一種門式剛架實驗模型的製作方法
2023-05-27 11:42:56
專利名稱：一種門式剛架實驗模型的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於結構工程模型設計，具體地說是涉及一種門式剛架實驗模型。
背景技術：
門式剛架為一種傳統的結構體系，該類結構具有受力簡單、傳力路徑明確、構件製作快捷、便於工廠化加工、施工周期短等特點，因此廣泛應用於工業、商業及文化娛樂公共設施等工業與民用建築中。門式剛架是單層工業廠房的一種基本結構形式，由剛架柱和剛架橫梁組成，承受豎向荷載和水平荷載。學習和掌握門式剛架設計方法是結構工程專業本科生的一項基本要求。 長期以來，門式剛架設計的教學方法注重理論教學，沒有開設此類結構的實驗項目，學生對此類結構在豎向荷載、水平荷載和支座位移等情況下的內力和變形規律沒有感性認識，制約了對設計理論和設計方法的理解和掌握。
實用新型內容為了解決門式剛架教學中存在的不足，促進教學水平的提高，本實用新型提供了一種門式剛架實驗模型，可以模擬水平荷載、豎向荷載和不同支座條件下門式剛架的內力和變形規律。一種門式剛架實驗模型，所述門式剛架為單跨或多跨門式剛架，所述實驗模型包括剛架柱、剛架橫梁、柱腳支座和加載支架，剛架柱和剛架橫梁之間採用剛性連接，剛架柱通過柱腳支座安裝在加載支架上；剛架柱內側對稱設置牛腿，剛架橫梁和牛腿上分別設有若干個豎向荷載加載點，剛架柱和柱腳支座上分別設有一個以上水平荷載加載點；剛架橫梁的跨中以及剛架橫梁、剛架柱連接節點處粘貼應變片並安裝位移計。優選地，所述豎向荷載加載點下方懸掛砝碼，水平荷載加載點通過定滑輪懸掛砝碼。優選地，所述剛架柱上的水平荷載加載點通過第一定滑輪懸掛砝碼，第一定滑輪安裝在第一固定架上，第一固定架安裝在加載支架上；柱腳支座上水平荷載加載點通過第二定滑輪懸掛砝碼，第二定滑輪安裝在第二固定架上，第二固定架安裝在加載支架上並位於柱腳支座下方。優選地，所述柱腳支座採用以下五種組合中的任意一種兩端為固定支座；一端為固定支座、另一端為固定鉸支座；一端為固定支座、另一端為滑動鉸支座；兩端為固定鉸支座；一端為固定鉸支座、另一端為滑動固定鉸支座。優選地，所述固定支座包括固定夾板、柱腳和支座板，柱腳固定安裝在固定夾板內，固定夾板和支座板之間採用剛性連接，支座板固定在加載支架上。優選地，所述固定鉸支座包括支座板、柱腳、軸和耳板，柱腳縱向中心位置開有與軸配套的圓孔，耳板上開有與軸相配的孔洞，柱腳通過軸與耳板相連，耳板固定在支座板上，支座板固定在加載支架上。優選地，所述滑動鉸支座包括支座板、柱腳、軸和軸承，柱腳縱向中心位置開有與軸配套的圓孔，軸兩端各安裝一軸承，軸承放置在支座板上，支座板固定在加載支架上。優選地，所述剛架柱和剛架橫梁之間採用焊接。優選地，所述牛腿採用焊接與剛架柱相連。優選地，所述加載支架由鋼管焊接而成。本實用新型採用施加砝碼的方法對模型施加水平荷載和豎向荷載，在剛架橫梁的跨中和梁、柱連接節點處粘貼應變片並布置位移計，通過應變的測量結果得出剛架產生的應力，通過測量結果得出剛架發生的變形。本實用新型實現了從理論到實踐的過渡，可以將門式剛架在水平荷載、豎向荷載和不同支座位移條件下的應力和變形很直觀、客觀地反映出來，使學生在此模型實驗的基礎上能夠較好地理解和掌握設計理論和設計方法，促進理論教學水平和質量的提高。
