一種空間梁柱子結構抗倒塌性能研究的靜力試驗裝置的製作方法

2023-07-07 16:24:16

本發明屬於建築結構模擬實驗裝置技術領域，涉及一種空間梁柱子結構抗倒塌性能研究的靜力試驗裝置。

背景技術：

近年來國內外數起建築結構倒塌事故皆因局部構件遭受突發荷載(撞擊、爆炸、火災等)破壞而引發整個結構的連續倒塌，這使得對結構安全性和魯棒性提出了更高要求。在建築結構設計或加固時有必要增加防止結構發生連續性倒塌的措施，以避免更多生命財產的損失。

目前，針對空間梁柱子結構進行抗連續倒塌分析常採用備用荷載路徑法，通過拆除關鍵構件後，分析剩餘結構在外荷載作用下的內力傳遞路徑和重分布，以評估剩餘結構是否可實現再平衡，然而現有試驗研究通常往往忽略了結構的空間特性、樓板在大變形時的懸鏈線效應以及結構跨度不對稱問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供了一種空間梁柱子結構抗倒塌性能研究的靜力試驗裝置，該裝置能夠解決空間梁柱子結構的空間特性、樓板的懸鏈線效應以及結構跨度不對稱的問題。

為達到上述目的，本發明所述的空間梁柱子結構抗倒塌性能研究的靜力試驗裝置，待試驗空間梁柱子結構包括橫梁及縱梁，橫梁的中部與縱梁的中部相連接，橫梁及縱梁上覆蓋有樓板，包括第一鋼門架、第二鋼門架、門架橫梁、第一穩壓千斤頂、第二穩壓千斤頂、第三穩壓千斤頂、第四穩壓千斤頂、中間柱、第一邊柱、第二邊柱、第三邊柱、第四邊柱、第一地梁、第二地梁、第一拉壓傳感器、第二拉壓傳感器、第三拉壓傳感器及第四拉壓傳感器；

門架橫梁的兩端分別與第一鋼門架的左右兩側相連接，第一穩壓千斤頂的底座、第二穩壓千斤頂的底座及液壓伺服作動器的底座分別與門架橫梁下翼緣的底部相連接，第三穩壓千斤頂的底座及第四穩壓千斤頂的底座均固定於第二鋼門架的頂部；

中間柱下端的側面固定於橫梁與縱梁相連接的位置，第一邊柱中部的側面與橫梁一端的側面相連接，第二邊柱中部的側面與橫梁另一端的側面相連接，第三邊柱中部的側面與縱梁一端的側面相連接，第四邊柱中部側面與縱梁另一端的側面相連接；

第一邊柱的上下兩端分別與第一穩壓千斤頂的輸出軸及第一地梁相連接，第二邊柱的上下兩端分別與第二穩壓千斤頂的輸出軸及第二地梁相連接，第三邊柱的上下兩端分別與第三穩壓千斤頂的輸出軸及第二鋼門架的底部相連接，第四邊柱的上下兩端分別與第四穩壓千斤頂的輸出軸及第二鋼門架的底部相連接；

橫梁的一端通過第一拉壓傳感器與第一鋼門架的一側相連接，橫梁的另一端通過第二拉壓傳感器與第一鋼門架的另一側相連接，縱梁的一端通過第三拉壓傳感器與第二鋼門架的一側相連接，縱梁的另一端通過第四拉壓傳感器與第二鋼門架的另一側相連接。

第一邊柱上端的側面通過第一水平鉸接裝置與第一鋼門架的一側相連接，第二邊柱上端的側面通過第二水平鉸接裝置與第一鋼門架的另一側相連接；第三邊柱上端的側面通過第三水平鉸接裝置與第二鋼門架的一側相連接，第四邊柱上端的側面通過第四水平鉸接裝置與第二鋼門架的另一側相連接。

