CN114563276B - 一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法 - Google Patents

一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114563276B
CN114563276B CN202210191792.XA CN202210191792A CN114563276B CN 114563276 B CN114563276 B CN 114563276B CN 202210191792 A CN202210191792 A CN 202210191792A CN 114563276 B CN114563276 B CN 114563276B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wood
frame
plane
loading
support frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210191792.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114563276A (zh
Inventor
沈银澜
闫星辰
贾宏宇
林炜鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN202210191792.XA priority Critical patent/CN114563276B/zh
Publication of CN114563276A publication Critical patent/CN114563276A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114563276B publication Critical patent/CN114563276B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12Pressure testing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/36Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by pneumatic or hydraulic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001Type of application of the stress
    • G01N2203/0003Steady
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001Type of application of the stress
    • G01N2203/0005Repeated or cyclic
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014Type of force applied
    • G01N2203/0016Tensile or compressive
    • G01N2203/0019Compressive
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003Generation of the force
    • G01N2203/0042Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0044Pneumatic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022Environment of the test
    • G01N2203/0236Other environments
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676Force, weight, load, energy, speed or acceleration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法,包括木柱钢箍、木柱支撑架、气囊系统、平面支撑架、滑动连接装置、可移动反力架和力传感器。木柱支撑架与木柱钢箍通过滑动连接装置连接;气囊系统紧贴砌体围护墙的侧部,气囊系统的外部设置平面支撑架;平面支撑架的外部设有可移动反力架。当气囊系统充气时,获取砌体围护墙上测点的面外位移值,施加给砌体围护墙上的作用力通过力传感器测量,气囊系统的压强通过气囊压力表测量。通过对气囊系统进行充气和抽气实现位移控制加载。该发明通过对气囊的充气抽气可直接实现面外加卸载,减少试验加载装置对试验设备及场地环境的要求。