圖I是本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型的側面結構示意圖。圖3是本實用新型柱腳的正面及側面結構示意圖。圖4是本實用新型固定支座分解的結構示意圖。圖5是本實用新型固定支座組裝的結構示意圖。圖6是本實用新型固定鉸支座分解的結構示意圖。圖7是本實用新型固定鉸支座組裝的結構示意圖。圖8是本實用新型滑動鉸支座分解的結構示意圖。圖9是本實用新型滑動鉸支座組裝的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的保護範圍並不限於此。實施例I參照圖f 3，一種門式剛架實驗模型，所述門式剛架為單跨門式剛架，該實驗模型包括兩個剛架柱I、一個剛架橫梁2、柱腳支座和加載支架10，剛架柱I和剛架橫梁2的橫截面形狀為矩形，材料為普通低碳鋼，加載支架10由方鋼管焊接而成。剛架柱I和剛架橫梁2之間採用焊接固定，剛架柱I通過柱腳支座安裝在加載支架10上；剛架柱I內側對稱設置兩隻牛腿5，牛腿5的截面尺寸和材料與剛架柱I相同，並且採用焊接與剛架柱I相連，在牛腿5的自由端鑽有孔洞，用於懸掛砝碼。剛架橫梁2的跨中以及剛架橫梁2與剛架柱I連接節點處粘貼應變片並安裝位移計。柱腳支座均採用固定支座3，如圖4、圖5所示，其包括固定夾板17、柱腳12和支座板14，柱腳12與剛架柱I採用焊接方式連接，柱腳12插入固定夾板17內，固定夾板17焊接在支座板14上，支座板14用螺栓15固定在加載支架10上。[0032]剛架柱I上的水平荷載加載點6通過第一定滑輪7連接砝碼9，第一定滑輪7安裝在第一固定架8上，第一固定架8安裝在加載支架10上；柱腳支座上水平荷載加載點通過第二定滑輪18連接砝碼9，第二定滑輪18安裝在第二固定架19上，第二固定架19安裝在加載支架10上並位於柱腳支座下方。使用時，在兩隻牛腿5、第一定滑輪7、第二定滑輪18下方分別懸掛砝碼9來施加重力，通過應變片測量應變值，並換算出測點處的應力值，門式剛架水平和豎向位移測量方法採用千分表讀取測點位移值。實施例2參照圖f 3，一種門式剛架實驗模型，所述門式剛架為單跨門式剛架，該實驗模型包括兩個剛架柱I、一個剛架橫梁2、柱腳支座和加載支架10，剛架柱I和剛架橫梁2的橫截面形狀為矩形，材料為普通低碳鋼，加載支架10由方鋼管焊接而成。剛架柱I和剛架橫梁2之間採用焊接固定，剛架柱I通過柱腳支座安裝在加載支架10上；剛架柱I內側對稱設置兩隻牛腿5，牛腿5的截面尺寸和材料與剛架柱I相同，並且採用焊接與剛架柱I相連，在牛腿5的自由端鑽有孔洞，用於懸掛砝碼。剛架橫梁2的跨中以及剛架橫梁2與剛架柱I連接節點處粘貼應變片並安裝位移計。一端柱腳支座採用固定支座3，如圖4、圖5所示；另一端採用固定鉸支座，如圖6、圖7所示，固定鉸支座包括支座板14、柱腳12、軸13和耳板16，柱腳12縱向中心位置開有與軸13配套的圓孔，耳板16上開有與軸13相配的孔洞，柱腳12通過軸13與耳板16相連，耳板16焊接在支座板14上，支座板14用螺栓15固定在加載支架10上。剛架柱I上的水平荷載加載點6通過第一定滑輪7連接砝碼9，第一定滑輪7安裝在第一固定架8上，第一固定架8安裝在加載支架10上；柱腳支座上水平荷載加載點通過第二定滑輪18連接砝碼9，第二定滑輪18安裝在第二固定架19上，第二固定架19安裝在加載支架10上並位於柱腳支座下方。使用時，在兩隻牛腿5、第一定滑輪7、第二定滑輪18下方分別懸掛砝碼9來施加重力，通過應變片測量應變值，並換算出測點處的應力值，門式剛架水平和豎向位移測量方法採用千分表讀取測點位移值。實施例3參照圖f 3，一種門式剛架實驗模型，所述門式剛架為單跨門式剛架，該實驗模型包括兩個剛架柱I、一個剛架橫梁2、柱腳支座和加載支架10，剛架柱I和剛架橫梁2的橫截面形狀為矩形，材料為普通低碳鋼，加載支架10由方鋼管焊接而成。剛架柱I和剛架橫梁2之間採用焊接固定，剛架柱I通過柱腳支座安裝在加載支架10上；剛架柱I內側對稱設置兩隻牛腿5，牛腿5的截面尺寸和材料與剛架柱I相同，並且採用焊接與剛架柱I相連，在牛腿5的自由端鑽有孔洞，用於懸掛砝碼。剛架橫梁2的跨中以及剛架橫梁2與剛架柱I連接節點處粘貼應變片並安裝位移計。一端柱腳支座採用固定支座3，如圖4、圖5所示；另一端採用滑動鉸支座4，如圖
