專利名稱：不對(duì)稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的加載試驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種不對(duì)稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的加載試驗(yàn)裝置及方法，屬于建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域研究工作的開(kāi)展與深化，在很大程度上依賴于試驗(yàn)手段與方法。目前結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的規(guī)模越來(lái)越大，不僅大尺寸結(jié)構(gòu)構(gòu)件的試驗(yàn)研究不斷增多，而且由于研究的需要，不斷有對(duì)整體結(jié)構(gòu)或子結(jié)構(gòu)進(jìn)行大比例試驗(yàn)的要求，因此根據(jù)實(shí)際情況完善試驗(yàn)手段與方法成為迫切的需要。在結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)中，往往以水平低周反復(fù)加載模擬抗側(cè)力結(jié)構(gòu)受地震作用的情況。對(duì)于其結(jié)構(gòu)自身布置相對(duì)于水平加載點(diǎn)左右兩側(cè)的構(gòu)造完全相同的對(duì)稱結(jié)構(gòu)試件而言，由于其兩側(cè)對(duì)稱、發(fā)生平動(dòng)變形，采用在同一水平高度位置設(shè)置分配梁、單點(diǎn)加載即可， 試驗(yàn)方法較為成熟；而對(duì)于兩側(cè)構(gòu)造不相同的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，如果采用上述方法施加水平力，因試件本身相對(duì)于水平加載點(diǎn)左右兩側(cè)平面外的不對(duì)稱，在試驗(yàn)中勢(shì)必出現(xiàn)難以控制的扭轉(zhuǎn)變形，因而無(wú)法合理控制水平加載，致使不能將模擬實(shí)際受力情況的試驗(yàn)進(jìn)行下去。因此，需要有一種針對(duì)不對(duì)稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置與控制方法。這對(duì)完善工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究方法有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述實(shí)際需要，提出一種不對(duì)稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的加載試驗(yàn)裝置及方法，可以應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，模擬結(jié)構(gòu)試件的受力情況，研究其受力變形性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。本試驗(yàn)裝置主要由承力系統(tǒng)、豎向加載系統(tǒng)和水平加載系統(tǒng)組成。承力系統(tǒng)主要承擔(dān)結(jié)構(gòu)試件及加載裝置的固定和支承工作，包括臺(tái)座、反力墻、支架、反力梁；其中，反力墻和臺(tái)座是試驗(yàn)室的永久性固定設(shè)施，支架固定在臺(tái)座上，反力梁通過(guò)支架固定在待測(cè)結(jié)構(gòu)試件的上方。豎向加載系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)試件施加豎向力，數(shù)量為一個(gè)或可以相互獨(dú)立控制加載兩個(gè)或兩個(gè)以上；每個(gè)豎向加載系統(tǒng)包括豎向力千斤頂、豎向力傳感器、豎向加載分配梁和水平滑動(dòng)支座；其中，豎向力千斤頂設(shè)置于待測(cè)結(jié)構(gòu)試件需要施加豎向荷載的位置的上方；豎向力千斤頂?shù)牡鬃ㄟ^(guò)水平滑動(dòng)支座倒置連接于承力系統(tǒng)的反力梁下表面，使豎向力千斤頂可以發(fā)生沿水平加載方向的滑動(dòng)；豎向力千斤頂?shù)挠透咨斐龆诉B接豎向力傳感器后，向下作用于安裝固定在臺(tái)座上的待測(cè)結(jié)構(gòu)試件，對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)試件的頂部直接施加或通過(guò)加載分配梁施加豎向壓力，豎向力傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)；水平加載系統(tǒng)對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)試件施加水平力，設(shè)置于試驗(yàn)所要求的水平高度處，根據(jù)試驗(yàn)需要，在待測(cè)結(jié)構(gòu)試件的同一水平高度設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上，且均可相互獨(dú)立控制加載；每個(gè)水平加載系統(tǒng)包括水平力千斤頂、水平力傳感器、鉸鏈連接件和由水平加載梁和螺桿螺母組成的水平力傳遞裝置；每個(gè)水平加載系統(tǒng)的水平力傳遞裝置通過(guò)用前后兩側(cè)的水平加載梁和螺桿螺母將待測(cè)結(jié)構(gòu)試件夾緊的方式固定在待測(cè)結(jié)構(gòu)試件上，確保能將往復(fù)作用的水平力傳遞于試件；每個(gè)水平力千斤頂均在一端與反力墻固定，另一端通過(guò)水平力傳感器和鉸鏈連接件與水平力傳遞裝置相連，可以對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)試件獨(dú)立施加水平作用力，實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)；由各水平加載系統(tǒng)共同形成對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)試件進(jìn)行水平加載控制的裝置。