Description

一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法
技术领域
本发明涉及建筑工程实验装置领域,特别涉及一套适于传统民居木构架承重的砌体围护墙平面外试验加载装置及试验方法。
背景技术
在传统民居建筑中,木构架砌体围护墙是最常见的建筑结构形式,木构架为承重体系,围护墙多为土坯、石块、砖等砌筑的墙体。木构架通过榫卯节点进行连接,木柱直立于基础上,没有任何锚固,通过内部围护墙保证木构架的稳定。从围护墙自身的受力变形考虑,围护墙平面内可提供大的抗侧力刚度,但围护墙本身还需要具备足够的能力来抵抗其自身在地震作用下产生的惯性力。传统村落民居中墙体与木构架之间无可靠拉结,围护墙整体性较差,如土石围护墙结构,石墙体通过大小不一、形状各异的块石、卵石结合黏土进行砌筑,表面粗糙,整体性差,在地震作用下容易出现平面外的塌落、外闪。
中国专利202110948073.3公开了一种位移控制的墙体平面外气囊加载的试验装置和试验方法,适于现代建筑结构中的钢框架填充墙结构单纯的平面外加载。在传统民居中,木构架包含圆截面的木顶梁和木立柱,顶梁和立柱仅通过薄弱的榫卯节点进行连接,木柱直立于基础上,没有任何锚固,通过传下来的屋顶配重和内部围护墙保证木构架的稳定,因此采用中国专利202110948073.3中的螺杆与墙体框架的顶梁螺栓连接,显然不能适于木构架,可能直接导致木构架倾覆。因此我们发明了专门针对木柱的钢箍约束以及连接端,设计了木柱支撑架,此外设计滑动连接装置实现钢箍与木柱支撑架之间的连接,安装方便灵活且可拆卸,此外该装置扩展了试验装置的适用性,既适用于单纯的平面外加载,又可结合平面内加载装置,开展平面内和平面外的同时双向加载。
中国专利202110948073.3是利用气囊充气至一个大气压,利用液压制动器进行位移加载,且气囊粘贴在气囊支撑架上,本专利是利用气囊进行充气抽气,自主提供面外推覆力,通过墙面位移进行控制加载,本试验装置容易实现,不再借助反力墙和液压制动器,反力架上设置多个支撑点并连接多个力传感器,相比一个液压制动器对气囊支撑架更能施加均匀的平面外荷载,相比多个液压制动器共同工作更容易控制,且力传感器价格低廉。此外,传统民居的砌体围护墙多为土坯、石块、砖等砌筑的墙体,墙面粗糙,特别是毛石砌筑的墙体,气囊非常容易发生扎破漏气,本专利设计方便气囊破损后的修补更换。
中国专利202110948073.3加载试验方法置首先为力控制加载,直至墙体构件产生第一条裂缝后改为位移控制分级加载。该方法不适于传统民居木构架砌体围护墙结构。在传统民居中连接材料为粘接性差的砂浆或者黏土,特别对于土石围护墙,力加载和裂缝无法作为控制点,因此本专利提出全程墙面位移控制加载方法,且本专利强调若墙面不出现外闪或塌落可采用千分表、拉线位移计等位移传感器,若墙面容易出现外闪或塌落如土石墙体,可采用激光位移计。而已有专利采用一个位移支撑架及拉线位移计并不适用。
发明内容
传统民居木构架砌体围护墙结构,木构架为竖向承重体系,围护墙多为土坯、毛石、砖等砌筑的墙体,木构架通过薄弱的榫卯节点进行连接,木柱直立于基础上,没有任何锚固,内部围护墙保证木构架的稳定。由于砌筑材料粘结强度低,在平面外地震作用下往往导致围护墙的塌落或外闪。对墙体平面外受力性能的试验研究多采用振动台试验和拟静力试验中的液压作动器加载试验或气囊加载试验。振动台试验虽然能真实反映墙体受平面外地震作用的破坏形态,但其试验成本高且试验操作复杂往往难以推广使用,此外墙体的塌落或外闪对振动台的台面及下方的附属装置容易造成损伤。液压作动器加载,为实现墙面的均匀受力一般是采用多个作动器接触墙体表面,加载装置容易实现,加载过程不容易协调控制,此外最重要的是这种加载方式传递给墙体的是多个集中荷载,无法模拟均匀的面外地震作用。在拟静力试验中使用气囊或水囊系统施加面外均布力更能真实地模拟面外的地震作用,本发明提供了一套针对传统民居木构架承重的砌体围护墙平面外受力性能测试的试验装置及其测试方法。该发明通过气囊施加面外荷载在围护墙体上,实现均布荷载加载模拟真实的地震作用;加载装置简单,容易实现,力传感器价格低廉,不再借助液压制动器和反力墙,通过对气囊的充气抽气可直接实现面外加卸载,减少试验加载装置对试验设备及场地环境的要求;为防止木构架的倾覆设置木柱钢箍及木柱支撑装置,通过滑动连接装置进行灵活连接且可拆卸,一方面实现平面外的支撑,另一方面实现平面内的木柱的移动,扩展加载装置的适用性,既可以单纯实现平面外加载,又可以结合平面内加载装置,实现平面内和平面外的同时双向加载;传统民居的砌体围护墙多为土坯、石块、砖等砌筑的墙体,墙面粗糙,特别是毛石砌筑的墙体,气囊非常容易发生损伤漏气,本专利设计方便气囊破损后的修补更换;所采用的平面外加载位移控制方法,具有普遍适用意义,适合于土坯、石块、砖等砌筑的围护墙体,特别适合于力和裂缝无法作为控制点的黏土和毛石砌筑的围护墙体。