8、圖9所示，滑動鉸支座4包括支座板14、柱腳12、軸13和軸承11，柱腳12縱向中心位置開有與軸配套的圓孔，軸13兩端各安裝一軸承11，軸承11放置在支座板14上，支座板14用螺栓15固定在加載支架10上。剛架柱I上的水平荷載加載點6通過第一定滑輪7連接砝碼9，第一定滑輪7安裝在第一固定架8上，第一固定架8安裝在加載支架10上；滑動鉸支座4上水平荷載加載點通過第二定滑輪18連接砝碼9，第二定滑輪18安裝在第二固定架19上，第二固定架19安裝在加載支架10上並位於滑動鉸支座4下方。使用時，在兩隻牛腿5、第一定滑輪7、第二定滑輪18下方分別懸掛砝碼9來施加重力，通過應變片測量應變值，並換算出測點處的應力值，門式剛架水平和豎向位移測量方法採用千分表讀取測點位移值。實施例4參照圖f 3，一種門式剛架實驗模型，所述門式剛架為單跨門式剛架，該實驗模型包括兩個剛架柱I、一個剛架橫梁2、柱腳支座和加載支架10，剛架柱I和剛架橫梁2的橫截面形狀為矩形，材料為普通低碳鋼，加載支架10由方鋼管焊接而成。剛架柱I和剛架橫 梁2之間採用焊接固定，剛架柱I通過柱腳支座安裝在加載支架10上；剛架柱I內側對稱設置兩隻牛腿5，牛腿5的截面尺寸和材料與剛架柱I相同，並且採用焊接與剛架柱I相連，在牛腿5的自由端鑽有孔洞，用於懸掛砝碼。剛架橫梁2的跨中以及剛架橫梁2與剛架柱I連接節點處粘貼應變片並安裝位移計。柱腳支座均採用固定鉸支座，如圖6、圖7所示。剛架柱I上的水平荷載加載點6通過第一定滑輪7連接砝碼9，第一定滑輪7安裝在第一固定架8上，第一固定架8安裝在加載支架10上；柱腳支座上水平荷載加載點通過第二定滑輪18連接砝碼9，第二定滑輪18安裝在第二固定架19上，第二固定架19安裝在加載支架10上並位於柱腳支座下方。使用時，在兩隻牛腿5、第一定滑輪7、第二定滑輪18下方分別懸掛砝碼9來施加重力，通過應變片測量應變值，並換算出測點處的應力值，門式剛架水平和豎向位移測量方法採用千分表讀取測點位移值。實施例5參照圖f 3，一種門式剛架實驗模型，所述門式剛架為單跨門式剛架，該實驗模型包括兩個剛架柱I、一個剛架橫梁2、柱腳支座和加載支架10，剛架柱I和剛架橫梁2的橫截面形狀為矩形，材料為普通低碳鋼，加載支架10由方鋼管焊接而成。剛架柱I和剛架橫梁2之間採用焊接固定，剛架柱I通過柱腳支座安裝在加載支架10上；剛架柱I內側對稱設置兩隻牛腿5，牛腿5的截面尺寸和材料與剛架柱I相同，並且採用焊接與剛架柱I相連，在牛腿5的自由端鑽有孔洞，用於懸掛砝碼。剛架橫梁2的跨中以及剛架橫梁2與剛架柱I連接節點處粘貼應變片並安裝位移計。一端柱腳支座採用固定鉸支座，如圖6、圖7所示；另一端採用滑動鉸支座，如圖8、圖9所示。剛架柱I上的水平荷載加載點6通過第一定滑輪7連接砝碼9，第一定滑輪7安裝在第一固定架8上，第一固定架8安裝在加載支架10上；柱腳支座上水平荷載加載點通過第二定滑輪18連接砝碼9，第二定滑輪18安裝在第二固定架19上，第二固定架19安裝在加載支架10上並位於柱腳支座下方。使用時，在兩隻牛腿5、第一定滑輪7、第二定滑輪18下方分別懸掛砝碼9來施加重力，通過應變片測量應變值，並換算出測點處的應力值，門式剛架水平和豎向位移測量方法採用千分表讀取測點位移值。本實用新型柱腳支座可以採用以下五種組合中的任意一種兩端為固定支座；一端為固定支座、另一端為固定鉸支座；一端為固定支座、另一端為滑動鉸支座；兩端為固定鉸支座；一端為固定鉸支座、另一端為滑動固定鉸支座。可以模擬不同支座條件下的門式剛架的應力和變形規律。本實用新型採用施加砝碼的方法對模型施加水平荷載和豎向荷載，在剛架橫梁的跨中和梁、柱連接節點處粘貼應變片並布置位移計，通過應變的測量結果得出剛架產生的應力，通過測量結果得出剛架發生的變形。本實驗模型的建立，實現了從理論到實踐的過渡，可以將門式剛架在水平荷載、 豎向荷載和不同支座位移條件下的內力和變形很直觀、客觀地反映出來，使學生在此模型實驗的基礎上能夠較好地理解和掌握設計理論和設計方法，促進理論教學水平和質量的提聞。
