CN214668208U - 一种墙体水平加载试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种墙体水平加载试验装置，包括约束架和至少两个侧向支撑架，约束架从侧向支撑架的中间穿过，侧向支撑架之间平行设置；约束架包括加载梁、地梁和两个边缘柱，两个边缘柱分别设置在加载梁的左右边缘，加载梁通过两个边缘柱与地梁连接得到矩形约束架，侧向支撑架内侧设置有多个滑动夹紧装置，滑动夹紧装置用于控制约束架的运动方向；本实用新型中通过设置可重复使用的加载梁、地梁来充当加载部件和固定部件，解决了目前墙体水平加载试验中浇筑加载梁、地梁的繁杂工作，简化了构件制作难度，节省了构件制作成本、制作时间。

Description

一种墙体水平加载试验装置

技术领域

本实用新型属于建筑试验装置技术领域，具体涉及一种墙体水平加载试验装置。

背景技术

在高层建筑中墙体的承载力和变形耗能性能是影响高层建筑承载安全的重要因素，因此对墙体的承载力、变形耗能的试验研究是至关重要的。而要研究墙体的承载力和耗能性能则都需要进行对墙体的水平加载试验。而目前实验室内进行钢筋混凝土墙体水平加载的试验都比较粗糙，通常是在钢筋混凝土墙体上直接浇筑反力梁和地梁，并对反力梁进行水平加载，没有专门的可重复使用的反力梁、地梁，使得钢筋混凝土墙制作时间长、制作成本高、制作难度大；其次现有的钢筋混凝土墙、钢板剪力墙和砌体墙水平加载试验大都没有考虑实际使用中墙体四周的梁柱等边缘构件对墙体的约束作用，这种约束作用对于墙体的变形耗能性能的研究非常重要，因此在进行墙体试验研究时应该考虑这种约束；最后由于墙体水平加载试验属于平面内试验，需要装置限制墙体发生平面外的位移，而现有的装置比较笨重、拆装不太方便灵活。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种墙体水平加载试验装置，可进行对钢筋混凝土剪力墙、砌体墙和钢板剪力墙的水平加载试验，解决了目前一般墙体抗震水平加载试验中无法考虑边缘构件对墙体的约束效应的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种墙体水平加载试验装置，包括约束架和至少两个侧向支撑架，所述约束架从侧向支撑架的中间穿过，所述侧向支撑架之间平行设置；所述约束架包括加载梁、地梁和两个边缘柱，所述两个边缘柱分别设置在所述加载梁的左右边缘，所述加载梁通过两个边缘柱与地梁连接得到矩形约束架，所述侧向支撑架内侧设置有多个滑动夹紧装置，滑动夹紧装置用于控制约束架的运动方向。

进一步的，所述加载梁的下端面、地梁的上端面和边缘柱的两端端面上均连接有铰接板，所述铰接板之间设置销栓用于实现加载梁、地梁和两个边缘柱的铰接连接。

进一步的，所述铰接板通过螺栓固定在加载梁、地梁上，所述铰接板焊接固定在边缘柱两端端面上，所述固定在加载梁和地梁上铰接板位置可调。

进一步的，所述地梁、边缘柱内侧均设有螺栓孔洞，所述螺栓孔洞用于与预制混凝土垫块中的预埋螺栓杆进行螺栓连接。

进一步的，所述地梁、边缘柱的侧面均设有多个手腕粗细的孔洞，所述孔洞用于方便人手伸入进行预制混凝土垫块与地梁、边缘柱之间的螺栓连接和拆卸。

进一步的，所述侧向支撑架包括两根垂直设置的工形钢柱和一根连接两根工形钢柱的T形短梁，T形短梁固定连接在工形钢柱的顶部，所述工形钢柱沿高度方向设置有多组螺栓孔洞，所述滑动夹紧装置与所述工形钢柱螺栓连接。

进一步的，所述滑动夹紧装置为相向设置在侧向支撑架内侧的两个滑轮组，所述滑轮组包括橡胶轮、连接杆、轴心杆、三面围板，所述橡胶轮套设在轴心杆上且橡胶轮可以绕轴心杆转动，轴心杆固定在橡胶轮底座上，橡胶轮底座通过连接杆与三面围板连接，三面围板固定在侧向支撑架上，所述连接杆与橡胶轮底座和三面围板之间螺纹连接。