應(yīng)用上述裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，包括以下步驟I)將待測(cè)結(jié)構(gòu)試件固定在臺(tái)座上；2)將各豎向力千斤頂?shù)牡鬃ㄟ^(guò)水平滑動(dòng)支座倒置連接于承力系統(tǒng)的反力梁下表面，豎向力千斤頂?shù)挠透咨斐龆送ㄟ^(guò)所連接的豎向力傳感器作用在安裝固定于臺(tái)座上的待測(cè)結(jié)構(gòu)試件的頂部，用于對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)試件施加豎向壓力；3)水平力千斤頂在一端與反力墻固定，另一端通過(guò)水平力傳感器和鉸鏈連接件與水平力傳遞裝置相連，用于施加往復(fù)作用的水平力； 4)安裝其他所有量測(cè)儀器裝置并調(diào)試；5)根據(jù)試驗(yàn)方案，通過(guò)豎向力千斤頂向待測(cè)結(jié)構(gòu)試件施加恒定或非恒定的豎向壓力；6)通過(guò)各水平加載系統(tǒng)的水平力千斤頂向待測(cè)結(jié)構(gòu)試件的相應(yīng)位置施加水平力，并不斷采集所需數(shù)據(jù)。利用在同一水平高度設(shè)置的各水平加載系統(tǒng)可相互獨(dú)立控制加載這一特點(diǎn)，控制不對(duì)稱結(jié)構(gòu)在加載試驗(yàn)過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，根據(jù)各加載點(diǎn)的位移，實(shí)行全程位移控制加載，即按照試驗(yàn)研究目的的需要控制各水平力千斤頂位移，使待測(cè)結(jié)構(gòu)試件實(shí)現(xiàn)可控制的水平平動(dòng)或扭轉(zhuǎn)加載；如果各水平加載系統(tǒng)的加載控制需要相互關(guān)聯(lián)，也可以在它們之間加入加載控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)同步控制；7)通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集，可以得到結(jié)構(gòu)每個(gè)加載點(diǎn)處水平力和位移等數(shù)據(jù)，得出總水平力與位移的關(guān)系；或通過(guò)實(shí)測(cè)出的各水平加載點(diǎn)處的水平力差值以及水平加載系統(tǒng)間的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)水平扭轉(zhuǎn)的力與位移量測(cè)；該試驗(yàn)方法科學(xué)合理，試驗(yàn)裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠，試驗(yàn)過(guò)程中可控性強(qiáng)，能夠根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康呐c量測(cè)要求，實(shí)施模擬不對(duì)稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的試驗(yàn)。


圖I是樓梯間子結(jié)構(gòu)試件試驗(yàn)加載裝置示意圖；圖2是樓梯間子結(jié)構(gòu)試件水平加載系統(tǒng)俯視圖；圖3是樓梯間子結(jié)構(gòu)試件水平力傳遞裝置局部詳圖；圖4是框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件試驗(yàn)加載裝置示意圖；圖5是框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件水平加載系統(tǒng)俯視圖；圖6是一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件試驗(yàn)加載裝置示意圖；圖7是一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件水平加載系統(tǒng)俯視圖；圖中1、臺(tái)座，2、反力墻，3、反力梁，4、支架，5、地錨螺栓，6、樓梯間子結(jié)構(gòu)試件，7、前端框架，8、后端框架，9、左框架，10、右框架，11、豎向力千斤頂，12、豎向力傳感器，13、豎向加載分配梁，14、水平滑動(dòng)支座，15、水平力千斤頂，16、水平力傳感器，17、水平加載梁，18、鉸鏈連接件，19、螺桿螺母，20、框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件，21、填充墻框架，22、一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件，23、鋼支撐。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例I本實(shí)施例中的待測(cè)結(jié)構(gòu)為樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6。用作鋼筋混凝土框架樓梯間子結(jié)構(gòu)在水平力往復(fù)作用下的擬靜力試驗(yàn)時(shí)，其加載裝置如圖I所示，由承力系統(tǒng)、前端豎向加載系統(tǒng)、后端豎向加載系統(tǒng)、左部水平加載系統(tǒng)、右部水平加載系統(tǒng)組成。