權利要求1.一種門式剛架實驗模型，所述門式剛架為單跨或多跨門式剛架，其特徵在於所述實驗模型包括剛架柱、剛架橫梁、柱腳支座和加載支架，剛架柱和剛架橫梁之間採用剛性連接，剛架柱通過柱腳支座安裝在加載支架上；剛架柱內側對稱設置牛腿，剛架橫梁和牛腿上分別設有若干個豎向荷載加載點，剛架柱和柱腳支座上分別設有一個以上水平荷載加載點；剛架橫梁的跨中以及剛架橫梁、剛架柱連接節點處粘貼應變片並安裝位移計。
2.根據權利要求I所述的門式剛架實驗模型，其特徵在於所述豎向荷載加載點下方懸掛砝碼，水平荷載加載點通過定滑輪懸掛砝碼。
3.根據權利要求2所述的門式剛架實驗模型，其特徵在於所述剛架柱上的水平荷載加載點通過第一定滑輪懸掛砝碼，第一定滑輪安裝在第一固定架上，第一固定架安裝在加載支架上；柱腳支座上水平荷載加載點通過第二定滑輪懸掛砝碼，第二定滑輪安裝在第二固定架上，第二固定架安裝在加載支架上並位於柱腳支座下方。
4.根據權利要求I所述的門式剛架實驗模型，其特徵在於所述柱腳支座採用以下五種組合中的任意一種兩端為固定支座；一端為固定支座、另一端為固定鉸支座；一端為固 定支座、另一端為滑動鉸支座；兩端為固定鉸支座；一端為固定鉸支座、另一端為滑動固定鉸支座。
5.根據權利要求4所述的門式剛架實驗模型，其特徵在於所述固定支座包括固定夾板、柱腳和支座板，柱腳固定安裝在固定夾板內，固定夾板和支座板之間採用剛性連接，支座板固定在加載支架上。
6.根據權利要求4所述的門式剛架實驗模型，其特徵在於所述固定鉸支座包括支座板、柱腳、軸和耳板，柱腳縱向中心位置開有與軸配套的圓孔，耳板上開有與軸相配的孔洞，柱腳通過軸與耳板相連，耳板固定在支座板上，支座板固定在加載支架上。
7.根據權利要求4所述的門式剛架實驗模型，其特徵在於所述滑動鉸支座包括支座板、柱腳、軸和軸承，柱腳縱向中心位置開有與軸配套的圓孔，軸兩端各安裝一軸承，軸承放置在支座板上，支座板固定在加載支架上。
8.根據權利要求I所述的門式剛架實驗模型，其特徵在於所述剛架柱和剛架橫梁之間採用焊接。
9.根據權利要求I所述的門式剛架實驗模型，其特徵在於所述牛腿採用焊接與剛架柱相連。
10.根據權利要求I所述的門式剛架實驗模型，其特徵在於所述加載支架由鋼管焊接。
專利摘要本實用新型涉及一種門式剛架實驗模型，所述實驗模型包括剛架柱、剛架橫梁、柱腳支座和加載支架，剛架柱和剛架橫梁之間採用剛性連接，剛架柱通過柱腳支座安裝在加載支架上；剛架柱內側對稱設置牛腿，剛架橫梁和牛腿上分別設有若干個豎向荷載加載點，剛架柱和柱腳支座上分別設有一個以上水平荷載加載點；剛架橫梁的跨中以及剛架橫梁、剛架柱連接節點處粘貼應變片並安裝位移計。本實用新型實現了從理論到實踐的過渡，可以將門式剛架在水平荷載、豎向荷載和不同支座位移條件下的應力和變形很直觀、客觀地反映出來，使學生在此模型實驗的基礎上能夠較好地理解和掌握設計理論和設計方法，促進理論教學水平和質量的提高。
文檔編號G09B25/04GK202650413SQ20122024647
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者文獻民, 呂金炭, 劉大衛, 張雲蓮, 楊建輝, 程澤海 申請人:浙江科技學院, 福建榮盛鋼結構實業有限公司