一种钢框架连续倒塌动力试验装置的制作方法

本发明涉及一种钢框架连续倒塌动力试验装置，可以用于在室外进行各种动力试验，从而避免试验对实验室地面及实验室整体结构造成的破坏，属于建筑结构防灾减灾领域。

背景技术：

连续倒塌是指由结构系统内局部小范围的初始破坏所引起的结构系统的大范围倒塌破坏，这种多米诺骨牌式的连锁反应会导致结构的严重破坏甚至整个结构发生倒塌，从而造成大量的人员伤亡和财产损失，所以针对结构抗连续倒塌性能的设计至关重要。结构抗连续到结构抗连续倒塌性能是整体结构系统抵御局部破坏的能力，为了确定结构的这种能力需要进行试验。普通的静力试验只能反映静力状态下结构的反应，实际的结构在倒塌过程中的动力反应只能通过动力试验来展现。在实验室进行的普通实验一般使用千斤顶加载，千斤顶加载分为孔制位移和控制力的。但是不论是控制位移还是控制力的千斤顶，其加载部的运动速度都非常慢。而在倒塌动力试验中，试件加速度可能达到接近1g，这是普通加载方式所无法满足的。同时动力试验又由于其破坏性可能对实验室造成各种不确定的损害。

技术实现要素：

为了可以再室外进行动力实验，本发明提出了一种钢框架连续倒塌动力试验装置用以解决在在室外进行动力试验的需求。该装置可直接组合，并可通过不同的地基组合形式适应不同的实验需求，适用性非常广。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

1、一种钢框架连续倒塌动力试验装置，其特征在于：所述装置包括地基部，悬吊部，释放部，加载部四个部分；

所述地基部包括地基钢梁，若干垂直丝杠，若干水平丝杠；所述地基钢梁选用4-6根进行组合，所述地基钢梁上下翼缘两侧均布孔洞，腹板中间均布孔洞；所述地基钢梁设置均布加劲肋，在预定承载位置设置额外加劲肋，所述钢梁加劲肋、上中下翼缘板、腹板厚度均为等厚；所述垂直丝杠在垂直方向通过地基钢梁翼缘两侧的均布孔洞连接所述地基钢梁；所述水平丝杠在水平方向通过地基钢梁腹板中间的均布孔洞连接所述地基钢梁；先使实验所需锚固的部分锚固于部分地基钢梁上，再用剩余的地基钢梁通过所述垂直丝杠及所述水平丝杠加固，或直接使用所述垂直丝杠及所述水平丝杠加固；

所述悬吊部包括八块实心铁块，一根钢吊梁，八根垂直支撑丝杠；垂直支撑丝杠通过地基钢梁上翼缘两侧均布孔洞与地基钢梁连接，所述实心铁块通过螺母固定于垂直支撑丝杠上，每两个垂直支撑丝杠固定上下两个实心铁块；上下两个实心铁块中间设置所述钢吊梁；所述钢吊梁每侧用两对上下两个所述实心铁块固定，即每侧四个，共八块所述实心铁块，共八根垂直丝杠；

所述释放部包括一个千斤顶，一个可释放吊钩；所述千斤顶安装于所述钢吊梁上，所述可释放吊钩置于所述千斤顶下；所述可释放吊钩包括一块钢板，一个插销，一个卸扣；所述钢板和所述卸扣由所述插销连接；

所述加载部由中间连接装置和配重箱组成；所述中间连接装置包括一U形件，一根水平螺栓，四根垂直螺栓，及一T形件；所述U型钢板两侧插入一根水平螺栓，与卸扣连接；所述U型钢板底部通过所述四根垂直螺栓与所述T形件连接；所述配重箱包括箱体与四根水平螺栓；所述箱体两个相对侧边及底部为钢板，另两个侧边为可拆卸的钢板，通过螺栓与整体连接；底部钢板下有一层井字形垂直钢板，垂直钢板下为一层水平钢板；箱体底部钢板中央有一框型钢柱，框型钢柱两个相对的侧边各有一块钢板连接箱体相对的侧边，框型钢柱上部为一水平钢板，水平钢板上部有一垂直钢板，垂直钢板上由所述四根水平螺栓与所述T形件连接；所述箱体各部位部件均由焊接连接。

进一步，所述地基钢梁上下翼缘两侧有以500mm为间隔的均布孔洞，腹板中间有以500mm为间隔的均布孔洞。

进一步，所述地基钢梁以500mm为间隔设置均布加劲肋。

释放时，从侧边拉脱可释放吊钩的插销即可。原本由千斤顶承受的力便会瞬间转移到构件上。

在上述技术方案基础上，所有用丝杠连接的部分均由连接面上下两个螺母固定。

本说明书提供三个具体的实施例，但实际情况中可以使用但不仅限于以下三种情况，可变部分为地基梁组合方式以及悬吊部和悬吊部、释放部、加载部的位置。一般性的规则为：地基钢梁组合方式为，先使试验所需锚固的部分锚固于部分地基钢梁上，再用剩余的地基钢梁通过垂直丝杠或水平丝杠加固，以可满足实验地基刚度需求为标准；悬吊部、释放部、加载部的位置确定方法为，根据具体试验，先确定试件在地基上的位置，再确定试件需要加载的位置，根据需要加载的位置确定加载部的位置，加载部上面即为释放部位置，释放部上部即为悬吊部，从而确定悬吊部位置，从而确定悬吊部在地基部的位置。