承力系統(tǒng)分為臺(tái)座I、臺(tái)座I右側(cè)的反力墻2、固定在臺(tái)座I上的支架4、固定在支架4上部的反力梁3。前端豎向加載系統(tǒng)主要由豎向力千斤頂11、豎向力傳感器12、豎向加載分配梁13和水平滑動(dòng)支座14構(gòu)成。豎向力千斤頂11設(shè)置于在樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6水平加載平面外的前端框架7的兩柱頂之間的上方；豎向力千斤頂11的底座通過(guò)水平滑動(dòng)支座14倒置連接于支架4上的反力梁3的下表面，使之可以發(fā)生沿水平加載方向的滑動(dòng)。豎向力千斤頂11的油缸伸出端通過(guò)所連接的豎向力傳感器12作用在放置于前端框架7左右兩端的柱頂?shù)呢Q向加載分配梁13上，將豎向壓力施加于柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。后端豎向加載系統(tǒng)以與前端豎向加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，將豎向壓力施加于后端框架8左右兩端的柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。左部水平加載系統(tǒng)由水平力千斤頂15、水平力傳感器16、鉸鏈連接件18及由水平加載梁17和螺桿螺母19等組成的水平力傳遞裝置構(gòu)成。水平加載系統(tǒng)的水平力傳遞裝置通過(guò)用前后兩側(cè)的水平加載梁17和螺桿螺母19將樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6夾緊的方式固定在試件水平加載平面內(nèi)的左框架9上部預(yù)定位置，確保能將往復(fù)作用的水平力傳遞于試件加載平面內(nèi)的左框架9。水平力千斤頂15在一端與反力墻2固定，另一端通過(guò)水平力傳感器16和鉸鏈連接件18與設(shè)置在樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6水平加載平面內(nèi)的左框架9相應(yīng)水平高度位置的水平力傳遞裝置相連，可以對(duì)樓梯間子結(jié)構(gòu)試件加載平面內(nèi)的左框架9獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。右部水平加載系統(tǒng)以與左部水平加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，對(duì)樓梯間子結(jié)構(gòu)試件水平加載平面內(nèi)的右框架10獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。水平加載系統(tǒng)的俯視圖如圖2所示，同一高度設(shè)置兩個(gè)相互獨(dú)立的水平力加載系統(tǒng)，按預(yù)定的水平高度將左部水平加載系統(tǒng)的水平力千斤頂15在一端與反力墻2固定連接，另一端通過(guò)水平力傳感器16與設(shè)置在樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6加載平面內(nèi)的左框架9相應(yīng)水平高度位置的水平加載梁17相連。右部水平加載系統(tǒng)與左部水平加載系統(tǒng)有相同構(gòu)成及傳力方式。水平力傳遞裝置局部詳圖如圖3所示，它由水平加載梁17、鉸鏈連接件18及螺桿螺母19等組成。水平加載梁17與鋼板焊接而成，鋼板上鉆孔，加工成如圖形狀，通過(guò)鉸鏈連接件18與水平力傳感器16鉸接，只能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。采用本實(shí)施例中的裝置進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)方法及步驟如下I)將待測(cè)的樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6放置于臺(tái)座I上，調(diào)整好位置，用地錨螺栓5固定在臺(tái)座I上。2)將前端豎向加載系統(tǒng)的豎向力千斤頂11通過(guò)水平滑動(dòng)支座14連接于支架4的 反力梁3下表面，使之可以發(fā)生沿水平加載方向的滑動(dòng)，并通過(guò)所連接的豎向力傳感器12作用在放置于前端框架7左右兩端的柱頂?shù)呢Q向加載分配梁13上，將豎向壓力施加于柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。后端豎向加載系統(tǒng)以與前端豎向加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，將豎向壓力施加于后端框架8左右兩端的柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。3)水平加載系統(tǒng)的水平力傳遞裝置通過(guò)用前后兩側(cè)的水平加載梁17和螺桿螺母19將樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6夾緊的方式固定在試件加載平面內(nèi)的左框架9上部預(yù)定位置，確保能將往復(fù)作用的水平力傳遞于試件加載平面內(nèi)的左框架9。4)按預(yù)定的水平高度將左部水平加載系統(tǒng)的水平力千斤頂15在一端與反力墻2固定連接，另一端通過(guò)水平力傳感器16和鉸鏈連接件18與設(shè)置在樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6的左框架9相應(yīng)水平高度位置的水平力傳遞裝置相連，可以對(duì)樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6的左框架9 獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。