为达到上述目的,本发明提供以下技术方案:
一种木构架承重的砌体围护墙特有的平面外加载装置,包括木柱钢箍1、木柱支撑架2、气囊系统3、平面支撑架4、滑动连接装置5、可移动反力架6和力传感器7。木柱支撑架2与木柱钢箍1通过滑动连接装置5连接;气囊系统3紧贴砌体围护墙的侧部,气囊系统3的外部设置平面支撑架4;平面支撑架4的外部设有可移动反力架6;固定在可移动反力架6上的力传感器7顶住平面支撑架4。可移动反力架6和木柱支撑架2均通过地锚固定在实验室地面上;利用平面反力架装置9的水平钢梁91吊装连接平面支撑架4和气囊系统3。未设置气囊系统3的另一侧砌体围护墙上设置有位移传感器,当气囊系统3充气时,获取砌体围护墙上测点的面外位移值,施加给砌体围护墙上的作用力通过力传感器7测量,气囊系统3的压强通过气囊压力表测量。通过对气囊系统3进行充气和抽气,对砌体围护墙进行平面外加载,实现位移控制加载。
优选的,木柱钢箍1为环形,内径略大于木柱直径,且具有开口预紧端11,开口预紧端11沿木柱的长度方向开设多个螺栓孔,通过螺栓进行预紧;木柱钢箍1表面设有多个螺钉通孔12,通过螺钉连接将木柱钢箍固定于木柱上。
优选的,每个木柱上设置两个木柱钢箍1,木柱钢箍1具有钢箍连接端14,该钢箍连接端14的截面呈工字型、十字形、T型或π型等,并在钢箍连接端14的端部设置钢箍连接端封板13。
优选的,木柱支撑架2包括两根第一斜撑杆21和第一底板22,第一斜撑杆21一端设置有槽型封板23,另一端与第一底板22连接;第一底板22通过地锚固定在实验室地面。
可选的,所述第一斜撑杆21为方管、圆管、工字钢。
优选的,槽型封板23的槽宽大于钢箍连接端14的封板宽度。
优选的,滑动连接装置5包括多个平行并排放置且能够滑动的辊轴51,辊轴51的上下两端均连接有辊轴封边板53;带卡槽的槽型钢板带52呈U型结构,带卡槽的槽型钢板带的卡槽端部为卡槽凸缘55。带卡槽的槽型钢板带52通过卡槽在高度方向和厚度方向将木柱支撑连接端的槽型封板23、滑动辊轴51以及钢箍连接端封板13压置在一起;卡槽凸缘55处通过带辊轴的螺杆和垫片、螺母54进行固定,且螺杆压紧槽型封板23的外表面。
优选的,辊轴封边板53的多个平行并排放置的滑动辊轴51的高度与槽型封板23高度,钢箍连接端封板13的高度相同。
优选的,辊轴封边板53的多个平行并排放置的滑动辊轴51刚好放入槽型封板23。
优选的,带卡槽的槽型钢板带52的腹板与钢箍连接端封板13进行连接固定。
可选的,平面支撑架4包括平板41、方格架子42和吊钩43。
优选的,平面支撑架4的平板41为结构用欧松板或胶合板,厚度不小于8mm。
优选的,平面支撑架的方格架子42由竖向立柱以及垂直设置的多道横梁连接而成,立柱包括方管、工字钢、槽钢,横梁包括方管、工字钢、槽钢和角钢。吊钩43设置在最上层的横梁上。
优选的,平面支撑架4中的平板41通过螺钉连接于平面支撑架的方格架子42上。
优选的,所述的平面支撑架4与围护墙面积等大或稍大于围护墙面积。
优选的,所述的可移动反力架6包括多根平行竖立立柱61和水平设置的多道横梁62构成的框架、多块支撑连接板以及多道第二斜撑杆65和第二底板63。
优选的,可移动反力架6的多根平行竖立立柱61连接在第二底板63上,第二底板63通过地锚固定在实验室地面,立柱包括方管、工字钢。
优选的,可移动反力架6的水平设置的多道横梁62,垂直连接于立柱61上,与立柱构成框架,横梁包括方管、工字钢、角钢、槽钢。
优选的,多个力传感器7连接于可移动反力架6的立柱61表面一侧,且平均分布在反力架覆盖的墙体面积之内,力传感器7与立柱61的连接可采用螺栓连接或焊接。
优选的,在可移动反力架6立柱61表面对侧与固定力传感器7的相同高度位置焊接开螺栓孔的斜撑连接板64。
优选的,可移动反力架6的每道第二斜撑杆65一端连接带螺栓孔的竖向封板66,与开螺栓孔的斜撑连接板64进行螺栓连接,另一端与可移动反力架6的第二底板63连接。
优选的,可移动反力架6的第二斜撑杆65包括方管、工字钢、圆管。
更近一步地,木柱钢箍1的钢箍连接端14与木柱支撑架2通过滑动连接装置5连接时,木柱支撑架2与可移动反力架6安装在试验试件8的两侧,木柱支撑架2的第一底板22和可移动反力架6的第二底板63分别通过地锚与实验室地面连接。
使用上述平面外气囊加载试验装置进行围护墙体平面外加载试验,其加载方法及步骤如下:
步骤1、组装试验布置;