所述第一鋼門架包括第一橫向橫梁、第二橫向橫梁、第三橫向橫梁、第四橫向橫梁、第五橫向橫梁、第六橫向橫梁及四個鋼柱，其中，四個鋼柱豎立固定於地面上，四個鋼柱呈矩形分布，第一橫向橫梁的兩端、第三橫向橫梁的兩端及第五橫向橫梁的兩端均分別與左邊兩個鋼柱的側面相連接，且第一橫向橫梁、第三橫向橫梁及第五橫向橫梁自上到下依次分布，第二橫向橫梁的兩端、第四橫向橫梁的兩端及第六橫向橫梁的兩端均分別與右邊兩個鋼柱的側面相連接，且第二橫向橫梁、第四橫向橫梁及第六橫向橫梁自上到下依次分布；

第二鋼門架與第一橫向橫梁及第二橫向橫梁相連接，第一邊柱上端的側面通過第一水平鉸接裝置與第三橫向橫梁相連接，第二邊柱上端的側面通過第二水平鉸接裝置與第四橫向橫梁相連接，橫梁的一端通過第一拉壓傳感器與第五橫向橫梁相連接，橫梁的另一端通過第二拉壓傳感器與第六橫向橫梁相連接。

第二鋼門架包括橫向框架地梁、第一橫向框架梁、第二橫向框架梁、第一橫向框架柱、第二橫向框架柱、第一縱向橫梁及第二縱向橫梁；

橫向框架地梁位於待試驗空間梁柱子結構的正下方，第一縱向橫梁的兩端分別與第一橫向橫梁及第二橫向橫梁相連接，第二縱向橫梁的兩端分別與第一橫向橫梁及第二橫向橫梁相連接，第一橫向框架梁的一端搭接於第一縱向橫梁上，第一橫向框架柱的上下兩端分別與第一橫向框架梁的另一端及橫向框架地梁的一端相連接，第二橫向框架梁的一端搭接於第二橫向橫梁上，第二橫向框架柱的上下兩端分別與第二橫向框架梁的另一端及橫向框架地梁的另一端相連接；

第三邊柱上端的側面通過第三水平鉸接裝置與第一橫向框架柱的側面相連接，第四邊柱上端的側面通過第四水平鉸接裝置與第二橫向框架柱的側面相連接；縱梁的一端通過第三拉壓傳感器與第一橫向框架柱的側面相連接，縱梁的另一端通過第四拉壓傳感器與第二橫向框架柱的側面相連接；

第三邊柱的下端及第四邊柱的下端均與橫向框架地梁相連接。

第一鋼門架還包括第一橫梁及第二橫梁，其中，第一橫梁的兩端分別與左邊兩個鋼柱的側面相連接，第二橫梁的兩端分別與右邊兩個鋼柱的側面相連接，門架橫梁的兩端分別搭接於第一橫梁上及第二橫梁上。

第一邊柱的下端與第一地梁之間、第二邊柱的下端與第二地梁之間、第三邊柱的下端與橫向框架地梁之間以及第四邊柱的下端與橫向框架地梁之間均通過鉸接裝置相連接。

第一拉壓傳感器與第二拉壓傳感器的高度相同；第三拉壓傳感器與第四拉壓傳感器的高度相同。

本發明具有以下有益效果：

本發明所述的空間梁柱子結構抗倒塌性能研究的靜力試驗裝置在具體操作時，通過第一穩壓千斤頂、第二穩壓千斤頂、第三穩壓千斤頂及第四穩壓千斤頂分別對第一邊柱、第二邊柱、第三邊柱及第四邊柱施加作用力，進而通過第一邊柱、第二邊柱、第三邊柱及第四邊柱對橫梁的兩端及縱梁的兩端施加作用力，再通過液壓伺服作動器對中間柱施加作用力，然後通過中間柱向橫梁與縱梁的連接位置施加作用力，從而解決空間梁柱子結構的空間特性、樓板的懸鏈線效應以及結構跨度不對稱的問題，在測量時，通過液壓伺服作動器對橫梁與縱梁的連接位置施加作用力，再通過第一拉壓傳感器、第二拉壓傳感器、第三拉壓傳感器及第四拉壓傳感器測量待試驗空間梁柱子結構的受力情況，實現空間梁柱子結構抗倒塌性能研究的靜力試驗，結構簡單，操作方便，便於實現。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的主視圖；