右部水平加載系統(tǒng)以與左部水平加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，對(duì)樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6的右框架10獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。5)安裝其他所有量測(cè)儀器裝置并調(diào)試。6)根據(jù)試驗(yàn)方案，通過(guò)兩個(gè)豎向力千斤頂11向樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6施加豎向壓力。7)通過(guò)兩個(gè)水平力千斤頂15向樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6施加水平力，并不斷采集所需數(shù)據(jù)。利用在同一水平高度設(shè)置的左部水平加載系統(tǒng)和右部水平加載系統(tǒng)可相互獨(dú)立控制加載這一特點(diǎn)，控制樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6在加載試驗(yàn)過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，根據(jù)兩個(gè)加載點(diǎn)的位移，實(shí)行全程位移控制加載，使試件實(shí)現(xiàn)可控制的水平平動(dòng)或扭轉(zhuǎn)加載。由于左部水平加載系統(tǒng)和右部水平加載系統(tǒng)的加載控制需要相互關(guān)聯(lián)，也可以在它們之間加入加載控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)冋步控制。8)通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集，可以得到樓梯間子結(jié)構(gòu)試件6兩個(gè)加載點(diǎn)處水平力和位移等數(shù)據(jù)，得出總水平力與位移的關(guān)系；還可以通過(guò)實(shí)測(cè)出的兩個(gè)水平加載點(diǎn)處的水平力差值以及水平加載系統(tǒng)間的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)水平扭轉(zhuǎn)的力與位移量測(cè)。9)加載直至試件破壞，最終完成鋼筋混凝土框架樓梯間子結(jié)構(gòu)在水平力往復(fù)作用下的擬靜力試驗(yàn)。實(shí)施例2本實(shí)施例中的待測(cè)結(jié)構(gòu)為框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20。用作框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)在水平力往復(fù)作用下的擬靜力試驗(yàn)時(shí)，其加載裝置如圖4所示，由承力系統(tǒng)、前端豎向加載系統(tǒng)、后端豎向加載系統(tǒng)、左部水平加載系統(tǒng)、右部水平加載系統(tǒng)組成。承力系統(tǒng)分為臺(tái)座I、臺(tái)座I右側(cè)的反力墻2、固定在臺(tái)座I上的支架4、固定在支架4上部的反力梁3。前端豎向加載系統(tǒng)主要由豎向力千斤頂11、豎向力傳感器12、豎向加載分配梁13和水平滑動(dòng)支座14構(gòu)成。豎向力千斤頂11的位置與框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20加載平面外的前端框架7的頂部位置相對(duì)應(yīng)。豎向力千斤頂11設(shè)置于在框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20水平加載平面外的前端框架7的兩柱頂之間的上方；豎向力千斤頂11的底座通過(guò)水平滑動(dòng)支座14倒置連接于支架4上的反力梁3的下表面，使之可以發(fā)生沿水平加載方向的滑動(dòng)。豎向力千斤頂11的油缸伸出端通過(guò)所連接的豎向力傳感器12作用在放置于前端框架7左右兩端的柱頂?shù)呢Q向加載分配梁13上，將豎向壓力施加于柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。后端豎向加載系統(tǒng)以與前端豎向加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，將豎向壓力施加于后端框架8左右兩端的柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。左部水平加載系統(tǒng)由水平力千斤頂15、水平力傳感器16、鉸鏈連接件18及由水平加載梁17和螺桿螺母19等組成的水平力傳遞裝置構(gòu)成。水平加載系統(tǒng)的水平力傳遞裝置通過(guò)用前后兩側(cè)的水平加載梁17和螺桿螺母19將框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20夾緊的方式固定在試件水平加載平面內(nèi)的填充墻框架21上部預(yù)定位置，確保能將往復(fù)作用的水平力傳遞于填充墻框架21。水平力千斤頂15在一端與反力墻2固定連接于預(yù)定的水平高度，另一端通過(guò)水平力傳感器16和鉸鏈連接件18與框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20加載平面內(nèi)的填充墻框架21相應(yīng)水平高度位置的水平力傳遞裝置相連，可以對(duì)框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20的填充墻框架21獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。