进一步的，所述滑动夹紧装置通过螺栓固定在侧向支撑架上。

进一步的，所述加载梁的一端设置有连接板。

本实用新型提供的一种墙体水平加载试验装置的使用方法，使用时，将地梁固定在地面上，利用加载梁、地梁和两根边缘柱组成约束架，用组装好的约束架将墙体四周夹紧约束起来；根据约束架的尺寸组装侧向支撑架，约束架从侧向支撑架中间穿过，将侧向支撑架的底部固定在地面上，同时侧向支撑架上的滑动夹紧装置将加载梁夹紧，保证墙体在墙体平面内位移。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供一种墙体水平加载试验装置，可对钢筋混凝土墙、砌体墙进行水平加载试验，其中，约束架中的加载梁、地梁可以充当钢筋混凝土墙中浇筑的上部加强梁、下部地梁，同时约束架会对墙体产生围箍作用，以此来模拟实际工程使用中墙体四周的梁柱等构件对墙体的约束作用，从而使得墙体水平加载的试验研究可以更加精细化、更加贴近工程实际；同时通过侧向支撑架上滑动夹紧装置与约束架之间的配合，可以更方便、更灵活地保证墙体在平面内发生自由位移，同时又能限制墙体的平面外的位移，保证了试验始终在平面内进行，并且本实用新型免除了在钢筋混凝土墙上部浇筑加载梁、在墙底部浇筑地梁的繁杂工作，简化了试验过程，节约试验成本。

进一步的，本实用新型的铰接板与加载梁、地梁和边缘柱之间通过螺栓连接，通过调整铰接板在加载梁、地梁上的螺栓连接位置即可实现边缘柱在加载梁、地梁上的安装位置的变化，从而使约束架可根据墙体的宽度进行大小的调整。

进一步的，本实用新型中滑轮组中连接杆两端的连接长度可调可以控制橡胶轮与三面围板之间的距离，便于使两个橡胶轮夹紧约束架，使用灵活方便。

进一步的，本实用新型中各构件之间均为螺栓连接或销栓连接，构造简单，使用简单、拆装方便。

附图说明

图1是加载装置外观示意图；

图2是约束架示意图。

图3是侧向支撑架示意图。

图4是侧向支撑架中的滑轮组详细示意图。

图中，1.连接板，2.加载梁，3.地梁，4.边缘柱，5.工形柱，6.T形短梁，7.滑轮组，8.铰接板，9.销栓，10.橡胶轮，11.连接杆，12.轴心杆，13三面围板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本装置分为两部分，第一部分是约束架，第二部分是侧向支撑架，约束架从两个侧向支撑架中间穿过，侧向支撑架至少设有两个并且两个侧向支撑架需平行设置。

侧向支撑架上设置有滑动夹紧装置，滑动夹紧装置夹紧约束架，使约束架在墙体发生面进行平面内的水平位移，限制约束架在墙体发生平面外的位移。

如图2所示，约束架包括上部的加载梁2、下部的地梁3和平行设置在加载梁2和地梁3之间的两个边缘柱4，两个边缘柱4分别设置在加载梁2的左右侧边上，加载梁2、地梁3和边缘柱4上分别螺栓连接有铰接板8，加载梁2、地梁3上的铰接板8的位置可调，铰接板8之间通过销栓9实现加载梁2、地梁3与两个边缘柱4之间的铰接。

优选的，本实用新型可以通过调节加载梁2和地梁3上铰接板8的位置，实现两根边缘柱4之间距离的调节，通过调节两根边缘柱4之间的距离使约束架可以适应不同的墙体宽度尺寸，也可以在墙体与两个边缘柱4之间加塞预制混凝土垫块，达到宽度微调功能，以此适应墙体制作、试验使用带来的尺寸误差；

优选的，边缘柱4的高度根据一般墙体试验构件高度确定的，其高度一般不再变化，当出现边缘柱4高度过高时，可通过在墙体与地梁3之间加塞预埋有螺栓的预制混凝土块来适应边缘柱4高度；