试验试件8由木构架和围护墙体组成,其中的木构架是由两个竖直的木立柱和一个水平木横梁通过榫卯节点构成。在木构架的木柱固定高度位置安装木柱钢箍1,且钢箍连接端14位于墙体侧部,在拼装好的木构架内砌筑砌体围护墙,待试验试件8加工制作养护完成后,吊至指定试验位置。木柱支撑架2与木柱钢箍1的连接端通过滑动连接装置5进行连接,木柱支撑架的第一底板22通过地锚固定在实验室地面。可移动反力架6通过地锚固定在实验室地面,力传感器7连接在可移动反力架6立柱上。平面反力架装置9是由水平钢梁91和两个竖直支撑柱92组成,水平钢梁91翼缘带有螺栓孔,螺栓孔与平面支撑架4通过钢链吊装连接,并使力传感器7紧挨平面支撑架4。气囊系统3也通过吊装装置,吊装在平面反力架装置9的水平钢梁91上,并置于围护墙与平面支撑架4之间。
步骤2、调试试验装置;
木构架竖向承重采用平面反力架装置9的竖向千斤顶进行加载,平面外测试采用该平面外加载装置,以每级为 1 kPa 的气囊压强递增,分三级进行,每一级的持荷时间为2min,当气囊中气压达到3 kPa,结束持荷时间后,卸荷直至气囊的气压小于1 kPa。检查试验装置各部分运行是否正常,不正常则加以调试。
步骤3、加载试验;
通过调节充气系统的阀门进行加载充气速度的控制,通过抽气系统完成气囊卸载。以墙面中心处或顶部中心点的面外位移为控制参数进行加载。若墙面不出现外闪或塌落可采用千分表、拉线位移计等位移传感器,若墙面容易出现外闪或塌落可采用激光位移计。
若试验为单调加载,在层间位移2%之内时,采用每级2.5 mm的位移增量值进行加载,在层间位移2%以上时,采用每级5 mm的位移增量值进行加载,每级荷载持荷2 min,数据采集仪同时记录位移传感器和力传感器的数值,直至力传感器总数值由升转降、降至最大总和值的80%以下时停止加载。
若试验为单方向循环加载,在层间位移2%之内时,采用每级2.5 mm的位移增量值进行加载,在层间位移2%以上时,采用每级5 mm的位移增量值进行加载,但是每级加载与卸载重复三个循环,每一个循环下充气至相应的目标位移,然后抽气卸载至气囊的气压小于1kPa和力传感器值的总和低于0.1 kN。
本发明实施提供的平面外加载装置专门用于传统民居木构架砌体围护墙平面外加载,采用气囊加载实现对墙面的均布加载,更真实地模拟地震作用,由于传统民居的砌体围护墙多为土坯、毛石、砖等砌筑的墙体,墙面粗糙,特别是毛石砌筑的墙体,气囊容易发生破损,相比之前的气囊设置方法,可方便提供修补和更换。可移动反力架系统,不再借助反力墙和液压制动器,满足灵活布置,力传感器购买价格低廉,通过对气囊充气抽气实现平面外加卸载,获取位移、荷载、压强的关系,装置简单,容易实现,避免多个液压制动器加载头不容易协调控制,减少试验加载装置对试验设备和场地环境的要求;传统民居的木构架仅通过榫卯节点连接,且柱直立于础石或基础上,无任何锚固,为防止平面外加载木构架的面外倾覆,设计木柱钢箍以及木柱支撑架,并设计滑动连接装置方便连接与拆卸;此外一方面实现平面外对木柱支撑的功能,另一方面也允许平面内木柱的滑移,从而大大扩展了试验装置的适用性,不但可以单纯进行平面外加载试验,而且可实现结合平面内受力装置,开展传统民居木构架砌体围护墙平面内和平面外的同时双向加载。所采用的平面外加载位移控制方法,具有普遍适用意义,适合于传统民居中容易发生塌落或外闪的土坯、石块、砖等砌筑的围护墙体,特别适合于力和裂缝无法作为控制点的黏土和毛石砌筑的围护墙体。
附图说明
图1为本发明试验装置的结构示意图;
图2为本发明实施提供的木柱钢箍1的结构示意图;
图3为本发明实施提供的木柱支撑架2的结构示意图;
图4为本发明实施提供的平面支撑架4的结构示意图;
图5为本发明实施提供的滑动连接装置5的结构示意图;
图6为本发明实施的可移动反力架6的结构示意图。
附图标记:
1-木柱钢箍、2-木柱支撑架、3-气囊系统、4-平面支撑架、5-滑动连接装置、6-可移动反力架、7-力传感器、8-试验试件、9-平面反力架、10-竖向千斤顶、11-带螺栓孔的开口预紧端、12-螺钉通孔、13-钢箍连接端封板、14-钢箍连接端、21-第一斜撑杆、22-第一底板、23-槽型封板、41-平板、42-方格架子、43-吊钩、51-辊轴、52-带卡槽的槽型钢板带、53-辊轴封边板、54-带辊轴的螺杆垫片和螺母、55 -卡槽凸缘、61-立柱、62-横梁、63-第二底板、64-开螺栓孔的斜撑连接板、65-第二斜撑杆、66-带螺栓孔的竖向封板、91-水平钢梁、92-竖直支撑柱。
实施方式
本发明提供一种针对传统民居木构架承重-砌体围护墙的平面外试验加载装置及测试方法。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
