一种用于模拟地震实验的建筑结构模型的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种建筑结构模型，特别是涉及一种用于模拟地震实验的建筑结 构模型。
【背景技术】
[0002] 地震是人类遭遇的主要自然灾害之一，其对建筑物的破坏对人类的生命安全造成 极大危害并造成极大的经济损失。人类需要对地震灾害进行大量的实验研究，以寻求更好 的防御地震的方法。无论是科学研究还是教学实验，在进行地震模拟实验中都需要建设物 的结构模型。目前，一些科研单位的结构实验室可以直观的了解各种结构形式的优劣，但是 这种结构实验室造价昂贵，运行成本极高，不利于推广应用和教学实验。因此，需要一种制 造简单、价格低廉的模拟建筑物结构的模型，以用于模拟地震的实验。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种制造简单、价格低廉的用于模拟地震 实验的建筑结构模型。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
[0005] -种用于模拟地震实验的建筑结构模型，所述建筑结构模型采用四肢格构柱结 构，其中，所述四肢格构柱结构的承重柱采用正方形截面空心杆件，所述四肢格构柱结构的 横梁采用长方形截面空心杆件，所述四肢格构柱结构的缀板和受拉杆件采用实心杆件，所 述缀板通过所述受拉杆件连接所述横梁或所述缀板。
[0006] 优选的，在所述四肢格构柱结构的侧面上，所述受拉杆件交叉连接所述横梁与缀 板的对角端或所述缀板与缀板的对角端。
[0007] 优选的，在所述四肢格构柱结构的侧面上，所述受拉杆件构成四边形结构，依次连 接承重柱、缀板中央、相邻承重柱、相邻的缀板中央或横梁中央。
[0008] 优选的，在所述四肢格构柱结构的侧面上，所述缀板的数量为3个。
[0009] 优选的，在所述侧面上，所述受拉杆件的数量为3个，所述缀板通过所述受拉杆件 对角线连接上部相邻的缀板或横梁，且相邻的受拉杆件首尾连接。
[0010] 优选的，在所述侧面上，所述受拉杆件的数量为3个，所述缀板通过所述受拉杆件 对角线连接上部相邻的缀板或横梁，且相邻的受拉杆件彼此不连接。
[0011] 优选的，在所述侧面上，所述受拉杆件的数量为6个，所述缀板的两端通过所述受 拉杆件连接上部相邻的缀板中央或横梁中央。
[0012] 优选的，所述横梁的长度小于所述四肢格构柱结构底部的边长。
[0013] 优选的，所述四肢格构柱结构采用桐木材料。
[0014] 与现有技术相比，本实用新型的用于模拟地震实验的建筑结构模型，采用四肢格 构柱结构模拟建筑结构，通过顶部的竖向载荷模拟建筑结构自身的静载荷，通过侧向均布 静载荷分析建筑结构的水平活动载荷，通过有阻尼振动的残余位移分析建筑结构受到地震 的振动，以此模拟建筑结构在地震中受到的破坏，采用这种制作简单、价格低廉的建筑结构 模型，有利于推广应用和实验教学。
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型一实施例中所述建筑结构模型的正视示意图；
[0016] 图2是本实用新型一实施例中所述建筑结构模型的正视示意图；
[0017] 图3是本实用新型一实施例中所述建筑结构模型的正视示意图；
[0018] 图4是本实用新型一实施例中所述建筑结构模型的正视示意图；
[0019] 图5是本实用新型一实施例中所述建筑结构模型的正视示意图；
[0020] 图6是本实用新型一实施例中所述承重柱的尺寸示意图；
[0021] 图7是本实用新型一实施例中所述横梁的尺寸示意图；
[0022] 图8是本实用新型一实施例中所述缀板和受拉杆件的尺寸示意图；
[0023] 图9是本实用新型一实施例中所述建筑结构模型的附加内力试验示意图。
[0024] 图中所示：10、承重柱；20、横梁；30、缀板；40、受拉杆件。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本实用新型作详细描述：
[0026] 如图1至图5所示，本实用新型的用于模拟地震实验的建筑结构模型，所述建筑结 构模型采用四肢格构柱结构，其中，所述四肢格构柱结构的承重柱10采用正方形截面空心 杆件，所述四肢格构柱结构的横梁20采用长方形截面空心杆件，所述四肢格构柱结构的缀 板30和受拉杆件40采用实心杆件，所述缀板30通过所述受拉杆件40连接所述横梁20或 所述缀板30。
[0027] 优选的，参照图6至图8所示，承重柱10采用正方形截面空心杆件，截面面积为 16. 00mm2,横梁20采用长方形截面空心杆件，截面面积为10. 00mm2,缀板30和受拉杆件40 采用实心杆件，截面面积为3. 00_2。
[0028] 优选的，参照图1所示，在所述四肢格构柱结构的侧面上，所述受拉杆件40交叉连 接所述横梁20与缀板30的对角端或所述缀板30与缀板30的对角端。
[0029] 优选的，在所述四肢格构柱结构的侧面上，所述受拉杆件40构成四边形结构，依 次连接承重柱10、缀板30中央、相邻承重柱10、相邻的缀板30中央或横梁20中央。
[0030] 优选的，在所述四肢格构柱结构的侧面上，所述缀板30的数量为3个。所述横梁 20的长度小于所述四肢格构柱结构底部的边长。
[0031] 其中，参照图3所示，在所述侧面上，所述受拉杆件40的数量为3个，所述缀板30 通过所述受拉杆件40对角线连接上部相邻的缀板30或横梁20,且相邻的受拉杆件40首尾 连接。
[0032] 其中，参照图4所示，在所述侧面上，所述受拉杆件40的数量为3个，所述缀板30 通过所述受拉杆件40对角线连接上部相邻的缀板30或横梁20,且相邻的受拉杆件40彼此 不连接。
[0033] 其中，参照图5所示，在所述侧面上，所述受拉杆件40的数量为6个，所述缀板30 的两端通过所述受拉杆件40连接上部相邻的缀板30中央或横梁20中央。
[0034] 优选的，所述四肢格构柱结构采用桐木材料。经反复实验而得，桐木各方面的加载 表现更接近钢材，更适合制作建筑模型。
[0035] 以图2所示建筑结构模型为例，进行所述建筑结构模型的侧向刚度分析：
[0036] 为求解其侧向刚度，需使用位移法典型方程，其求解公式如下：
[0037] r11Z1+r12Z2+......+r lnZn+Rlp= 0
[0038] r^Zi+r^Z^......+r2nZn+R2p= 0
[0039] ......