右部水平加載系統(tǒng)以與左部水平加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，對(duì)水平加載平面內(nèi)的右框架10獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。水平加載系統(tǒng)的俯視圖如圖5所示，同一高度設(shè)置兩個(gè)相互獨(dú)立的水平力加載系統(tǒng)，按預(yù)定的水平高度將左部水平加載系統(tǒng)的水平力千斤頂15在一端與反力墻2固定連接，另一端通過(guò)水平力傳感器16與設(shè)置在框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20加載平面內(nèi)的填充墻框架21相應(yīng)水平高度位置的水平加載梁17相連。右部水平加載系統(tǒng)與左部 水平加載系統(tǒng)有相同構(gòu)成及傳力方式。采用本實(shí)施例中的裝置進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)方法及步驟如下I)將待測(cè)的框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20放置于臺(tái)座I上，調(diào)整好位置，用地錨螺栓5固定在臺(tái)座I上。2)將前端豎向加載系統(tǒng)的豎向力千斤頂11通過(guò)水平滑動(dòng)支座14連接于支架4的反力梁3下表面，使之可以發(fā)生沿水平加載方向的滑動(dòng)，并通過(guò)所連接的豎向力傳感器12作用在放置于前端框架7左右兩端的柱頂?shù)呢Q向加載分配梁13上，將豎向壓力施加于柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。后端豎向加載系統(tǒng)以與前端豎向加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，將豎向壓力施加于后端框架8左右兩端的柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。3)水平加載系統(tǒng)的水平力傳遞裝置通過(guò)用前后兩側(cè)的水平加載梁17和螺桿螺母19將框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20夾緊的方式固定在試件加載平面內(nèi)的填充墻框架21上部預(yù)定位置，確保能將往復(fù)作用的水平力傳遞于試件加載平面內(nèi)的填充墻框架21。4)按預(yù)定的水平高度將左部水平加載系統(tǒng)的水平力千斤頂15在一端與反力墻2固定連接，另一端通過(guò)水平力傳感器16和鉸鏈連接件18與設(shè)置在框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20的填充墻框架21相應(yīng)水平高度位置的水平力傳遞裝置相連，可以對(duì)框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20的填充墻框架21獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。右部水平加載系統(tǒng)以與左部水平加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，對(duì)框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20的右框架10獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。5)安裝其他所有量測(cè)儀器裝置并調(diào)試。6)根據(jù)試驗(yàn)方案，通過(guò)兩個(gè)豎向力千斤頂11向框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20施加豎向壓力。7)通過(guò)兩個(gè)水平力千斤頂15向框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20施加水平力，并不斷采集所需數(shù)據(jù)。利用在同一水平高度設(shè)置的左部水平加載系統(tǒng)和右部水平加載系統(tǒng)可相互獨(dú)立控制加載這一特點(diǎn)，控制框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20在加載試驗(yàn)過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，根據(jù)兩個(gè)加載點(diǎn)的位移，實(shí)行全程位移控制加載，使試件實(shí)現(xiàn)可控制的水平平動(dòng)或扭轉(zhuǎn)加載。由于左部水平加載系統(tǒng)和右部水平加載系統(tǒng)的加載控制需要相互關(guān)聯(lián)，也可以在它們之間加入加載控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)同步控制。8)通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集，可以得到框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20兩個(gè)加載點(diǎn)處水平力和位移等數(shù)據(jù)，得出總水平力與位移的關(guān)系；還可以通過(guò)實(shí)測(cè)出的兩個(gè)水平加載點(diǎn)處的水平力差值以及水平加載系統(tǒng)間的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)水平扭轉(zhuǎn)的力與位移量測(cè)。