参考图1,本发明一种实施例提供木构架承重的土石围护墙平面外气囊加载试验装置及实验方法,该试验装置由木柱钢箍1、木柱支撑架2、气囊系统3、平面支撑架4、滑动连接装置5、可移动反力架6、力传感器7组成。木柱支撑架2和可移动反力架6分布于试件两侧,且两者通过地锚固定在实验室地面上。平面支撑架4通过钢链吊装连接在平面反力架装置9的水平钢梁91上。气囊系统3也通过吊装装置,吊装在平面反力架装置9的水平钢梁91上,并置于围护墙与平面支撑架4之间。木构架承重的砌体围护墙为木构架内嵌砌体围护墙,木柱钢箍1与木构架的木柱连接。
在本发明一个优选的实施例中,每个木柱上设置两个木柱钢箍1,如图2即图1中的1号所示,木柱钢箍为环形,内径略大于柱直径,且具有开口预紧端11,连接端分别设有沿柱长方向的多排螺栓孔,通过螺栓带动钢箍对木柱进行预紧,箍紧木柱不滑动,且钢箍表面开设螺钉通孔12,通过自攻螺钉等紧固件将钢箍连接于木柱上。木柱钢箍具有钢箍连接端14,该连接端截面呈十字形,并在端部设置钢箍连接端封板13。
在本发明一个优选的实施例中,如图3即图1中的附图标记2所示为木柱支撑架示意图,每个木柱支撑架2包括两根第一斜撑杆21和第一底板22,第一斜撑杆一端设置槽型封板23,一端与第一底板22连接,第一底板通过地锚固定在实验室地面。所述第一斜撑杆包括方管、圆管、工字钢。
在本发明一个优选的实施例中,如图4即图1中的附图标记4所示为平面支撑架,平板41通过自攻螺钉固定在多根立柱和多道横梁组成的方格架子42。本发明实施例不对方格架子中的立柱和横梁截面的选用进行具体的限定。方格架子上设置吊钩43。在本发明一个优选的实施例中,钢箍连接端14和木柱支撑架2是通过滑动连接装置5进行连接,滑动连接装置5内部含有多个平行并排放置的辊轴51,辊轴的上下两端均连接有辊轴封边板53,槽型封板23的槽型宽度刚好卡住辊轴51,且两者高度相同。钢箍连接端封板13宽度小于辊轴51,但高度与辊轴51相同,紧贴辊轴另一侧,可以在辊轴上滑动,两道带卡槽的槽型钢板带52呈U型结构,且在端部带有卡槽凸缘55,在高度方向和厚度方向将木柱支撑连接端的槽型封板23、滑动辊轴51以及钢箍连接端封板13压置在一起,通过带辊轴的螺杆和垫片、螺母54进行固定,且螺杆的辊轴顶紧槽型封板23的背面。与此同时,带卡槽的槽型钢板带52的腹板与钢箍连接端封板13进行焊接,实现木柱钢箍1与木柱支撑架2的连接 ,保证平面外对木柱进行支撑,平面内不限制柱平移,可实现平面内和平面外的同时双向加载。
在本发明一个优选的实施例中,如图6即图1中的附图标记6所示为可移动反力架示意图。本发明实施例不对构成反力架框架的立柱和横梁的数量以及截面选用进行具体的限定。采用多根平行竖立立柱61和水平设置的多道横梁62连成框架,立柱61下端与第二底板63连接,第二底板63通过地锚固定在实验室地面,立柱61底部设置加劲肋。在立柱61覆盖的墙体面积的四角及中部的立柱61相应位置平均分布设置力传感器7,在连有力传感器7的立柱61位置的背部连接相应数量的且带有螺栓孔的开螺栓孔的斜撑连接板64。第二斜撑杆65一端设置带有螺栓孔的竖向封板66,与支撑连接板进行螺栓连接,另一端以一定角度与第二底板63连接。本发明实施例不对反力架中的第二斜撑数量及截面选用进行具体的限定。
加载过程以墙面中心处或顶部中心点的面外位移为控制参数进行加载。由于土石围护墙墙面容易出现外闪或塌落,墙体面外位移采用激光位移计进行测量。单调加载,在层间位移2%之内时,采用每级2.5 mm的位移增量值进行加载,在层间位移2%以上时,采用每级5 mm的位移增量值进行加载,每级荷载持荷2 min,数据采集仪同时记录位移传感器和力传感器的数值,直至力传感器总数值由升转降、降至最大总和值的80%以下时停止加载。 单方向循环加载,在层间位移2%之内时,采用每级2.5 mm的位移增量值进行加载,在层间位移2%以上时,采用每级5 mm的位移增量值进行加载,但是每级加载与卸载重复三个循环,每一个循环下充气至相应的目标位移,然后抽气卸载至气囊的气压小于1 kPa和力传感器值的总和低于0.1 kN。
显然,本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置,其特征在于:包括木柱钢箍(1)、木柱支撑架(2)、气囊系统(3)、平面支撑架(4)、滑动连接装置(5)、可移动反力架(6)和力传感器(7);木柱支撑架(2)与木柱钢箍(1)通过滑动连接装置(5)连接;气囊系统(3)紧贴砌体围护墙的侧部,气囊系统(3)的外部设置平面支撑架(4);平面支撑架(4)的外部设有可移动反力架(6);固定在可移动反力架(6)上的力传感器(7)顶住平面支撑架(4);可移动反力架(6)和木柱支撑架(2)均通过地锚固定在实验室地面上;