优选的，边缘柱4还可以按照目前一般墙体试验尺寸确定几个常用的高度，即需要设计多对常用高度尺寸的边缘柱4，以适应不同高度墙体，便于试验时进行更换。

优选的，加载梁2一端焊接有连接板1，便于和实验室内的液压机等加载机器连接。

优选的，约束架中的地梁3、边缘柱4与墙体接触的内侧设有多个螺栓孔洞，该螺栓孔洞用来实现与预制混凝土垫块中的预埋螺栓杆之间的螺栓连接。

优选的，约束架的地梁3、边缘柱4没有与墙体接触的外侧设有手腕粗细的孔洞，方便人手伸入进行螺栓拆装。

如图3所示，侧向支撑架包括两根与地面垂直的工形钢柱5和一根T形短梁6，两根工形钢柱5垂直固定在地面上，互相平行，T形短梁6通过螺栓固定在两根工形钢柱5的顶部，两个工形钢柱5分别通过螺栓固定有一个滑轮组7，两个滑轮组7相向设置，并且两个滑轮组7的高度与加载梁2的高度相同，两个滑轮组7夹紧加载梁2用于控制墙面的运动方向；

优选的，侧向支撑架的工形钢柱5上沿高度方向设有多道螺栓孔洞，方便根据加载梁2的高度调节滑轮组7的位置，也可以方便增设滑轮组7来夹紧墙体。

滑轮组7具体构造如图4所示，包括橡胶轮10，连接杆11，轴心杆12，三面围板13，其中橡胶轮10套设在轴心杆12上并且橡胶轮10可以绕轴心杆12转动，轴心杆12设置在橡胶轮底座上，橡胶轮底座通过连接杆11与三面围板13连接，三面围板13通过螺栓固定在工型柱上，橡胶轮10滚动的方向和约束架运动方向相同。

优选的，连接杆11两端设置有连接螺纹，连接杆11的两端分别和橡胶轮底座、三面围板13螺栓连接，通过调整连接杆11两端的螺纹连接距离来调节两个相向滑轮组7之间的距离，确保加紧约束架。

其中，滑轮组7在工形钢柱5上有多个安装位置，可沿高度在工形钢柱5上安装多个相向滑轮组7，在顶部的两个滑轮组7夹紧加载梁2的同时，中部的两个滑轮组7也可夹紧墙体，以此更好的将约束架和墙体约束在平面内。

优选的，本实用新型中约束架、侧向支撑架以及滑轮组的各构件均采用钢材制作。

本实用新型提供的墙体水平加载实验装置的使用方法：

在进行钢筋混凝土墙、砌体墙水平加载试验时，使用时，先将地梁3固定在地面上，然后根据墙体宽度选择边缘柱5在地梁3、加载梁2上的安装位置，并根据安装测量判断是否需要在墙体与地梁3之间、墙体与边缘柱4之间位加塞预制混凝土砌块，若需加塞，先将预制混凝土垫块与地梁3进行螺栓连接，再将墙体放置在底部预制混凝土垫块上部，然后把内侧安装有预制混凝土垫块的边缘柱4安装在地梁3两侧夹紧墙体；

同时将事先由工形钢柱5、T形短梁6连接成的侧向支撑架设置在约束架的相应位置（至少设置2个）上并对工形钢柱5底部进行螺栓固定，然后将一组已经调好相向间距的滑轮组7安装在侧向支撑架的中间夹紧墙体，最后再安装加载梁2夹紧墙体，同时加载梁2所在高度处在侧向支撑架上安装另一组滑轮组7夹紧加载梁2，实验装置安装完成；

将液压机等加载机器通过螺栓连接到加载梁2端部的连接板1上，进行水平力加载试验。在进行试验时墙体及约束架会在平面内发生水平位移，带动橡胶轮10滚动。

目前钢筋混凝土墙体水平加载试验一般都是通过在墙体顶部浇筑钢筋混凝土梁来充当加载部件，在墙体底部浇筑钢筋混凝土地梁作为固定墙体的部件。本实用新型中通过设置可重复使用的加载梁2、地梁3来充当加载部件和固定部件，由于四点铰接的约束架自身为几何可变体系，虽无法承担荷载，但由于对墙体具有围箍约束作用，当使用加载机器通过连接板1对约束架中的加载梁2进行水平加载时，约束架就可以通过围箍作用将水平荷载传递给墙体，同时保证约束架自身承担的水平载荷与墙体所承担的水平荷载相比可以忽略不计，以此实现加载梁2对墙体的加载功能、地梁3对墙体的固定功能，解决了目前墙体水平加载试验中浇筑加载梁、地梁的繁杂工作，简化了构件制作难度，节省了构件制作成本、制作时间；更重要的是约束架的围箍约束作用也可以模拟实际工程中墙体四周的梁柱对墙体自身的约束作用，由此得到的试验数据更加符合工程实际，使得对墙体的抗剪试验研究尤其是反复水平地震作用下的抗震试验研究更加精细、准确。

