1.一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:該裝置包括裝置底板(1)、下卡槽(2)、上卡槽(3)、緊固螺栓(4)、上蓋板(5)、底板長槽(6)、側(cè)板(7)、夾板(8)、鉸桿(9)、梁柱連接節(jié)點試件(10)、力學萬能試驗機(11);
梁柱連接節(jié)點試件(10)為T形試件,試件的上下兩端分別為柱的結(jié)構(gòu),水平方向為梁的結(jié)構(gòu);
力學萬能試驗機(11)與裝置底板(1)通過螺栓連接,側(cè)板(7)豎直焊接在裝置底板(1)的兩側(cè),梁柱連接節(jié)點試件(10)的上下兩端分別通過上蓋板(5)、裝置底板(1)固定,下卡槽(2)設(shè)置在裝置底板(1)上,上卡槽(3)設(shè)置在上蓋板(5)上,下卡槽(2)和上卡槽(3)的位置相對應(yīng);梁柱連接節(jié)點試件(10)的上下兩端分別裝入上卡槽(3)、下卡槽(2)內(nèi),梁柱連接節(jié)點試件(10)與下卡槽(2)、上卡槽(3)通過緊固螺栓(4)緊固;底板長槽(6)設(shè)置在裝置底板(1)上,用于改變加載點位置;
夾板(8)設(shè)置在梁柱連接節(jié)點試件(10)梁端加載處,力學萬能試驗機(11)通過鉸桿(9)與夾板(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:與萬能試驗機裝配固定的裝置底板(1)設(shè)置在試驗裝置的底部,是整個試驗裝置與力學萬能試驗機(11)連接的關(guān)鍵部件;裝置底板(1)由Q235鋼或Q345鋼制作,厚度為25mm~35mm,由5~6個直徑為24mm~30mm的螺栓固定在萬能試驗機(11)的加載底板上,力學試驗機的加載底板厚35mm~40mm,具有較大的剛度,能承受較大的豎向荷載,連接在其上的裝置底板為側(cè)板(7)及梁柱節(jié)點試件(10)提供可靠的支承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:裝配輕鋼框架柱的下卡槽(2)形狀與梁柱節(jié)點試件(10)的下端的柱截面相同,為了便于梁柱節(jié)點試件(10)的安裝固定,下卡槽(2)的尺寸大于下端的柱截面尺寸,下卡槽(2)沿四邊向外各多出1mm;下卡槽(2)的深度比裝置底板(1)小10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:上卡槽(3)形狀與梁柱節(jié)點試件的柱上端截面相同,為了便于梁柱節(jié)點試件(10)從下方傾斜穿進上卡槽(3),上卡槽(3)的尺寸比柱上端截面尺寸大,上卡槽(3)的四邊向外各多出10mm~15mm;上卡槽(3)的鋼板厚度與下卡槽(2)的深度相同,保證梁柱節(jié)點試件的上端、下端都處于鉸接狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:固定輕鋼框架柱的緊固螺栓(4)一共有八個,下卡槽(2)處有四個,上卡槽(3)處有四個,緊固螺栓(4)是確保上下卡槽卡緊梁柱節(jié)點試件(10)的關(guān)鍵措施;由于機械加工裝置時,梁柱節(jié)點試件(10)、上卡槽(3)、下卡槽(2)之間的間隙難以避免,而這些間隙在加載時會造成梁柱節(jié)點試件(10)的上下柱端出現(xiàn)水平位移,繼而影響到梁端位移的讀數(shù);在把梁柱節(jié)點試件(10)裝入上卡槽(3)、下卡槽(2)中后,蓋上上蓋板(5),栓入輕鋼框架柱的緊固螺栓(4)后擰緊,確保在加載時,上下柱端處于夾緊的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:固定輕鋼框架柱的上蓋板(5)是確保梁柱節(jié)點試件上端固定和施加軸壓力的關(guān)鍵部件;由于上卡槽(3)的尺寸比梁柱節(jié)點試件(10)的柱上端每側(cè)多出10mm~15mm,在上蓋板(5)的底部,有個方形的方框狀突起,正好占據(jù)了這多出的10mm~15mm的間隙,在上蓋板(5)蓋上,并用四個螺栓把上蓋板與上卡槽(3)連接固定后,再用四個緊固螺栓(4)擰緊,就使得梁柱節(jié)點試件的上端完全被限制了水平位移,而且不限制彎曲,符合理論鉸接的力學模型,達到梁柱節(jié)點受力性能試驗的要求;在上蓋板(5)上方還能夠安裝小型千斤頂或強力彈簧,為柱端施加軸壓力,完全模擬輕鋼柱在工作時候的受力狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:用于改變加載點位置的底板長槽(6)是使梁柱連接節(jié)點受力性能試驗時改變加載點的關(guān)鍵設(shè)計;根據(jù)試驗目的,梁柱節(jié)點試件(10)在需要研究節(jié)點區(qū)受彎性能時,加載點需要靠近梁端部,如果需要研究節(jié)點區(qū)受剪性能時,加載點需要移動到梁柱節(jié)點根部附近,節(jié)點區(qū)之外,由于力學萬能試驗機(11)無法移動,而梁柱節(jié)點試件(10)又是被固定在試驗裝置上的,只能移動整個試驗裝置來改變加載點的位置,這個移動就要靠用于改變加載點位置的底板長槽(6)來實現(xiàn),松開裝置底板(1)與力學萬能試驗機(11)加載底板之間的螺栓,使整個裝置滑動到設(shè)計位置,再擰緊螺栓,即實現(xiàn)加載點位置的改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:連接底板與頂板的側(cè)板(7)對試驗裝置的整體性起著關(guān)鍵的作用;側(cè)板下部和裝置底板(1)焊接,上部和上卡槽(3)所在的頂板焊接,側(cè)板(7)要有足夠的剛度能保證下卡槽(2)和上卡槽(3)的相對位置,同時側(cè)板(7)要有足夠的抗拉能力,在梁端受到較大拉力時,梁柱節(jié)點試件(10)會把這個拉力傳給頂板,而頂板需要側(cè)板拉著才能保證試驗正常進行;側(cè)板(7)的厚度根據(jù)豎向荷載的大小選用15mm~25mm之間的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:梁端加載的夾板(8)作用是固定梁端,把加載端頭的荷載傳給梁端,因此在梁柱節(jié)點試件(10)安裝就位后夾板(8)的上下必須用高強螺桿固定;由于梁端加載時分為拉力和壓力,夾板(8)分為兩個工況:向下加載時,上夾板直接作用于梁端頂面,下夾板間的螺桿以及下夾板受力不大;向上加載時,下夾板承彎剪作用,四根螺桿承受軸向拉力;上下夾板(8)的厚度在20~25mm,四根螺桿直徑在14mm~20mm;
加載端頭的鉸桿(9)是把豎向荷載從加載橫梁傳遞到梁端的關(guān)鍵部件;鉸桿(9)在加載時有兩個工況:向下加載時,上夾板(8)始終和梁端上表面緊貼并平行,此處鉸桿(9)的轉(zhuǎn)動角度也隨著梁端豎向位移的增大緩緩變大;向上加載時,鉸桿(9)承受較大的拉力,因此應(yīng)該一直處于繃直的狀態(tài),即沒有轉(zhuǎn)角;鉸桿(9)的尺寸應(yīng)能保證鉸桿凈面積及中間的軸能承受加載橫梁所能施加的最大拉力并確保不產(chǎn)生明顯變形;
梁柱連接節(jié)點試件(10)根據(jù)試驗目的來設(shè)計;輕鋼柱采用正方形截面,輕鋼梁采用正方形截面或者矩形截面、工字形截面,如果采用工字形截面,為使試件在加載時保持穩(wěn)定,需要在工字形截面的節(jié)點區(qū)、加載點處腹板高度設(shè)置矩形加勁肋。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節(jié)點受力性能試驗的試驗裝置,其特征在于:該裝置的實施過程如下,
第一步:分別按照設(shè)計尺寸切割出兩塊底板、兩塊側(cè)板、一塊頂板、一塊背板的鋼板,精度要求控制在±0.5mm,切割之后在車床上加工出頂板的方形槽;銑出底板上的方形槽以及五條長槽;切割出兩個側(cè)板上的三角形槽;
第二步:按照設(shè)計的相對位置焊接前述的各塊鋼板,兩塊底板在下,兩塊側(cè)板在中間,頂板在上,背板在底板、頂板、和側(cè)板之間,兼具加勁肋的作用;焊接時要確保焊縫質(zhì)量不低于B級,各焊縫寬度和長度要滿足現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的要求;頂板與側(cè)板、底板與側(cè)板要加小型加勁肋,厚度10mm,高和長尺寸不超過50mm;
第三步:先根據(jù)設(shè)計方案,把裝置用24~30mm的螺栓安裝固定在力學萬能試驗機的加載底板上,調(diào)整好前后位置;然后在力學萬能試驗機的加載橫梁上安裝力傳感器、連接豎軸、鉸桿、上夾板;
第四步:安裝梁柱連接節(jié)點試件,安裝時先傾斜試件,將試件的柱上端從上卡槽中自下而上穿出,然后向上抬升試件,待試件下端柱底落入底板上的下卡槽,然后擰緊上下卡槽中的八個緊固螺栓,將上蓋板與上卡槽對齊,蓋上上蓋板,設(shè)置好加軸壓的設(shè)備,用螺栓將上蓋板固定在頂板上;
第五步:連接應(yīng)變傳感器、位移傳感器、力傳感器的各種線;用上夾板和下夾板將梁柱連接節(jié)點試件夾緊;調(diào)試各種傳感器,開始加載和數(shù)據(jù)采集。