木柱钢箍(1)为环形,内径大于木柱直径,且具有开口预紧端(11),开口预紧端(11)沿木柱的长度方向开设多个螺栓孔,通过螺栓进行预紧;木柱钢箍(1)表面设有多个螺钉通孔(12),通过螺钉连接将木柱钢箍固定于木柱上;每个木柱上设置两个木柱钢箍(1),木柱钢箍(1)具有钢箍连接端(14),并在钢箍连接端(14)的端部设置钢箍连接端封板(13);木柱支撑架(2)包括两根第一斜撑杆(21)和第一底板(22),第一斜撑杆(21)一端设置有槽型封板(23),另一端与第一底板(22)连接;第一底板(22)通过地锚固定在实验室地面。
2.根据权利要求1所述的一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置,其特征在于:该钢箍连接端(14)的截面呈工字型、十字形、T型或π型。
3.根据权利要求1所述的一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置,其特征在于:槽型封板(23)的槽宽大于钢箍连接端封板(13)宽度。
4.根据权利要求1所述的一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置,其特征在于:滑动连接装置(5)包括多个平行并排放置且能够滑动的辊轴(51),辊轴(51)的上下两端均连接有辊轴封边板(53);带卡槽的槽型钢板带(52)呈U型结构,带卡槽的槽型钢板带的卡槽端部为卡槽凸缘(55);带卡槽的槽型钢板带(52)通过卡槽在高度方向和厚度方向将木柱支撑连接端的槽型封板(23)、辊轴(51)以及钢箍连接端封板(13)压置在一起;卡槽凸缘(55)处通过带辊轴的螺杆和垫片、螺母(54)进行固定,且螺杆压紧槽型封板(23)的外表面。
5.根据权利要求4所述的一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置,其特征在于:辊轴封边板(53)的多个平行并排放置的辊轴(51)的高度与槽型封板(23)高度,钢箍连接端封板(13)的高度相同。
6.根据权利要求4所述的一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置,其特征在于:辊轴封边板(53)的多个平行并排放置的辊轴(51)刚好放入槽型封板(23)。
7.根据权利要求4所述的一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置,其特征在于:带卡槽的槽型钢板带(52)的腹板与钢箍连接端封板(13)进行连接固定。
8.根据权利要求1所述的一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置,其特征在于:平面支撑架(4)包括平面板(41)、方格架子(42)和吊钩(43);
平面支撑架的方格架子(42)由竖向立柱以及垂直设置的多道横梁连接而成;平面支撑架(4)中的平面板(41)通过螺钉连接于平面支撑架的方格架子(42)上;吊钩(43)设置在最上层的横梁上。
9.根据权利要求8所述的一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置,其特征在于:平面支撑架(4)的平面板(41)为结构用欧松板或胶合板。
10.利用权利要求1-9任一所述传统民居木构架砌体围护墙面外加载试验装置进行的试验方法,其特征在于:试验方法的加载步骤如下:
步骤1、组装试验布置;
试验试件(8)由木构架和围护墙体组成,其中的木构架是由两个竖直的木立柱和一个水平木横梁通过榫卯节点构成;在木构架的木柱固定高度位置安装木柱钢箍(1),且钢箍连接端(14)位于墙体侧部,在拼装好的木构架内砌筑围护墙体,待试验试件(8)加工制作养护完成后,吊至指定试验位置;木柱支撑架(2)与木柱钢箍(1)的连接端通过滑动连接装置(5)进行连接,木柱支撑架的第一底板(22)通过地锚固定在实验室地面;可移动反力架(6)通过地锚固定在实验室地面,力传感器(7)连接在可移动反力架(6)立柱上;平面反力架装置(9)是由水平钢梁(91)和两个竖直支撑柱(92)组成,水平钢梁(91)翼缘带有螺栓孔,螺栓孔与平面支撑架(4)通过钢链吊装连接,并使力传感器(7)紧挨平面支撑架(4);气囊系统(3)也通过吊装装置,吊装在平面反力架装置(9)的水平钢梁(91)上,并置于围护墙体与平面支撑架(4)之间;
步骤2、调试试验装置;
木构架竖向承重采用平面反力架装置(9)的竖向千斤顶进行加载,平面外测试采用传统民居木构架砌体围护墙面外加载试验装置,以每级为 1 kPa 的气囊压强递增,分三级进行,每一级的持荷时间为2 min,当气囊中气压达到3 kPa,结束持荷时间后,卸荷直至气囊的气压小于1 kPa;检查试验装置各部分运行是否正常,不正常则加以调试;
步骤3、加载试验;
