CN111238852A - 一种建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造及实现方法。本发明采用加工以及安装简便的柱子滑块代替原结构的柱子，不需要加工复杂的机构或装置，降低了试验成本。柱子滑块与上部柱、下部柱的接触处采用滑板的形式，接触面摩擦系数较小，试验时采用较小的力即可将柱子滑块拉出，轻松实现柱子意外失效的瞬时动力效应模拟。本发明具有临时固定措施，在试件安装阶段，可使柱子滑块与整体结构有效固定，与原结构受力状态相近，更符合相似性原理。本发明的试验方法，采用拉力装置通过将柱子滑块拉出的方式实现柱子意外失效的模拟，代替了原有的采用摆锤、气炮等装置破坏复杂的代替柱装置的方法来实现柱子意外失效，且不需要很高的安装精度。

Description

一种建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造及实现方法

技术领域

本发明属于土木工程抗连续倒塌试验技术领域，尤其涉及一种建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造及实现方法。

背景技术

目前，已有的用于土木工程抗连续倒塌试验的柱子失效试验方法是：用复杂的机构等装置代替原结构的整个柱子或柱子某个部位；然后，用摆锤、气炮等外力破坏该代替装置，以模拟柱子瞬间意外失效的动力效果，进而验证结构的抗连续倒塌性能。然而，该方法中采用的柱代替装置的构造复杂、成本高、安装精度要求高；同时，该类实验装置往往由柱代替装置和摆锤等外力装置两部分组成，试验过程要求安装精度高，只能适用于小尺寸的结构试验。此外，原解决方案在安装阶段，柱代替装置与整体结构之间缺乏临时固定措施，与原始结构受力状态不符，影响试验研究的相似性原则。

发明内容

本发明提供了一种建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造及实现方法，旨在解决现有的柱子失效试验方法所存在的柱代替装置的构造复杂、成本高、安装精度要求高以及与失效柱子的受力状态与原始结构受力状态不符的问题。

本发明是这样实现的，一种建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其包括柱子滑块、底端带第一金属板的上部柱、顶端带第二金属板的下部柱以及临时固定措施；所述柱子滑块夹置于所述第一金属板与第二金属板之间，并且，所述柱子滑块与所述第一金属板、第二金属板均无连接关系；所述柱子滑块包括从上至下依次叠置的第一滑板、第三金属板、砌块或混凝土块、第四金属板以及第二滑板；所述柱子滑块通过所述临时固定措施与上部柱以及下部柱固定连接。

进一步的，所述上部柱还包括第一不锈钢板，所述第一不锈钢板焊接或胶粘于所述第一金属板的底面上，所述下部柱还包括第二不锈钢板，所述第二不锈钢板焊接或胶粘于所述第二金属板的顶面上。