9)加載直至試件破壞，最終完成鋼筋混凝土框架與填充墻框架組成的子結(jié)構(gòu)試件20在水平力往復(fù)作用下的擬靜力試驗(yàn)。實(shí)施例3 本實(shí)施例中的待測(cè)結(jié)構(gòu)為一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22。用作一側(cè)設(shè)置鋼支撐的框架結(jié)構(gòu)在水平力往復(fù)作用下的擬靜力試驗(yàn)時(shí)，其加載裝置如圖6所示，由承力系統(tǒng)、前端豎向加載系統(tǒng)、后端豎向加載系統(tǒng)、左部水平加載系統(tǒng)、右部水平加載系統(tǒng)組成。承力系統(tǒng)分為臺(tái)座I、臺(tái)座I右側(cè)的反力墻2、固定在臺(tái)座I上的支架4、固定在支架4上部的反力梁3。前端豎向加載系統(tǒng)主要由豎向力千斤頂11、豎向力傳感器12、豎向加載分配梁13和水平滑動(dòng)支座14構(gòu)成。豎向力千斤頂11的位置與一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22加載平面外的前端框架7的頂部位置相對(duì)應(yīng)。豎向力千斤頂11設(shè)置于在一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22水平加載平面外的前端框架7的兩柱頂之間的上方；豎向力千斤頂11的底座通過(guò)水平滑動(dòng)支座14倒置連接于支架4上的反力梁3的下表面，使之可以發(fā)生沿水平加載方向的滑動(dòng)。豎向力千斤頂11的油缸伸出端通過(guò)所連接的豎向力傳感器12作用在放置于前端框架7左右兩端的柱頂?shù)呢Q向加載分配梁13上，將豎向壓力施加于柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。后端豎向加載系統(tǒng)以與前端豎向加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，將豎向壓力施加于后端框架8左右兩端的柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。左部水平加載系統(tǒng)由水平力千斤頂15、水平力傳感器16、鉸鏈連接件18及由水平加載梁17和螺桿螺母19等組成的水平力傳遞裝置構(gòu)成。水平加載系統(tǒng)的水平力傳遞裝置通過(guò)用前后兩側(cè)的水平加載梁17和螺桿螺母19將一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22夾緊的方式固定在試件水平加載平面內(nèi)的設(shè)置鋼支撐23的左框架9上部預(yù)定位置，確保能將往復(fù)作用的水平力傳遞于試件水平加載平面內(nèi)的設(shè)置鋼支撐23的左框架9。水平力千斤頂15在一端與反力墻2固定連接于預(yù)定的水平高度，另一端通過(guò)水平力傳感器16和鉸鏈連接件18與一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22水平加載平面內(nèi)的設(shè)置鋼支撐23的左框架9相應(yīng)水平高度位置的水平力傳遞裝置相連，可以對(duì)一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22加載平面內(nèi)的設(shè)置鋼支撐23的左框架9獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。右部水平加載系統(tǒng)以與左部水平加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，對(duì)一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22加載平面內(nèi)的不設(shè)置鋼支撐的右框架10獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。水平加載系統(tǒng)的俯視圖如圖7所示，同一高度設(shè)置兩個(gè)相互獨(dú)立的水平力加載系統(tǒng)，按預(yù)定的水平高度將左部水平加載系統(tǒng)的水平力千斤頂15在一端與反力墻2固定連接，另一端通過(guò)水平力傳感器16與設(shè)置在一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22加載平面內(nèi)的設(shè)置鋼支撐23的左框架9相應(yīng)水平高度位置的水平加載梁17相連。右部水平加載系統(tǒng)與左部水平加載系統(tǒng)有相同構(gòu)成及傳力方式。采用本實(shí)施例中的裝置進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)方法及步驟如下I)將待測(cè)的一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22放置于臺(tái)座I上，調(diào)整好位置，用地錨螺栓5固定在臺(tái)座I上。2)將前端豎向加載系統(tǒng)的豎向力千斤頂11通過(guò)水平滑動(dòng)支座14連接于支架4的反力梁3下表面，使之可以發(fā)生沿水平加載方向的滑動(dòng)，并通過(guò)所連接的豎向力傳感器12作用在放置于前端框架7左右兩端的柱頂?shù)呢Q向加載分配梁13上，將豎向壓力施加于柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。后端豎向加載系統(tǒng)以與前端豎向加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，將豎向壓力施加于后端框架8左右兩端的柱頂，并實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)。3)水平加載系統(tǒng)的水平力傳遞裝置通過(guò)用前后兩側(cè)的水平加載梁17和螺桿螺母 19將一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22夾緊的方式固定在試件加載平面內(nèi)的設(shè)置鋼支撐23的左框架9上部預(yù)定位置，確保能將往復(fù)作用的水平力傳遞于試件加載平面內(nèi)的設(shè)置鋼支撐23的左框架9。4)按預(yù)定的水平高度將左部水平加載系統(tǒng)的水平力千斤頂15在一端與反力墻2固定連接，另一端通過(guò)水平力傳感器16和鉸鏈連接件18與設(shè)置在一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22的設(shè)置鋼支撐23的左框架9相應(yīng)水平高度位置的水平力傳遞裝置相連，可以對(duì)一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22的設(shè)置鋼支撐23的左框架9獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。右部水平加載系統(tǒng)以與左部水平加載系統(tǒng)的相同構(gòu)成及傳力方式，對(duì)一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22的不設(shè)置鋼支撐的右框架10獨(dú)立施加水平作用力，并實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)。5)安裝其他所有量測(cè)儀器裝置并調(diào)試。6)根據(jù)試驗(yàn)方案，通過(guò)兩個(gè)豎向力千斤頂11向一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22施加豎向壓力。7)通過(guò)兩個(gè)水平力千斤頂15向一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子試件結(jié)構(gòu)22施加水平力，并不斷采集所需數(shù)據(jù)。利用在同一水平高度設(shè)置的左部水平加載系統(tǒng)和右部水平加載系統(tǒng)可相互獨(dú)立控制加載這一特點(diǎn)，一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子試件結(jié)構(gòu)22在加載試驗(yàn)過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，根據(jù)兩個(gè)加載點(diǎn)的位移，實(shí)行全程位移控制加載，使試件實(shí)現(xiàn)可控制的水平平動(dòng)或扭轉(zhuǎn)加載。由于左部水平加載系統(tǒng)和右部水平加載系統(tǒng)的加載控制需要相互關(guān)聯(lián)，也可以在它們之間加入加載控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)同步控制。8)通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集，可以得到一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22兩個(gè)加載點(diǎn)處水平力和位移等數(shù)據(jù)，得出總水平力與位移的關(guān)系；還可以通過(guò)實(shí)測(cè)出的兩個(gè)水平加載點(diǎn)處的水平力差值以及水平加載系統(tǒng)間的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)水平扭轉(zhuǎn)的力與位移量測(cè)。9)加載直至試件破壞，最終完成一側(cè)設(shè)置鋼支撐的混凝土框架子結(jié)構(gòu)試件22在水平力往復(fù)作用下的擬靜力試驗(yàn)。本發(fā)明采用同一高度設(shè)置若干相互獨(dú)立的水平力加載系統(tǒng)，實(shí)行全程位移控制的加載方式，可以有效控制結(jié)構(gòu)的水平平動(dòng)或扭轉(zhuǎn)等方式的加載，為不對(duì)稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平加載試驗(yàn)提供了技術(shù)保證，不僅可用于水平力往復(fù)作用加載，也可用于水平力單向作用的加載。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明，根據(jù)需要對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種不對(duì)稱抗側(cè)カ結(jié)構(gòu)的加載試驗(yàn)裝置，其特征在于其主要由承カ系統(tǒng)、豎向加載系統(tǒng)和水平加載系統(tǒng)組成；承カ系統(tǒng)包括臺(tái)座、反カ墻、支架、反力梁；其中，反力墻和臺(tái)座是試驗(yàn)室的永久性固定設(shè)施，支架固定在臺(tái)座上，反力梁通過(guò)支架固定在待測(cè)結(jié)構(gòu)試件的上方。豎向加載系統(tǒng)數(shù)量為ー個(gè)或可以相互獨(dú)立控制加載的兩個(gè)或兩個(gè)以上；每個(gè)豎向加載系統(tǒng)包括豎向カ千斤頂、豎向カ傳感器、豎向加載分配梁和水平滑動(dòng)支座；其中，豎向力千斤頂設(shè)置于待測(cè)結(jié)構(gòu)試件需要施加豎向荷載的位置的上方；豎向カ千斤頂?shù)挠透咨斐龆诉B接豎向力傳感器后，向下作用于安裝固定在臺(tái)座上的待測(cè)結(jié)構(gòu)試件，對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)試件的頂部直接施加或通過(guò)加載分配梁施加豎向壓力，豎向カ傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)豎向壓力的量測(cè)；水平加載系統(tǒng)對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)試件施加水平力，設(shè)置于試驗(yàn)所要求的水平高度處，根據(jù)試驗(yàn)需要，在待測(cè)結(jié)構(gòu)試件的同一水平高度設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上，且均可相互獨(dú)立控制加載；每個(gè)水平加載系統(tǒng)包括水平力千斤頂、水平カ傳感器、鉸鏈連接件和由水平加載梁和螺桿螺母組成的水平カ傳遞裝置；每個(gè)水平加載系統(tǒng)的水平カ傳遞裝置通過(guò)用前后兩側(cè)的水平加載梁和螺桿螺母將待測(cè)結(jié)構(gòu)試件夾緊的方式固定在待測(cè)結(jié)構(gòu)試件上，確保能將往復(fù)作用的水平カ傳遞于試件；每個(gè)水平力千斤頂均在一端與反カ墻固定，另一端通過(guò)水平力傳感器和鉸鏈連接件與水平カ傳遞裝置相連，可以對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)試件獨(dú)立施加水平作用力，實(shí)現(xiàn)控制與量測(cè)；由各水平加載系統(tǒng)共同形成對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)試件進(jìn)行水平加載控制的裝置。
2.如權(quán)利要求I所述不對(duì)稱抗側(cè)カ結(jié)構(gòu)的加載試驗(yàn)裝置采用的加載試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 1)將待測(cè)結(jié)構(gòu)試件固定在臺(tái)座上；各豎向加載系統(tǒng)的豎向カ千斤頂通過(guò)水平滑動(dòng)支座連接在反力梁上，豎向カ千斤頂連接カ傳感器，設(shè)在試件頂部豎向加載梁的正上方；按預(yù)定的水平高度將各水平加載系統(tǒng)的水平力千斤頂一端固定于反カ墻上，水平カ傳遞裝置固定連接在試件上，并與連接力傳感器的水平力千斤頂?shù)牧硪欢算q接連接；安裝其他所有量測(cè)儀器裝置并調(diào)試； 2)根據(jù)試驗(yàn)方案，通過(guò)豎向力千斤頂向待測(cè)結(jié)構(gòu)試件施加恒定或非恒定豎向壓カ； 3)通過(guò)各水平加載系統(tǒng)的水平力千斤頂向待測(cè)結(jié)構(gòu)試件的相應(yīng)位置施加水平力，利用在同一水平高度設(shè)置的各水平加載系統(tǒng)可相互獨(dú)立控制加載這ー特點(diǎn)，控制不對(duì)稱結(jié)構(gòu)在加載試驗(yàn)過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，實(shí)行全程位移控制加載； 4)通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集，得到結(jié)構(gòu)每個(gè)加載點(diǎn)處水平力和位移數(shù)據(jù)，得出總水平力與位移的關(guān)系；或通過(guò)實(shí)測(cè)出的各水平加載點(diǎn)處的水平力差值和水平加載系統(tǒng)間的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)水平扭轉(zhuǎn)カ與位移量測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明為一種不對(duì)稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的加載試驗(yàn)裝置及方法，屬于建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。試驗(yàn)裝置由承力系統(tǒng)、豎向加載系統(tǒng)和水平加載系統(tǒng)組成。承力系統(tǒng)包括臺(tái)座、反力墻、支架、反力梁。豎向加載系統(tǒng)包括豎向力千斤頂、豎向力傳感器、加載分配梁和水平滑動(dòng)支座。水平加載系統(tǒng)在同一水平高度設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上，且均可獨(dú)立控制加載；每個(gè)水平加載系統(tǒng)包括水平力千斤頂、水平力傳感器、鉸鏈連接件和由加載梁和螺桿螺母組成的水平力傳遞裝置。試驗(yàn)時(shí)，在向待測(cè)結(jié)構(gòu)試件施加豎向力后，利用各水平加載系統(tǒng)可相互獨(dú)立控制加載的特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)行位移控制對(duì)試件施加水平力，有效控制扭轉(zhuǎn)。本發(fā)明的試驗(yàn)裝置及方法可用于各類不對(duì)稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平加載試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01N3/02GK102706734SQ20121019711
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者侯鵬程, 劉揚(yáng), 徐金蓓, 王浩, 許洋, 趙均 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)