圖3為本發明的側視圖；

圖4為本發明中空間梁柱子結構10的示意圖。

其中，1為第一鋼門架、2為門架橫梁、31為第一穩壓千斤頂、32為第二穩壓千斤頂、33為第三穩壓千斤頂、34為第四穩壓千斤頂、4為液壓伺服作動器、51為第一橫梁、52為第二橫梁、61為第一縱向橫梁、62為第二縱向橫梁、71為第一橫向橫梁、72為第二橫向橫梁、73為第三橫向橫梁、74為第四橫向橫梁、75為第五橫向橫梁、76為第六橫向橫梁、81為第一水平鉸接裝置、82為第二水平鉸接裝置、91為第一拉壓傳感器、92為第二拉壓傳感器、93為第三拉壓傳感器、94為第四拉壓傳感器、10為空間梁柱子結構、11為第二鋼門架、12為鉸接裝置、131為第一地梁、132為第二地梁、14為橫向框架地梁、151為第一邊柱、152為第二邊柱、153為第三邊柱、154為第四邊柱、16為中間柱、17為縱梁、18為橫梁、19為樓板、20為失效柱、21為鋼柱、22為第一橫向框架柱。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述：

參考圖1，本發明所述的空間梁柱子結構抗倒塌性能研究的靜力試驗裝置，待試驗空間梁柱子結構10包括橫梁18及縱梁17，橫梁18的中部與縱梁17的中部相連接，橫梁18及縱梁17上覆蓋有樓板19，其特徵在於，包括第一鋼門架1、第二鋼門架11、門架橫梁2、第一穩壓千斤頂31、第二穩壓千斤頂32、第三穩壓千斤頂33、第四穩壓千斤頂34、中間柱16、第一邊柱151、第二邊柱152、第三邊柱153、第四邊柱154、第一地梁131、第二地梁132、第一拉壓傳感器91、第二拉壓傳感器92、第三拉壓傳感器93及第四拉壓傳感器94；門架橫梁2的兩端分別與第一鋼門架1的左右兩側相連接，第一穩壓千斤頂31的底座、第二穩壓千斤頂32的底座及液壓伺服作動器4的底座分別與門架橫梁2下翼緣的底部相連接，第三穩壓千斤頂33的底座及第四穩壓千斤頂34的底座均固定於第二鋼門架11的頂部；中間柱16下端的側面固定於橫梁18與縱梁17相連接的位置，第一邊柱151中部的側面與橫梁18一端的側面相連接，第二邊柱152中部的側面與橫梁18另一端的側面相連接，第三邊柱153中部的側面與縱梁17一端的側面相連接，第四邊柱154中部側面與縱梁17另一端的側面相連接；第一邊柱151的上下兩端分別與第一穩壓千斤頂31的輸出軸及第一地梁131相連接，第二邊柱152的上下兩端分別與第二穩壓千斤頂32的輸出軸及第二地梁132相連接，第三邊柱153的上下兩端分別與第三穩壓千斤頂33的輸出軸及第二鋼門架11的底部相連接，第四邊柱154的上下兩端分別與第四穩壓千斤頂34的輸出軸及第二鋼門架11的底部相連接；橫梁18的一端通過第一拉壓傳感器91與第一鋼門架1的一側相連接，橫梁18的另一端通過第二拉壓傳感器92與第一鋼門架1的另一側相連接，縱梁17的一端通過第三拉壓傳感器93與第二鋼門架11的一側相連接，縱梁17的另一端通過第四拉壓傳感器94與第二鋼門架11的另一側相連接，中間柱的下端連接有失效柱20。

第一邊柱151上端的側面通過第一水平鉸接裝置81與第一鋼門架1的一側相連接，第二邊柱152上端的側面通過第二水平鉸接裝置82與第一鋼門架1的另一側相連接；第三邊柱153上端的側面通過第三水平鉸接裝置與第二鋼門架11的一側相連接，第四邊柱154上端的側面通過第四水平鉸接裝置與第二鋼門架11的另一側相連接。