优选的，本实用新型的装置在进行部分改装后可进行钢板剪力墙的静力加载试验和单层框架的静力加载试验，使用时只需将两根边缘柱4拆除即可，对钢板剪力墙的静力加载试验，使用时只需将钢板剪力墙的上部与加载梁2进行螺栓连接、将钢板剪力墙下部与地梁3进行螺栓连接，同时拆除两侧的边缘柱4，侧向支撑架上的滑轮组夹紧加载梁2，即可对加载梁进行水平加载和竖向加载；此装置也可进行对单层框架的静力加载试验，使用时只需将两侧边缘柱4拆除，同时将加载梁2底部对应单层框架柱的位置安装上钢垫块，将侧向支撑架上的滑轮组7夹紧单层框架的梁和柱顶部，即可对加载梁进行水平加载和竖向加载。

Claims (10)

1.一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，包括约束架和至少两个侧向支撑架，所述约束架从侧向支撑架的中间穿过，所述侧向支撑架之间平行设置；所述约束架包括加载梁(2)、地梁(3)和两个边缘柱(4)，所述两个边缘柱(4)分别设置在所述加载梁(2)的左右边缘，所述加载梁(2)通过两个边缘柱(4)与地梁(3)连接得到矩形约束架，所述侧向支撑架内侧设置有多个滑动夹紧装置，滑动夹紧装置用于控制约束架的运动方向。

2.根据权利要求1所述的一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，所述加载梁(2)的下端面、地梁(3)的上端面和边缘柱(4)的两端端面上均连接有铰接板(8)，所述加载梁(2)的铰接板(8)与地梁(3)上的铰接板(8)位置对应设置，所述铰接板(8)之间设置销栓(9)用于实现加载梁(2)、地梁(3)和两个边缘柱(4)的铰接。

3.根据权利要求2所述的一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，所述铰接板(8)通过螺栓固定在加载梁(2)、地梁(3)上，所述铰接板(8)焊接在边缘柱(4)两端端面上，所述固定在加载梁(2)和地梁(3)上的铰接板(8)的位置可调。

4.根据权利要求1所述的一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，所述地梁(3)、边缘柱(4)内侧均设有螺栓孔洞，所述螺栓孔洞用于与预制混凝土垫块中的预埋螺栓杆进行螺栓连接。

5.根据权利要求4所述的一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，所述地梁(3)、边缘柱(4)的侧面均设有多个手腕粗细的孔洞，所述孔洞用于方便人手伸入进行预制混凝土垫块与地梁(3)、边缘柱(4)之间的螺栓连接和拆卸。

6.根据权利要求1所述的一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，所述侧向支撑架包括两根垂直设置的工形钢柱(5)和一根连接两根工形钢柱(5)的T形短梁(6)，T形短梁(6)固定连接在工形钢柱(5)的顶部，所述工形钢柱(5)沿高度方向设置有多组螺栓孔洞，所述滑动夹紧装置与所述工形钢柱(5)螺栓连接。

7.根据权利要求1所述的一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，所述滑动夹紧装置为相向设置在侧向支撑架内侧的两个滑轮组(7)，所述滑轮组(7)包括橡胶轮(10)、连接杆(11)、轴心杆(12)、三面围板(13)，所述橡胶轮(10)套设在轴心杆(12)上且橡胶轮(10)可以绕轴心杆(12)转动，轴心杆(12)固定在橡胶轮底座上，所述橡胶轮底座通过连接杆(11)与三面围板(13)连接，三面围板(13)固定在侧向支撑架上。

8.根据权利要求7所述的一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，所述连接杆(11)与橡胶轮底座和三面围板(13)之间螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，所述滑动夹紧装置通过螺栓固定在侧向支撑架上。

10.根据权利要求1所述的一种墙体水平加载试验装置，其特征在于，所述加载梁(2)的一端设置有连接板(1)。

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