多种结构体系、多层、多跨的静力、动力试验模型的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程专业实验教学领域，涉及多种结构体系、多层、多跨的静力、动力试验模型。
【背景技术】
[0002]结构体系是指结构抵抗外部作用构件的组成方式。在实际多层、高层和超高层工程中，常见的结构体系主要有框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等结构体系。土木工程本科生阶段，例如在《建筑结构实验》、《高层建筑结构设计》等课程都会对这些结构体系进行相关学习，以对各种结构体系的组成特点、优缺点和计算方法等进行简单了解。
[0003]目前高等院校主要通过理论教学的方法让学生对多种结构体系进行相关学习，由于缺少对相关理论的实验验证，难免会让学生对相关理论的理解不够深入，甚至产生怀疑。在高等院校的本科生教学中引入实验内容是今后教学发展的必然趋势。在静力试验中通过相同加载对多种结构体系的不同反应进行对比，可加深学生对不同结构体系的理解;在动力试验中通过控制地震波的输出观察结构的响应，可加深学生对动力特性的理解。
【发明内容】
[0004]为了加深学生对多种结构体系的理解，改变目前本科生教学中缺少相关实验内容的现状，本发明提供多种结构体系、多层、多跨的静力、动力试验模型，用于静力状态下多种结构体系的比较和动力状态下动力特性的分析。
[0005]为了达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]多种结构体系、多层、多跨的静力、动力试验模型主要用于模拟多层框架、框架结构在静力、动力作用下的力学特性，该静力、动力试验模型包括立柱、横梁、梁柱、节点块、楼板、剪力墙和人字形斜撑。
[0007]所述的立柱为多种长度的无缝钢管，带底座，立柱底端通过转接板与试验底板连接，根据需要组成不同模型;梁柱之间通过可拆卸的节点块连接;横梁采用方管制作，横梁上按模数布置安装孔，横梁通过节点块固定在立柱的任意高度，横梁的层数、层高能够调节;楼板水平放置，按模数冗余加工安装孔，楼板上有螺栓孔，通过螺栓与四边的横梁固定连接，通过螺栓安装配重块用以改变模型质量;剪力墙竖向放置，按模数冗余加工安装孔，上下两侧通过螺栓与横梁连接，左右两侧通过侧边转接板与立柱连接;倒置人字形斜撑下侧通过转接板连接固定在横梁中间，上侧通过转接板分别与两节点固定连接。横梁、楼板、剪力墙均按模数冗余加工安装孔，通过选择安装连接件的数量及位置调整连接刚度。
[0008]节点块用于连接立柱及横梁，沿立柱调整位置，安装在任意高度。静力、动力试验模型为剖分式结构，各面均为安装面。在静力、动力试验模型上增添剪力墙板组装成框架剪力墙结构或筒中筒结构，通过剪力墙连接板配件实现与周边横梁或立柱的连接。剪力墙连接板结构形式为板/剖分式夹紧块。
[0009]该静力、动力试验模型之间通过构件的安装与拆除实现四种结构的相互转化，节约材料。多种结构体系、多层、多跨的静力、动力试验模型通过框架结构的改变得到试验层数不一致框架结构、框架斜撑结构、框架剪力墙结构和筒中筒结构。改变横向两榀框架立柱高度，高出部分通过横梁、楼板连接，得到试验层数不一致框架结构;沿加载方向在每层立柱间加人字形斜撑，楼层上层的两节点块和对应楼层下层的横梁中点分别通过连接件相连，得到框架斜撑结构;将剪力墙板在框架结构外围梁柱之间用连接件固定，得到框架剪力墙结构;将剪力墙板通过连接件固定在框架结构外围和核心处，得到筒中筒结构，核心处指多跨框架结构纵横两个方向不包含边柱的中间某一跨或几跨围成的矩形区域。
[0010]动力模型结构可以为四层、六层和十层框架结构;楼板层间通过加斜撑增加模型刚度改变模型自振频率。四层和六层框架结构用于测定自振频率和振型试验，十层框架结构仅用于测定自振频率的试验。
[0011 ]多种结构体系中所用构件尺寸及物理特性如下:
[0012](I)立柱。
[0013]实验功能:动力模型立柱、静力模型立柱;结构形式:无缝钢管，带底座，可通过转接板与试验底板连接。
[0014](2)横梁。
[0015]实验功能:通用模型结构横梁;结构形式:方管结构，定长，端板可与夹紧块连接。横梁上按模数布置安装孔。
[0016](3)支撑。
[0017]实验功能:支撑模型，用于各层横梁间相互连接;结构形式:定长钢板结构。
[0018](4)楼板。
[0019]实验功能:楼板模型;结构形式:2mm厚钢板，按模数冗余加工安装孔。
[0020](5)剪力墙。
[0021 ]实验功能:剪力墙模型;结构形式:2mm厚钢板，按模数冗余加工安装孔。
[0022]本发明的有益效果为:该模型根据需要组装成多种结构形式，如调整层数、层高、跨数等，并根据需要在合适位置安装楼板、剪力墙和配重块，可安装到实验室现有模型振动台上，也可通过槽道转接板安装到试验台座上，配与剪力墙配合的作动器挂板，方便安装水平加载作动器，对结构模型进行静载或低周往复试验。该发明可用于《建筑结构实验》、《建筑结构抗震》、《高层建筑结构设计》、《钢结构》等课程的日常教学。
【附图说明】
[0023]附图1是本发明静力试验框架结构模型轴测图；
[0024]附图2是本发明模型中立柱正视图；
[0025]附图3是本发明模型中立柱俯视图；
[0026]附图4是本发明模型中横梁主视图；
[0027]附图5是本发明模型中横梁俯视图；
[0028]附图6是本发明模型中横梁侧视图；
[0029 ]附图7是本发明模型中楼板主视图；
[0030]附图8是本发明模型中楼板俯视图；[0031 ]附图9是本发明模型中剪力墙板主视图；
[0032]附图10是本发明模型中剪力墙板附视图；
[0033]附图11是本发明模型中节点块主视图；
[0034]附图12是本发明模型中节点块侧视图；
[0035]附图13是