进一步的，所述第三金属板通过第一预埋件连接于所述砌块或混凝土块的顶面，所述第四金属板通过第二预埋件连接于所述砌块或混凝土块的底面。

进一步的，所述第一金属板、第二金属板、第三金属板以及第四金属板均为钢板。

进一步的，所述第一滑板以及第二滑板均为聚四氟乙烯板，所述第一滑板通过胶粘的方式连接于所述第三金属板的顶面，所述第二滑板通过胶粘的方式连接于所述第四金属板的底面。

进一步的，所述柱子滑块中的第一滑板以及第二滑板能替换为不锈钢板；所述上部柱的第一不锈钢板以及所述下部柱的第二不锈钢板能替换为聚四氟乙烯板。

进一步的，所述第一滑板与第一不锈钢板之间、第二滑板与第二不锈钢板之间分别涂抹有耐高压的油脂。

进一步的，所述临时固定措施通过螺栓与上部柱以及下部柱连接。

进一步的，所述临时固定措施为若干竖向布置在所述柱子滑块四周的槽钢、角钢或H型钢。

本发明为解决上述技术问题，还提供了一种应用上述的柱子构造实现建筑结构抗连续倒塌试验的方法，其包括以下步骤：

S1.拆除临时固定措施；

S2.在试验结构外的地面或其他稳定的结构上固定拉力装置；

S3.将所述柱子滑块和拉力装置有效固定；

S4.启动拉力装置，将所述柱子滑块瞬间从柱子上拉出，实现柱子意外失效的动力效果。

进一步的，所述步骤S2替换为以下步骤：

选择角度合适的柱子滑块拉出方向和反力柱，在拉出方向上柱子滑块标高以下空间搭设临时支撑架，然后，将拉力装置与反力柱有效固定。

进一步的，所述拉力装置为电动葫芦或卷扬机。

本发明与现有技术相比，至少具以下有益效果：

本发明采用加工以及安装简便的柱子滑块代替原结构的柱子，不需要加工复杂的机构或装置，降低了试验成本；

本发明的柱子滑块与上部柱、下部柱的接触区域采用滑板的形式，接触面摩擦系数较小，试验时采用较小的力即可将柱子滑块拉出，轻松实现柱子意外失效的模拟；

本发明的柱子构造具有临时固定措施，在试件安装阶段，可使柱子滑块与整体结构有效固定，与原结构受力状态相近，更符合相似性原理；

本发明的试验方法，采用拉力装置通过将柱子滑块拉出的方式实现柱子意外失效的瞬时动力效应模拟，代替了原有的采用摆锤、气炮等装置破坏复杂的代替柱装置的方法来实现柱子意外失效，且不需要很高的安装精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造的立面结构示意图；

图2是图1所示柱子构造的柱子滑块位置处的放大图；

图3是图1所示柱子构造的柱子滑块位置处的分解结构示意图；

图4是图1所示柱子构造安装临时固定措施后的立面结构示意图；

图5是图4所示柱子构造沿其a-a剖线的剖视示意图；

图6是本发明实施例提供的当柱子意外失效的位置处于柱子底层时的试验方案的示意图；

图7是本发明实施例提供的当柱子意外失效的位置处于柱子上层时的试验方案的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参见图1至图5，示出了本发明的一较佳实施例，一种建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，包括柱子滑块1、底端带第一金属板21的上部柱2、顶端带第二金属板31的下部柱3以及临时固定措施4。柱子滑块1夹置于第一金属板21与第二金属板31之间，并且，柱子滑块1与第一金属板21、第二金属板31均无连接关系，从而，拉动柱子滑块1时，柱子滑块1能从第一金属板21与第二金属板31之间滑出。柱子滑块1通过临时固定措施4与上部柱2以及下部柱3固定连接。

具体的，上述上部柱2还包括第一不锈钢板22，第一不锈钢板22焊接或胶粘接于第一金属板21的底面上，下部柱3还包括第二不锈钢板32，所述第二不锈钢板32焊接或胶粘接于第二金属板31的顶面上。

上述柱子滑块1包括从上至下依次叠置的第一滑板11、第三金属板12、砌块13、第四金属板14以及第二滑板15。

其中，第一滑板11以及第二滑板15均为聚四氟乙烯板，第一滑板11通过胶粘的方式连接于第三金属板12的顶面，第二滑板15通过胶粘的方式连接于第四金属板14的底面。容易理解的是，上述第一滑板11以及第二滑板15除了采用聚四氟乙烯板外，还可以采用与所用金属板的摩擦系数较低的材料。

另外，在保证承载能力足够的条件下，上述的砌块13可采用空心砌体、预制混凝土块，也可采用其他材料代替。

第三金属板12通过第一预埋件连接于砌块13的顶面，第四金属板14通过第二预埋件连接于砌块13的底面。

上述第一金属板21、第二金属板31、第三金属板12以及第四金属板14均为能实现焊接的金属板，优选的，本实施例的第一金属板21、第二金属板31、第三金属板12以及第四金属板14均采用钢板。

上述柱子滑块1中的第一滑板11以及第二滑板15能替换为不锈钢板。上部柱2的第一不锈钢板22以及所述下部柱3的第二不锈钢板32能替换为聚四氟乙烯板。第一滑板11与第一不锈钢板22之间、第二滑板15与第二不锈钢板32之间分别涂抹有耐高压的油脂。

于本实施例中，临时固定措施4为若干竖向布置在柱子滑块1四周的槽钢41，槽钢41的两端分别通过螺栓42与上部柱2、下部柱3连接。在实际应用中，还可以采用角钢、H型钢或其他型钢来代替槽钢。

可见，本实施例采用加工以及安装简便的柱子滑块1代替原结构的柱子，不需要加工复杂的机构或装置，降低了试验成本。本实施例的柱子滑块1与上部柱2、下部柱3的接触区域采用滑板的形式，接触面摩擦系数较小，试验时采用较小的力即可将柱子滑块1拉出，轻松实现柱子意外失效的瞬时动力效应模拟。本实施例的柱子构造具有临时固定措施，在试件安装阶段，可使柱子滑块1与整体结构有效固定，与原结构受力状态相近，更符合相似性原理。