所述第一鋼門架1包括第一橫向橫梁71、第二橫向橫梁72、第三橫向橫梁73、第四橫向橫梁74、第五橫向橫梁75、第六橫向橫梁76及四個鋼柱21，其中，四個鋼柱21豎立固定於地面上，四個鋼柱21呈矩形分布，第一橫向橫梁71的兩端、第三橫向橫梁73的兩端及第五橫向橫梁75的兩端均分別與左邊兩個鋼柱21的側面相連接，且第一橫向橫梁71、第三橫向橫梁73及第五橫向橫梁75自上到下依次分布，第二橫向橫梁72的兩端、第四橫向橫梁74的兩端及第六橫向橫梁76的兩端均分別與右邊兩個鋼柱21的側面相連接，且第二橫向橫梁72、第四橫向橫梁74及第六橫向橫梁76自上到下依次分布；第二鋼門架11與第一橫向橫梁71及第二橫向橫梁72相連接，第一邊柱151上端的側面通過第一水平鉸接裝置81與第三橫向橫梁73相連接，第二邊柱152上端的側面通過第二水平鉸接裝置82與第四橫向橫梁74相連接，橫梁18的一端通過第一拉壓傳感器91與第五橫向橫梁75相連接，橫梁18的另一端通過第二拉壓傳感器92與第六橫向橫梁76相連接。

第二鋼門架11包括橫向框架地梁14、第一橫向框架梁、第二橫向框架梁、第一橫向框架柱22、第二橫向框架柱、第一縱向橫梁61及第二縱向橫梁62；橫向框架地梁14位於待試驗空間梁柱子結構10的正下方，第一縱向橫梁61的兩端分別與第一橫向橫梁71及第二橫向橫梁72相連接，第二縱向橫梁62的兩端分別與第一橫向橫梁71及第二橫向橫梁72相連接，第一橫向框架梁的一端搭接於第一縱向橫梁61上，第一橫向框架柱22的上下兩端分別與第一橫向框架梁的另一端及橫向框架地梁14的一端相連接，第二橫向框架梁的一端搭接於第二橫向橫梁72上，第二橫向框架柱的上下兩端分別與第二橫向框架梁的另一端及橫向框架地梁14的另一端相連接；第三邊柱153上端的側面通過第三水平鉸接裝置與第一橫向框架柱22的側面相連接，第四邊柱154上端的側面通過第四水平鉸接裝置與第二橫向框架柱的側面相連接；縱梁17的一端通過第三拉壓傳感器93與第一橫向框架柱22的側面相連接，縱梁17的另一端通過第四拉壓傳感器94與第二橫向框架柱的側面相連接；第三邊柱153的下端及第四邊柱154的下端均與橫向框架地梁14相連接。

第一鋼門架1還包括第一橫梁51及第二橫梁52，其中，第一橫梁51的兩端分別與左邊兩個鋼柱21的側面相連接，第二橫梁52的兩端分別與右邊兩個鋼柱21的側面相連接，門架橫梁2的兩端分別搭接於第一橫梁51上及第二橫梁52上。

第一邊柱151的下端與第一地梁131之間、第二邊柱152的下端與第二地梁132之間、第三邊柱153的下端與橫向框架地梁14之間以及第四邊柱154的下端與橫向框架地梁14之間均通過鉸接裝置12相連接。

第一拉壓傳感器91與第二拉壓傳感器92的高度相同；第三拉壓傳感器93與第四拉壓傳感器94的高度相同。

本發明在試驗時，通過第一穩壓千斤頂31、第二穩壓千斤頂32、第三穩壓千斤頂33、第四穩壓千斤頂34對第一邊柱151、第二邊柱152、第三邊柱153及第四邊柱154施加常壓，同時液壓伺服作動器4對待試驗空間梁柱子結構10施加靜力荷載，實現空間梁柱子結構10抗倒塌性能研究的靜力試驗，操作方便，實用性極強。

以上表述僅為本發明的較佳實施例，並不是對發明的限定，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。