本发明的优点如下：

一、可实现多种组合，方便实用。可以实现在尺度内的各种实验地基锚固的需求。

二、可以拆卸，方便组装运输。

三、可以在室外进行试验，对场地要求低。

四、可以实现瞬间加载，且可提供接近实际结构的荷载作用。

五、可以进行破坏性强的实验。

附图说明

图1为本发明实施例1的装置结构示意图；

图2为本发明实施例1的地基部结构示意图；

图3为本发明的悬吊部结构示意图；

图4为本发明的释放部结构示意图；

图5为本发明的加载部结构示意图；

图6为本发明实施例1的实验结构示意图；

图7为本发明实施例2的实验结构示意图；

图8为本发明实施例3的实验结构示意图。

图中代码说明

0-1——地基部 0-2——悬吊部

0-3——释放部 0-4——加载部

1——第一长地基钢梁

2——第二长地基钢梁 3——有额外加劲肋的短地基钢梁A

4——有额外加劲肋的短地基钢梁B

5——无额外加劲肋的短地基钢梁A

6——无额外加劲肋的短地基钢梁B 7——垂直丝杠

8——水平丝杠 9——预定承载位置

10——额外加劲肋 11——均布加劲肋

12——均布孔洞 13——垂直支撑丝杠

14——实心钢块 15——钢吊梁

16——千斤顶 17——钢板

18——插销 19——卸扣

20——U形件 21——水平螺栓

22——四根垂直螺栓 23——T形件

24——相对侧边钢板 25——可拆卸钢板

26——底部钢板 27——框型钢柱

28——垂直钢板 29——底部水平钢板

30——井字形垂直钢板

具体实施方式

实施例1：

如图6所示，一种钢框架连续倒塌动力试验置，进行的实验为板柱子结构实验。地基部不包含无额外加劲肋的短地基钢梁6。安装时，先将垂直丝杠7固定在吊起的地基钢梁1、2、5相应需要的位置，然后将地基钢梁1、2、5摆放在试验场地，在地基钢梁1、2、5上部吊装上地基钢梁3、4，并用垂直丝杠7固定。在地基钢梁侧边安装水平丝杠8。将试件吊装至地基部0-1，并用垂直丝杠7固定。将垂直支撑丝杠13安装至预定承载位置9，拧入螺母至垂直支撑丝杠13预定的位置，先吊装所有下部的实心钢块14，将钢吊梁15吊装至下部实心钢块14上，再将所有上部的实心钢块14吊装至钢吊梁15上。千斤顶16安装于钢吊梁15下部，千斤顶16下部安装钢板17，钢板17上插入插销18的同时插上卸扣19。U形件20安装于卸扣19下，并用水平螺栓21固定，U形件20下端用4根垂直螺栓22穿过试件与试件下方的T形件23固定。此时千斤顶上拉使T形件23与试件表面紧密接触，再将配重箱上的垂直钢板28用螺栓连接于T形件23上。

此时拉脱插销18即可释放配重箱，完成加载过程。

实施例2：

如图7所示，一种钢框架连续倒塌动力试验置，进行的实验为板柱子结构实验。地基部不包含水平丝杠8。安装时，先将垂直丝杠7固定在吊起的地基钢梁3、4、5、6相应需要的位置，然后将地基钢梁3、4、5、6摆放在试验场地，在地基钢梁3、4、5、6上部吊装上地基钢梁1、2，并用垂直丝杠7固定。将试件吊装至地基部0-1，并用垂直丝杠7固定。将垂直支撑丝杠13安装至预定承载位置9，拧入螺母至垂直支撑丝杠13预定的位置，先吊装所有下部的实心钢块14，将钢吊梁15吊装至下部实心钢块14上，再将所有上部的实心钢块14吊装至钢吊梁15上。千斤顶16安装于钢吊梁15下部，千斤顶16下部安装钢板17，钢板17上插入插销18的同时插上卸扣19。U形件20安装于卸扣19下，并用水平螺栓21固定，U形件20下端用4根垂直螺栓22穿过试件与试件下方的T形件23固定。此时千斤顶上拉使T形件23与试件表面紧密接触，再将配重箱上的垂直钢板28用螺栓连接于T形件23上。

此时拉脱插销18即可释放配重箱，完成加载过程。

实施例3：

如图8所示，一种钢框架连续倒塌动力试验置，进行的实验为板柱子结构实验。地基部不包含无额外加劲肋的短地基钢梁5、6。安装时，先将垂直丝杠7固定在吊起的地基钢梁1、2、3、4相应需要的位置，然后将地基钢梁1、2、3、4摆放在试验场地，在地基钢梁1、2、3、4侧边安装水平丝杠8。将试件吊装至地基部0-1，并用垂直丝杠7固定。将垂直支撑丝杠13安装至预定承载位置9，拧入螺母至垂直支撑丝杠13预定的位置，先吊装所有下部的实心钢块14，将钢吊梁15吊装至下部实心钢块14上，再将所有上部的实心钢块14吊装至钢吊梁15上。千斤顶16安装于钢吊梁15下部，千斤顶16下部安装钢板17，钢板17上插入插销18的同时插上卸扣19。U形件20安装于卸扣19下，并用水平螺栓21固定，U形件20下端用4根垂直螺栓22穿过试件与试件下方的T形件23固定。此时千斤顶上拉使T形件23与试件表面紧密接触，再将配重箱上的垂直钢板28用螺栓连接于T形件23上。

此时拉脱插销18即可释放配重箱，完成加载过程。