通过调节充气系统的阀门进行加载充气速度的控制,通过抽气系统完成气囊卸载;以墙面中心处或顶部中心点的面外位移为控制参数进行加载;若墙面不出现外闪或塌落可采用千分表、拉线位移计等位移传感器,若墙面容易出现外闪或塌落可采用激光位移计;
若试验为单调加载,在层间位移2%之内时,采用每级2.5 mm的位移增量值进行加载,在层间位移2%以上时,采用每级5 mm的位移增量值进行加载,每级荷载持荷2 min,数据采集仪同时记录位移传感器和力传感器的数值,直至力传感器总数值由升转降、降至最大总和值的80%以下时停止加载;
若试验为单方向循环加载,在层间位移2%之内时,采用每级2.5 mm的位移增量值进行加载,在层间位移2%以上时,采用每级5 mm的位移增量值进行加载,但是每级加载与卸载重复三个循环,每一个循环下充气至相应的目标位移,然后抽气卸载至气囊的气压小于1 kPa和力传感器值的总和低于0.1 kN。
CN202210191792.XA 2022-02-28 2022-02-28 一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法 Active CN114563276B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210191792.XA CN114563276B (zh) 2022-02-28 2022-02-28 一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210191792.XA CN114563276B (zh) 2022-02-28 2022-02-28 一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114563276A CN114563276A (zh) 2022-05-31
CN114563276B true CN114563276B (zh) 2024-02-06

Family

ID=81715793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210191792.XA Active CN114563276B (zh) 2022-02-28 2022-02-28 一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114563276B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005299150A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Yamahisa:Kk 木造建築の柱と梁の接合金具と柱脚支持金物及びこれを用いた木造建築の耐力評価方法
CN101832032A (zh) * 2010-03-26 2010-09-15 建研科技股份有限公司 对木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法
CN107083846A (zh) * 2017-04-06 2017-08-22 国网山东省电力公司烟台供电公司 一种木屋防震加固方法
CN109211549A (zh) * 2018-09-10 2019-01-15 重庆大学 一种结构构件平面外气囊加载试验装置
CN111323186A (zh) * 2020-03-12 2020-06-23 重庆文理学院 圆形土楼土木结构动载荷试验研究模型
CN113607365A (zh) * 2021-08-18 2021-11-05 沈阳建筑大学 一种位移控制的墙体平面外气囊加载试验装置及试验方法
CN217385039U (zh) * 2022-02-28 2022-09-06 北京工业大学 传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005299150A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Yamahisa:Kk 木造建築の柱と梁の接合金具と柱脚支持金物及びこれを用いた木造建築の耐力評価方法
CN101832032A (zh) * 2010-03-26 2010-09-15 建研科技股份有限公司 对木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法
CN107083846A (zh) * 2017-04-06 2017-08-22 国网山东省电力公司烟台供电公司 一种木屋防震加固方法
CN109211549A (zh) * 2018-09-10 2019-01-15 重庆大学 一种结构构件平面外气囊加载试验装置