[0040] r^Zi+r^Z^......+rnnZn+Rnp= 0
[0041]由于该结构为高阶超静定结构，手算求解极其复杂，所以侧向刚度求解采用电算 方式。依据图6至图8给出的截面性质，输入电算求解可得在顶端发生5_位移时结构整 体内力情况如图9和表1所示。
[0042] 表1电算输出杆件在顶端发生位移时各杆件附加内力情况
[0043]
[0044] 对数值进行分析可知，5mm的位移附加作用在结构上的内力是极其小的，最大的 附加内力也仅仅为1. 4N左右，结构完全足以承受该荷载，对于构件强度的影响可以忽略不 计。基于此，可以认为结构在随后的动力学运动阶段将不会存在强度破坏的可能性。所述建 筑结构模型的指标与现在常规楼房相近，基本满足加载实验的要求。采用图6至图8所示 的结构，可以达到与钢材相近的受力表现，同时可以有效减少扭转对结构造成的负面影响。
[0045] 所述建筑结构模型，采用四肢格构柱结构模拟建筑结构，通过顶部的竖向载荷模 拟建筑结构自身的静载荷，通过侧向均布静载荷分析建筑结构的水平活动载荷，通过有阻 尼振动的残余位移分析建筑结构受到地震的振动，以此模拟建筑结构在地震中受到的破 坏，采用这种制作简单、价格低廉的建筑结构模型，有利于推广应用和实验教学。
【主权项】
1. 一种用于模拟地震实验的建筑结构模型，其特征在于，所述建筑结构模型采用四肢 格构柱结构，其中，所述四肢格构柱结构的承重柱采用正方形截面空心杆件，所述四肢格构 柱结构的横梁采用长方形截面空心杆件，所述四肢格构柱结构的缀板和受拉杆件采用实心 杆件，所述缀板通过所述受拉杆件连接所述横梁或所述缀板。2. 根据权利要求1所述的建筑结构模型，其特征在于，在所述四肢格构柱结构的侧面 上，所述受拉杆件交叉连接所述横梁与缀板的对角端或所述缀板与缀板的对角端。3. 根据权利要求1所述的建筑结构模型，其特征在于，在所述四肢格构柱结构的侧面 上，所述受拉杆件构成四边形结构，依次连接承重柱、缀板中央、相邻承重柱、相邻的缀板中 央或横梁中央。4. 根据权利要求1所述的建筑结构模型，其特征在于，在所述四肢格构柱结构的侧面 上，所述缀板的数量为3个。5. 根据权利要求4所述的建筑结构模型，其特征在于，在所述侧面上，所述受拉杆件的 数量为3个，所述缀板通过所述受拉杆件对角线连接上部相邻的缀板或横梁，且相邻的受 拉杆件首尾连接。6. 根据权利要求4所述的建筑结构模型，其特征在于，在所述侧面上，所述受拉杆件的 数量为3个，所述缀板通过所述受拉杆件对角线连接上部相邻的缀板或横梁，且相邻的受 拉杆件彼此不连接。7. 根据权利要求4所述的建筑结构模型，其特征在于，在所述侧面上，所述受拉杆件的 数量为6个，所述缀板的两端通过所述受拉杆件连接上部相邻的缀板中央或横梁中央。8. 根据权利要求1所述的建筑结构模型，其特征在于，所述横梁的长度小于所述四肢 格构柱结构底部的边长。9. 根据权利要求1所述的建筑结构模型，其特征在于，所述四肢格构柱结构采用桐木 材料。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于模拟地震实验的建筑结构模型，所述建筑结构模型采用四肢格构柱结构，其中，所述四肢格构柱结构的承重柱采用正方形截面空心杆件，所述四肢格构柱结构的横梁采用长方形截面空心杆件，所述四肢格构柱结构的缀板和受拉杆件采用实心杆件，所述缀板通过所述受拉杆件连接所述横梁或所述缀板。所述建筑结构模型，采用四肢格构柱结构模拟建筑结构，通过顶部的竖向载荷模拟建筑结构自身的静载荷，通过侧向均布静载荷分析建筑结构的水平活动载荷，通过有阻尼振动的残余位移分析建筑结构受到地震的振动，以此模拟建筑结构在地震中受到的破坏，采用这种制作简单、价格低廉的建筑结构模型，有利于推广应用和实验教学。
【IPC分类】G09B25/04
【公开号】CN205104149
【申请号】CN201520862422
【发明人】王奕曾, 朱宇宸, 熊启鹏
【申请人】王奕曾, 朱宇宸, 熊启鹏
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月2日