压力与阻力；

S2，盖合盖板，在转轴上安装承重台，在承重台上安装建筑结构，开始风洞试验并测量风压、位移和建筑结构的扭转角度；

S3，拆卸建筑结构、承重台，安装弹簧，进一步增强模拟地面对建筑结构的压力与阻力；再安装承重台、建筑结构并进行风洞试验，测量风压、位移和建筑结构的扭转角度；

S4，拆卸建筑结构、承重台，安装阻尼器；试验在阻尼器作用下建筑结构的扭转效应、气弹特性，测量风压、位移和扭转角度；

S5，重复S4步骤，改变阻尼器的数量、安装位置、倾斜度，再测量风压、位移和扭转角度。

本方案的工作原理及有益效果在于：

1、使用泥土和弹簧模拟地面对建筑结构的压力和阻力，弹簧可拆卸，更换劲度系数不同的弹簧，可以增加或减少对建筑结构的阻力。

2、隔板可以设置呈长方体状、圆柱状，模拟不同的地基。

3、设置阻尼器能够试验安装位置不同、数量不同、倾斜度不同对扭转效应和气弹特性的影响，以找到合适的阻尼器安装方法来减少扭转效应和气弹特性。

4、本方案中能够通过角度刻度来测量建筑结构扭转角度。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为图1中盖板打开、承重台从转轴上拆下时的结构示意图；

图3为转轴和弹簧的结构示意图；

图4为连接块、转动块和部分阻尼器的结构示意图；

图5为实施例二中梯形圆台、隔板、转轴和弹簧的结构示意图；

图6为实施例一中连接块的布置方式图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：安装基座1、盖板2、承重台3、建筑结构4、角度刻度5、刻度盘6、半月槽7、安装槽8、转轴9、弹簧10、连接块11、隔板12、支架13、固定块14、螺杆15、螺母16、转动块18、卡槽19、螺栓20、阻尼器21、梯形圆台22

实施例一

本实施例基本如图1、图2所示：

模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，包括设置在风洞中的安装基座1，安装基座1上设有安装槽8和两块盖板2，安装槽8呈圆柱状，盖板2呈长方形板状，两块盖板2转动设置在安装基座1上且能够盖合安装槽8，两块盖板2相对的一侧上设有半圆形的半月槽7，两个半月槽7能够形成整圆。安装基座1的前后两侧固定设有扇形的刻度盘6，刻度盘6的上端面与安装基座1的上端面齐平。安装基座1和刻度盘6上均设有角度刻度5，所有角度刻度5组合而成360°的刻度，角度刻度5与安装槽8同心。安装槽8的底部中心一体成型有梯形圆台，梯形圆台的侧壁上水平开设有方形环状的插槽。梯形圆台的上端面中心处转动连接有转轴9，转轴9的上部与半月槽7的内壁相接触。转轴9的外壁上通过支架13固定设有隔板12，隔板12整体呈长方体状且上端开口、底部封闭。隔板12的底部设有圆形的插孔，插孔的内壁伸入到梯形圆台的插槽中并滑动接触。隔板12包围转轴9且其内形成有独立的空间，隔板12与安装槽8之间填充有泥土。隔板12的外壁上部固定设有用于支撑盖板2的支撑缘凸。转轴9能够穿过半月槽7伸出到安装基座1上，转轴9上通过螺栓20固定设有承重台3，承重台3上固定设有建筑结构4。建筑结构4上布置有若干风压传感器和位移传感器，位移传感器沿建筑结构4的纵向均匀布置。

结合图4和图6，承重台3的底部和梯形圆台的上端面均呈环形固定排布设有若干圈连接块11，连接块11上通过销轴铰接有转动块18，转动块18的转动方向沿承重台3的径向，转动块18上设有卡槽19和螺纹孔，螺纹孔水平贯穿转动块18并与卡槽19联通；还包括阻尼器21，阻尼器21的两端分别与承重台3和梯形圆台的转动块18通过螺栓20固定连接。

结合图3，梯形圆台上设有扭力弹簧10，扭力弹簧10的一端与梯形圆台的上端面可拆卸连接，扭力弹簧10的另一端与承重台3的底部可拆卸连接。可拆卸连接的方式为：弹簧10的端部设有螺孔，梯形圆台的上端面和承重台3的下端面均固定设有固定块14，固定块14上设有固定槽和固定孔，螺孔与固定孔对齐，且采用螺杆15插入固定孔和螺孔中再使用螺母16固定。

模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型的使用方法，包括以下步骤：

S1，在隔板12与安装槽8之间的空间中填充泥土并夯实，模拟地面对建筑结构4的压力与阻力；

S2，盖合盖板2，在转轴9上安装承重台3，在承重台3上安装建筑结构4，在建筑结构4的周向和纵向上标定若干个点的角度，开始风洞试验并测量风压、位移和建筑结构4的扭转角度；

S3，拆卸建筑结构4、承重台3，安装弹簧10，进一步增强模拟地面对建筑结构4的压力与阻力；再安装承重台3、建筑结构4并进行风洞试验，测量风压、位移和建筑结构4的扭转角度；

S4，拆卸建筑结构4、承重台3，安装阻尼器21；试验在阻尼器21作用下建筑结构4的扭转效应、气弹特性，测量风压、位移和扭转角度；

S5，重复S4步骤，改变阻尼器21的数量、安装位置、倾斜度，再测量风压、位移和扭转角度，以找到合适的阻尼器21安装方法。

本实施例中，关于弹簧10的选择，可选用变距弹簧10，弹簧10下部的螺距要足够大，避免与转轴9上的支架13发生干涉，弹簧10上部的螺距要足够小、以增加扭转阻力。

实施例二：

结合图5，与实施例一的不同之处在于：隔板12呈圆柱状，梯形圆台22上的插槽竖直设置，隔板12直接插入到插槽中。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (7)

1.模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，其特征在于：包括设置在风洞中的安装基座，安装基座上设有安装槽和两块盖板，两块所述盖板转动设置在安装基座上且能够盖合安装槽，盖板上设有半圆形的半月槽，安装基座上设有角度刻度，角度刻度与安装槽同心，两个半月槽能够形成整圆；所述安装槽的底部中心转动连接有转轴，转轴的外壁上设有隔板，所述隔板包围转轴且其内形成有独立的空间，隔板与安装槽之间填充有泥土；所述转轴能够穿过半月槽伸出到安装基座上，所述转轴上设有承重台，所述承重台上固定设有建筑结构。

2.根据权利要求1所述的模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，其特征在于：所述安装槽的底部一体成型有梯形圆台，所述转轴转动设置在梯形圆台上，梯形圆台的侧壁上开设有环状的插槽，所述隔板的底部中心处设有圆形的插孔，插孔的内壁插入到插槽中，隔板呈长方体状或圆柱状。

3.根据权利要求2所述的模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，其特征在于：所述梯形圆台上设有扭力弹簧，所述扭力弹簧的一端与梯形圆台的上端面可拆卸连接，扭力弹簧的另一端与承重台的底部可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，其特征在于：所述承重台的底部和梯形圆台的上端面均呈环形排布设有若干圈连接块，所述连接块上铰接有转动块，转动块的转动方向沿承重台的径向，转动块上设有卡槽和螺纹孔，螺纹孔水平贯穿转动块并与卡槽联通；还包括阻尼器，阻尼器的两端分别与承重台和梯形圆台的转动块通过螺栓固定连接。

5.根据权利要求4所述的模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，其特征在于：所述承重台可拆卸设置在转轴上，所述隔板的外壁上部设有用于支撑盖板的支撑缘凸。

6.根据权利要求5所述的模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型，其特征在于：所述建筑结构上布置有若干风压传感器和位移传感器，所述位移传感器沿建筑结构的纵向均匀布置。

7.根据权利要求6所述的模拟风荷载作用下低矮建筑结构扭转效应的试验模型的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在隔板与安装槽之间的空间中填充泥土并夯实，模拟地面对建筑结构的压力与阻力；

S2，盖合盖板，在转轴上安装承重台，在承重台上安装建筑结构，在建筑结构的周向和纵向上标定若干个点的角度，开始风洞试验并测量风压、位移和建筑结构的扭转角度；

S3，拆卸建筑结构、承重台，安装弹簧，进一步增强模拟地面对建筑结构的压力与阻力；再安装承重台、建筑结构并进行风洞试验，测量风压、位移和建筑结构的扭转角度；

S4，拆卸建筑结构、承重台，安装阻尼器；试验在阻尼器作用下建筑结构的扭转效应、气弹特性，测量风压、位移和扭转角度；

S5，重复S4步骤，改变阻尼器的数量、安装位置、倾斜度，再测量风压、位移和扭转角度。

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