CN111323186A (zh) * 2020-03-12 2020-06-23 重庆文理学院 圆形土楼土木结构动载荷试验研究模型
CN113607365A (zh) * 2021-08-18 2021-11-05 沈阳建筑大学 一种位移控制的墙体平面外气囊加载试验装置及试验方法
CN217385039U (zh) * 2022-02-28 2022-09-06 北京工业大学 传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
传统民居抬梁式木构架抗侧力性能试验研究;沈银澜;刘辉;周敬轩;陈中伟;王利辉;周海宾;北京工业大学学报(第007期);全文 *
新型木建筑材料――交叉层积木介绍及其连接的试验研究;沈银澜;牟在根;Johannes Schneider;Siegfried F.Stiemer;;工程科学学报(第11期);全文 *
新型钢节点木构架-生土墙结构抗震性能拟静力试验研究;郭龙龙;袁康;裴城;王玉山;;世界地震工程(第04期);全文 *
正交胶合木填充墙--钢框架体系受力性能;沈银澜;牟在根;Siegfried F.Stiemer;李相杰;张爵扬;;工程科学学报(第01期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114563276A (zh) 2022-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114086669B (zh) 一种大型空间异形曲面钢网架模块化快速建造方法
CN204098463U (zh) 悬挑脚手架
CN112324160A (zh) 一种装配格构式钢结构安装用临时支撑架及使用方法
CN112854813A (zh) 一种古建筑平移用型钢托盘结构及托换方法
CN217385039U (zh) 传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置
CN110820950B (zh) 大跨度组合式超重偏心坡角钢结构整体同步顶升施工工法
CN114563276B (zh) 一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法
CN112049019B (zh) 复杂三维变截面拱肋精确安装结构及施工方法
CN113607365A (zh) 一种位移控制的墙体平面外气囊加载试验装置及试验方法
CN111829804B (zh) 盾构推进模拟试验平台
CN110318559B (zh) 一种文物建筑抢险加固装置及方法
CN117403784A (zh) 一种大跨度钢网架整体顶升方法
CN113718958B (zh) 钢木组合桁架结构及其搭建方法
CN116537534A (zh) 一种高大模板工程支撑系统施工方法
CN113846827A (zh) 一种适用于基坑的顶升平台
CN214066714U (zh) 一种单梁静载试验反力支架
JP2000291031A (ja) 免震構造物の構築方法
US9611662B2 (en) Anchoring mechanisms for a Binishell
CN210217084U (zh) 一种大跨度超高度钢结构网架施工作业平台
CN112942809A (zh) 一种可机械化施工的组合模板拼装方法
CN113152542A (zh) 测试地基承载力和摩擦力的装配式现场试验装置及方法
JP6730554B2 (ja) 傾斜家屋ジャッキアップ補助金具およびそれを用いたジャッキアップ工法。
CN206829603U (zh) 一种快速准确安装烟道拱顶模板的装置
RU96381U1 (ru) Регулируемый фундамент для эксплуатируемых каркасных железобетонных зданий
CN111456454A (zh) 钢网架施工方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Shen Yinlan

Inventor after: Yan Xingchen

Inventor after: Jia Hongyu

Inventor after: Lin Weipeng

Inventor before: Shen Yinlan

Inventor before: Yan Xingchen

Inventor before: Jia Hongyu

Inventor before: Lin Weipeng

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant