CN111175065A - 一种装配式建筑围护结构连接系统的现场多向力检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种装配式建筑围护结构连接系统的现场多向力检测装置，所述检测装置包括辅助支撑工装、至少两个加载设备、至少两个控制器、试件固定装置和至少两个位移测量装置，所述辅助支撑工装具有至少两个相互垂直的框架，每个框架上设有一个加载设备，每个加载设备连接一个控制器，每个加载设备通过传力杆连接试件固定装置的一端，所述试件固定装置的另一端连接被测试件；所述辅助支撑工装的框架安装在被测试件的建筑主体结构上，所述试件固定装置设在辅助支撑工装的框架内部，所述位移测量装置连接被测试件和控制器，定量检测被测试件的位移数据并输送到控制器，控制器分析并绘制载荷‑位移曲线。

Description

一种装配式建筑围护结构连接系统的现场多向力检测装置

技术领域

本发明属于建筑工程现场检测设备技术领域，具体涉及一种装配式建筑围护结构连接系统的现场多向力检测装置。

背景技术

随着我国建筑技术的发展，单元式幕墙和装配式建筑逐渐成为新型现代化建筑的发展趋势，是我国乃至世界上技术含量最高、工期相对短的建筑系统，其使用量越来越大。单元式幕墙，其承载结构体系与建筑主体结构的连接，通常是通过预制埋件或后置锚固件来实现连接的。幕墙除了承受自重载荷外，还要承受风力、地震等载荷的影响。因此，预埋件和后置锚固件的连接是否牢固可靠耐久，直接关系到单元式幕墙的结构安全与使用寿命。对于装配式建筑，其围护墙板连接系统亦同样关键，若连接质量不好，直接影响建筑物的使用和安全。随着装配式结构和单元式幕墙的规模化发展，质量检验是发展建筑工业化的必不可少的重要环节和重要保障。

目前，工程现场主要通过专门的拉拔仪对上述连接系统进行拉拔试验，但仅能对被测试件施加单一方向的载荷，受力方向单一，不能模拟连接系统的实际受力情况。因此，急需开发出一种行之有效的现场检测装置，能够准确对单元式幕墙和装配式建筑围护结构连接系统的综合受力情况进行综合检测试验，确保连接系统的质量，从而实现对建筑连接节点全方位质量控制，提高建筑连接系统的安全性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种装配式建筑围护结构连接系统的现场多向力检测装置，所述检测装置包括辅助支撑工装、至少两个加载设备、至少两个控制器、试件固定装置和至少两个位移测量装置，所述辅助支撑工装具有至少两个相互垂直的框架，每个框架上设有一个加载设备，每个加载设备连接一个控制器，每个加载设备通过传力杆连接试件固定装置的一端，所述试件固定装置的另一端连接被测试件；所述辅助支撑工装的框架安装在被测试件的建筑主体结构上，所述试件固定装置设在辅助支撑工装的框架内部，所述位移测量装置连接被测试件和控制器，定量检测被测试件的位移数据并输送到控制器，控制器分析并绘制载荷-位移曲线。

本发明中所述被测试件为装配式建筑围护结构连接系统，所述连接系统预埋、后置或连接在建筑主体结构上。对于预埋、后置或连接在建筑主体结构上的被测试件，本发明所述的检测装置利用辅助支撑工装的两个垂直框架，安装两个加载设备，能够对所述被测试件同时或分步施加水平和垂直方向的两个作用力，这样，不仅实现了现有技术中拉拔仪对被测试件单一方向的作用力，而且能够同时或分布施加水平和垂直方向的作用力，以此模拟被测试件在现实自然条件中的受力情况。在自然环境中，被测试件所受的作用力是各个方向的，不只有单一方向的拉拔力，因此，只要合理调节两个相互垂直的加载设备的载荷，就能模拟任何方向的作用力，检测结果更贴近真实情况。

所述辅助支撑工装包括至少两个相互垂直的框架，分别用于支撑两个加载设备，使得两个加载设备能够对被测试件同时或分步施加水平和垂直两个方向的力，同时所述框架将整体所述检测装置支撑在被测试件的建筑主体结构上。

优选的，所述辅助支撑工装包括三个框架，第一框架和第二框架均垂直于水平地面，第三框架平行于水平地面。

更优选的，所述第三框架的一端固定连接在第一框架的上方，第二框架活动连接在第三框架的下方，根据被测试件的位置，所述第二框架能够在第三框架上移动位置，便于将所述检测装置安装在建筑主体结构上，例如第三框架的内侧面、外侧面或下表面设置滑轨，第二框架的上部设置滑块，所述滑块能够在滑轨内沿着第三框架滑动，进而调整第一框架和第二框架之间的距离，以达到对被测试件准确施加竖直方向载荷的目的。

优选的，所述第一框架的顶部和/或底部设有可移动固定架，并与第一框架形成诸如滑轨或套筒等的可滑动结构，所述固定架为L形，固定架与第一框架连接的部分平行于第一框架，并可以滑入或伸出第一框架的顶部和/或底部，其余部分垂直于第一框架。

设置在第一框架顶部的所述固定架为第一固定架，设置在第一框架底部的所述固定架为第二固定架。所述第一固定架可以将辅助支撑工装安装在建筑主体结构上，支撑所述检测装置的重量。所述第二固定架也可以将辅助支撑工装安装在建筑主体结构上，主要用于给第二框架上的加载设备施加的载荷提供支撑。

优选的，所述框架为方形框架，材质为钢材质，所述辅助支撑工装为钢结构，需要固定位置的框架采用焊接的方式牢固连接，具有能够满足检测要求的强度，且辅助支撑工装对加载设备只起支撑作用，不会将加载设备施加的载荷或作用力传递到被测试件上，避免载荷或作用力被辅助支撑工装分散，提高检测的准确性。另一方面，辅助支撑工装能够抵抗被测试件受力时产生的抗力，使得被测试件只受加载设备的载荷，进一步提高检测的准确性。所述框架的尺寸根据实际被测试件的尺寸合理设计。

两个所述加载设备分别设在所述辅助支撑工装的两个相互垂直的框架上，优选的，两个所述加载设备分别设在所述第二框架和第三框架的中部上。所述加载设备能够按照被测试件的设计和检测要求，同时或分步对被测试件的加载作用点施加垂直方向和水平方向的载荷，以得到符合要求的载荷方向和大小。

所述加载设备能够施加的载荷值不小于设计要求的载荷值或预计的检测载荷值的120％，且不大于检测载荷值的2.5倍，所述加载设备能够施加的载荷值的精度为1N，上述要求能够充分满足被测试件在不同条件下的检测需求，并且提高了检测的安全性和准确性。

优选的，所述加载设备能够在各自的框架上移动位置，在所述试件固定装置按照设计和检测要求在被测试件上选择加载作用点时，加载设备也能移动位置以适应不同的加载作用点。

所述加载设备的一端面对所述辅助支撑工装的框架的内部，即面对所述试件固定装置，面对辅助支撑工装框架的内部的加载设备一端通过所述传力杆连接试件固定装置的一端，加载设备的载荷通过传力杆和试件固定装置传递到被测试件上。加载设备为能够施加载荷或作用力的设备，可以选用市场上符合检测要求的加载设备，例如，通过高压油泵将具有压力的液压油压入液压加载设备的油缸，推动活塞，产生载荷。

所述传力杆具有足够的强度，且不小于加载设备施加载荷的5-8倍，确保加载设备的载荷传递到被测试件的加载作用点上，且不分散载荷，提高检测的准确性。

在本发明的一个具体实施方式中，第一加载设备和第二加载设备分别设在所述第二框架和第三框架的中部的外侧，第一加载设备的传力杆穿过第二框架，连接框架内部的试件固定装置一端的下表面，对被测试件施加竖直向下的载荷；第二加载设备的传力杆穿过第三框架，连接框架内部的试件固定装置一端的侧面，对被测试件施加水平向外的载荷。

在本发明的实施方式中，所述第一加载设备施加竖直向下的载荷，被测试件相应产生竖直向上的抗力，此时所述第二固定架可以卡在建筑主体结构的下表面，支撑所述检测装置并对抗被测试件产生的抗力；所述第二加载设备施加水平向外的载荷，被测试件相应产生水平向内的抗力，此时所述第一框架在建筑主体结构的的侧面，支撑所述检测装置并对抗被测试件产生的抗力。

在本发明的实施方式中，所述建筑主体结构较大时，第一框架不设所述固定架，第一框架被固定在建筑主体结构上，既可对抗被测试件产生的抗力，又可固定所述检测装置。

所述控制器的数量、位移测量装置的数量都等于加载设备的数量，每个控制器连接对应的加载设备和位移测量装置。所述控制器包括转换接头、液压加载系统和测力传感器，所述控制器的转换接头通过油管连接加载设备的接头，为加载设备提供液压油。所述控制器调节和记录对应加载设备的施力速度和载荷大小，控制其连续、平稳、速度可控地运行，并根据位移测量装置输送的被测试件的位移数据，分析和绘制载荷-位移的曲线。所述控制器的测力偏差为自身全量程的±2％。所述控制器的放置位置可以根据实际检测环境合理选择，例如，放置在所述检测装置的旁边，便于操作人员控制。

所述试件固定装置位于辅助支撑工装的框架内部，包括固定支架和挂件，所述加载设备的传力杆连接在所述固定支架上，固定支架的另一端为挂件，用于连接被测试件，简便地完成试件固定装置与被测试件的连接固定。优选的，所述挂件通过紧固件可拆卸地连接于所述固定支架上，保证施加载荷方向的准确性。所述试件固定装置连接被测试件的加载作用点，同时夹持固定载荷的方向，即竖直方向和水平方向上控制所述加载设备的施力。所述试件固定装置与传力杆的材质均为钢材质，有足够的强度，满足施力载荷的要求，且不分散载荷。

优选的，根据被测试件在建筑主体结构上的连接形式的不同，所述试件固定装置的安放方向选自水平、竖直或倾斜方向，灵活应用在多种建筑主体结构上。

本发明中，通过相互垂直的辅助支撑工装的框架和可改变安装方向的试件固定装置的配合，使得所述加载设备有多个检测位置，可以对单元式幕墙和装配式围护墙板连接系统的受力角度进行调节，能够准确地对建筑连接系统的综合受力情况进行现场检测，提高建筑连接系统的安全性。所述检测装置能够应用于绝大多数的建筑主体结构和被测试件的不同安装形式，应用灵活简便，适用范围广。

由于所述检测装置的支撑框架或连接杆件较多，如何避免所述加载设备施加的载荷分散传递到被测试件之外的部件上，是保证检测准确性的关键问题。第一，所述试件固定装置只与传力杆连接，不与所述框架接触，避免了载荷通过试件固定装置传递给所述框架的可能，试件固定装置由相互垂直的两个传力杆支撑，本身能够稳定位置，再加上使用时，试件固定装置的挂件与被测试件连接，本身更能够稳定位置；第二，加载设备的载荷只通过传力杆和试件固定装置传递给被测试件，传力杆和试件固定装置均为不可被拉伸的钢结构，传力杆可拆卸地固定在试件固定装置上，它们两者的相对位置不能改变，因此，不会分散载荷；第三，建筑主体结构只与辅助支撑工装接触，不受加载设备的载荷影响。以上三点相互配合，保证所述加载设备的载荷全部施加在被测试件，提高了检测的准确性。

所述位移测量装置连接被测试件和对应的控制器，定量检测被测试件的位移数据，并将位移数据输送到对应的控制器，由控制器分析并绘制载荷-位移曲线。所述位移测量装置按照设计和检测要求，用于测量加载过程中被测试件相对于建筑主体结构的垂直方向位移和水平方向位移量，例如预制埋件或后置锚固件等连接节点相对于混凝土表面的垂直方向位移和水平方向位移量，位移测量装置与所述控制器连接且同步工作。所述位移测量装置的量程不小于50mm，精度不小于0.1mm。

附图说明

图1为一种装配式建筑围护结构连接系统的现场多向力检测装置的结构图。

图2为另一种可选的一种装配式建筑围护结构连接系统的现场多向力检测装置的结构图。

附图中，1-辅助支撑工装，101-第一框架，102-第二框架，103-第三框架，104-固定架，105-第二固定架，2-第一加载设备，201-第二加载设备，3-第一控制器，301-第二控制器，4-第一传力杆，401-第二传力杆，5-试件固定装置，501-固定支架，502-挂件，6-第一位移测量器，601-第二位移测量器。

具体实施方式

以下实施例中的加载设备均为液压加载设备。

实施例1

本实施例的现场多向力检测装置的结构如图1所示，所述检测装置包括辅助支撑工装1、两个加载设备、两个控制器、试件固定装置5和两个位移测量装置。

辅助支撑工装1包括三个框架，框架为长方形框架，材质为钢材质，具有能够满足检测要求的强度。第一框架101和第二框架102均垂直于水平地面，第三框架103平行于水平地面，第三框架103设在第二框架102上方。第二框架102用于支撑第一加载设备2，第三框架103用于支撑第二加载设备201，使得两个加载设备能够对被测试件同时或分步施加垂直和水平两个方向的力，同时第一框架101和第二框架102将整体检测装置支撑在被测试件的建筑主体结构上。使用时，当被测试件平埋在建筑主体结构的上表面时，第三框架103架在建筑主体结构的上方。

第三框架103一端固定焊接在第一框架101的上方，第二框架102活动连接在第三框架103的下方，根据被测试件的位置，第二框架102能够在第三框架103上移动位置，便于将对被测试件准确施加竖直方向载荷。第三框架103的底面设置滑轨，第二框架102的上部设置滑块，滑块能够在滑轨内沿着第三框架103滑动，进而调整第一框架101和第二框架102之间的距离。

第一框架101的顶部设有可伸缩的第一固定架104，第一固定架104为倒L形，第一固定架104的下部平行于第一框架101，并与第一框架101的顶部形成套筒结构，第一固定架104的下部可以收缩或伸出第一框架101的顶部，调节第一固定架104的位置，第一固定架104的上部平行于第三框架103，用于安装在建筑主体结构上，第一固定架104便于辅助支撑工装1在检测时牢固地安装在建筑主体结构上。

第一框架101的底部设有可伸缩的第二固定架105，第二固定架105为倒形，上部平行于第一框架101，并与第一框架101的底部形成套筒结构，上部可以收缩或伸出第一框架101的底部，调节第二固定架105的位置，第二固定架105的下部平行于第三框架103，用于固定在建筑主体结构上或抵抗被测试件在竖直方向的抗力。

第一加载设备2和第二加载设备201分别设在第二框架102和第三框架103的中部的外侧，同时或分步对被测试件的加载作用点施加垂直方向和水平方向的载荷，以得到符合要求的载荷方向和大小。两个加载设备能够施加的载荷值均大于设计要求的载荷值或预计的检测载荷值的120％，且不大于检测载荷值的2.5倍，加载设备能够施加的载荷值的精度为1N。两个加载设备均能够在各自的框架上移动位置，在试件固定装置5按照设计和检测要求在被测试件上选择加载作用点时，加载设备也能移动位置适应不同的加载作用点。

第一加载设备2的上端和第二加载设备201的左端面对辅助支撑工装1的框架的内部，即面对试件固定装置5，第一加载设备2的第一传力杆4穿过第二框架102，连接框架内部的试件固定装置5一端的下表面，对被测试件施加垂直向下的载荷；第二加载设备201的第二传力杆401穿过第三框架103，连接框架内部的试件固定装置5一端的侧面，对被测试件施加水平向外的载荷。第一传力杆4和第二传力杆401均不与第二框架102和第三框架103接触。

第一传力杆4和第二传力杆401具有足够的强度，且不小于加载设备施加载荷的5倍，确保加载设备的载荷全部传递到被测试件的加载作用点上。

第一控制器3连接第一加载设备2，第二控制器301连接第二加载设备201。两个控制器结构相同，均包括转换接头、液压加载系统、测力传感器及数据处理系统，控制器的转换接头通过油管连接对应加载设备的接头，为对应的加载设备提供液压油。控制器调节和记录对应加载设备的施力速度和载荷大小，控制其连续、平稳、速度可控地运行，数据处理系统根据两个位移测量器输送的被测试件的位移数据，分别绘制垂直方向和水平方向的载荷-位移的曲线。控制器的测力偏差为自身全量程的±2％。控制器放置在所述检测装置的外部。

试件固定装置5位于辅助支撑工装1的框架内部，包括固定支架501和挂件502，试件固定装置5水平放置，第一传力杆4和第二传力杆401连接在固定支架501上，固定支架501的另一端为挂件502，用于连接被测试件，挂件502通过紧固件可拆卸地连接于固定支架501上，保证施加载荷方向的准确性。试件固定装置5连接被测试件的加载作用点，在垂直方向和水平方向上控制加载设备的施力。试件固定装置5与传力杆的材质均为钢材质，有足够的强度，满足施力载荷的要求。

第一控制器3连接第一加载设备2和第一位移测量器6，第二控制器301连接第二加载设备201和第二位移测量器601，第一位移测量器6和第二位移测量器601连接被测试件，定量检测被测试件在垂直方向位移和水平方向的位移数据，并分别输送到第一控制器3和第二控制器301，绘制载荷-位移曲线，提供检测结果。两个位移测量器的量程为50mm，精度为0.1mm。

实施例2

本实施例的现场多向力检测装置的结构如图2所示，本实施例的建筑主体结构水平放置且被测试件位于建筑主体结构的侧面，第一框架101和第二框架102分别卡在建筑主体结构的上下两侧，第三框架103架在建筑主体结构的侧面。试件固定装置5竖直放置，挂件502向上，固定支架501向下，挂件502能够连接建筑主体结构的侧面的被测试件，第三框架103上的第二加载设备201施加垂直方向的载荷，第二框架102上的第一加载设备2施加水平方向的载荷。固定架104的下部完全缩入第一框架101内。

本实施例的其它结构与实施例1的结构相同。

Claims (10)

1.一种装配式建筑围护结构连接系统的现场多向力检测装置，其特征在于，所述检测装置包括辅助支撑工装、至少两个加载设备、至少两个控制器、试件固定装置和至少两个位移测量装置，所述辅助支撑工装具有至少两个相互垂直的框架，每个框架上设有一个加载设备，每个加载设备连接一个控制器，每个加载设备通过传力杆连接试件固定装置的一端，所述试件固定装置的另一端连接被测试件；所述辅助支撑工装的框架安装在被测试件的建筑主体结构上，所述试件固定装置设在辅助支撑工装的框架内部，所述位移测量装置连接被测试件和控制器，定量检测被测试件的位移数据并输送到控制器，控制器分析并绘制载荷-位移曲线。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述辅助支撑工装为钢结构，包括三个框架，第一框架和第二框架均垂直于水平地面，第三框架平行于水平地面。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述第三框架的一端固定连接在第一框架的上方，第二框架活动连接在第三框架的下方，所述第二框架能够在第三框架上移动位置。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述第一框架的顶部和/或底部设有可移动固定架，并与第一框架形成可移动结构，所述固定架为L形，固定架与第一框架连接的部分平行于第一框架，并可以滑入或伸出第一框架的顶部和/或底部，其余部分垂直于第一框架。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述加载设备能够施加的载荷值不小于设计要求的载荷值或预计的检测载荷值的120％，且不大于检测载荷值的2.5倍，所述加载设备能够施加的载荷值的精度为1N。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述加载设备的一端面对所述辅助支撑工装的框架的内部，面对辅助支撑工装框架的内部的加载设备的一端通过所述传力杆连接试件固定装置的一端，加载设备的载荷通过传力杆和试件固定装置传递到被测试件上。

7.根据权利要求2或6任一项所述的检测装置，其特征在于，所述加载设备包括第一加载设备和第二加载设备，第一加载设备设在第二框架上，施加竖直载荷，第二加载设备设在第三框架上，施加水平载荷。

8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述控制器包括转换接头、液压加载系统和测力传感器，所述控制器的转换接头通过油管连接加载设备的接头；

所述控制器的数量、位移测量装置的数量都等于加载设备的数量，每个控制器连接对应的加载设备和位移测量装置；所述控制器调节和记录对应加载设备的施力速度和载荷大小，并根据位移测量装置输送的被测试件的位移数据，分析和绘制载荷-位移的曲线。

9.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述试件固定装置包括固定支架和挂件，所述加载设备的传力杆连接在所述固定支架上，固定支架的另一端为挂件，用于连接被测试件，所述试件固定装置连接被测试件的加载作用点。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述挂件通过紧固件可拆卸地连接于所述固定支架上，所述试件固定装置与传力杆的材质均为钢材质，满足施力载荷的要求；所述试件固定装置的安放方向选自水平或竖直方向。

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