本实施例还提供了应用上述柱子构造实现建筑结构抗连续倒塌试验的方法，其中，本实施例根据柱子意外失效的位置，分为以下两种实现方法：

一、底层柱意外失效实现方法：

请参见图6，当柱子意外失效的位置处于柱子底层时，包括以下步骤：

S1.拆除临时固定措施4；

S2.在试验结构外的地面或其他稳定的结构200上固定电动葫芦5；

S3.将柱子滑块1和电动葫芦5有效固定；

S4.启动电动葫芦5，将柱子滑块1瞬间从柱子中拉出，实现柱子意外失效的动力效果。

二、上层柱意外失效实现方法：

请参见图7，当柱子意外失效的位置处于柱子上层时，包括以下步骤：

S1.拆除临时固定措施4；

S2.选择角度合适的柱子滑块1拉出方向和反力柱6，在拉出方向上柱子滑块1标高以下空间搭设临时支撑架7，然后，将电动葫芦5与反力柱6有效固定；

S3.将柱子滑块1和电动葫芦5有效固定；

S4.在临时支撑架7上操作电动葫芦5，启动电动葫芦5将柱子滑块1瞬间从柱子中拉出，实现柱子意外失效的动力效果。

上述电动葫芦5可替换为卷扬机等其他动力装置。

容易理解的是，上述底层柱意外失效的实现方法，也可采用与上层柱意外失效相同的方法。

本实施例的试验方法，采用拉力装置通过将柱子滑块1拉出的方式实现柱子瞬间意外失效的模拟，代替了原有的采用摆锤、气炮等装置破坏复杂的代替柱装置的方法来实现柱子意外失效，且不需要很高的安装精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其特征在于，包括柱子滑块、底端带第一金属板的上部柱、顶端带第二金属板的下部柱以及临时固定措施；所述柱子滑块夹置于所述第一金属板与第二金属板之间，并且，所述柱子滑块与所述第一金属板、第二金属板均无连接关系；所述柱子滑块包括从上至下依次叠置的第一滑板、第三金属板、砌块或混凝土块、第四金属板以及第二滑板；所述柱子滑块通过所述临时固定措施与上部柱以及下部柱固定连接。

2.如权利要求1所述的建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其特征在于，所述上部柱还包括第一不锈钢板，所述第一不锈钢板焊接或胶粘于所述第一金属板的底面上，所述下部柱还包括第二不锈钢板，所述第二不锈钢板焊接或胶粘于所述第二金属板的顶面上。

3.如权利要求1所述的建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其特征在于，所述第三金属板通过第一预埋件连接于所述砌块或混凝土块的顶面，所述第四金属板通过第二预埋件连接于所述砌块或混凝土块的底面。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其特征在于，所述第一金属板、第二金属板、第三金属板以及第四金属板均为钢板。

5.如权利要求2所述的建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其特征在于，所述第一滑板以及第二滑板均为聚四氟乙烯板，所述第一滑板通过胶粘的方式连接于所述第三金属板的顶面，所述第二滑板通过胶粘的方式连接于所述第四金属板的底面。

6.如权利要求5所述的建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其特征在于：所述柱子滑块中的第一滑板以及第二滑板能替换为不锈钢板；所述上部柱的第一不锈钢板以及所述下部柱的第二不锈钢板能替换为聚四氟乙烯板。

7.如权利要求2所述的建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其特征在于：所述第一滑板与第一不锈钢板之间、第二滑板与第二不锈钢板之间分别涂抹有耐高压的油脂。

8.如权利要求1至3中任意一项所述的建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其特征在于，所述临时固定措施通过螺栓与上部柱以及下部柱连接。

9.如权利要求8所述的建筑结构抗连续倒塌试验的柱子构造，其特征在于，所述临时固定措施为若干竖向布置在所述柱子滑块四周的槽钢、角钢或H型钢。

10.一种应用如权利要求1至9中任意一项的柱子构造实现建筑结构抗连续倒塌试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.拆除临时固定措施；

S2.在试验结构外的地面或其他稳定的结构上固定拉力装置；

S3.将所述柱子滑块和拉力装置有效固定；

S4.启动拉力装置，将所述柱子滑块瞬间从柱子上拉出，实现柱子意外失效的动力效果。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤S2替换为以下步骤：

选择角度合适的柱子滑块拉出方向和反力柱，在拉出方向上柱子滑块标高以下空间搭设临时支撑架，然后，将拉力装置与反力柱有效固定。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述拉力装置为电动葫芦或卷扬机。

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