一种抗震性能试验柔性简便加载装置的制作方法

本实用新型属于抗震试验装置领域，具体是涉及一种抗震性能试验柔性简便加载装置。

背景技术：

随着经济的不断发展，我国建筑业也获得了高速的发展。建筑结构应用也在不断的发展变化，主要有砌体结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构、框架-核心筒结构等。如今，国家在大力推进工业化建筑的发展，非结构构件对主体结构的性能影响都需要作一定量的性能研究。我国是地震灾害多发的国家，为了保证生命财产安全，新建建筑需满足很好的抗震性能要求。为此需要对相应的结构进行抗震性能试验以探索和研究该结构的抗震性能，为建筑提出能够满足抗震性能的设计方法。为了统一建筑抗震试验方法，确保抗震试验质量，制定了《建筑抗震试验方法规程》JGJ101-96。根据该规程：试件需要通过加载器施加竖向荷载，须在门架与加载器之间设置滚动导轨，来满足试件由于发生较大位移时，施加竖向荷载的加载器与试件的相对位置未发生变化。但是在进行抗震性能试验时，对于较大的门架与加载梁安装相当繁琐，另外，往往因为实验室条件的限制，很难在千斤顶与加载梁之间设置滚动导轨，难以保证施加竖向荷载的加载器在试件发生位移时其相对位置未发生变化，从而影响试验结果。

为了解决以上问题，开发出满足抗震性能试验要求、保证试验结果准确性的简便加载装置是当下需要解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种抗震性能试验柔性简便加载装置。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种抗震性能试验柔性简便加载装置，包括将试件固定于地梁上的约束单元、对试件施加水平载荷的水平加载单元以及对试件施加垂直载荷的垂直加载单元，所述垂直加载单元包括垂直千斤顶、竖向柔性拉杆以及位于试件上方的反力梁，所述竖向柔性拉杆下端与地梁固定、上端与所述反力梁连接，所述垂直千斤顶固定于所述反力梁底部且向所述试件顶部施加垂直载荷。

进一步的，所述反力梁沿水平方向布置且与所述水平加载单元的施力方向垂直，所述反力梁的两端分别设有所述竖向柔性拉杆，所述垂直千斤顶位于所述反力梁两端的竖向柔性拉杆之间，所述竖向柔性拉杆上端穿过所述反力梁且所述竖向柔性拉杆上端套设有位于所述反力梁上方的限位螺栓。

进一步的，所述水平加载单元包括作动器以及与所述作动器连接为整体的夹持机构，所述作动器安装在反力墙上，所述夹持机构包括一对平行布置的竖直钢板以及水平柔性拉杆，所述试件位于所述竖直钢板之间，所述水平柔性拉杆贯穿并连接所述竖直钢板且所述水平柔性拉杆两端分别设有使所述竖直钢板将所述试件夹持固定住的紧固螺栓，所述作动器通过施加水平载荷于所述竖直钢板的板面上而实现对所述试件的拉压作用。

进一步的，所述约束单元包括垂直约束单元以及水平约束单元，所述垂直约束单元包括将试件的基础底座垂直固定于地梁上的地脚螺栓，所述水平约束单元包括支撑梁、水平千斤顶以及反力座，所述支撑梁一端垂直抵靠在反力墙上、另一端抵靠在所述试件的基础底座上，所述反力座位于所述试件远离所述反力墙的一侧并与地梁固定，所述水平千斤顶安装在所述反力座上且作用于所述试件的基础底座，所述水平千斤顶的作用力方向与所述水平加载单元的施力方向相反且与所述支撑梁的轴向重合。

进一步的，所述试件顶部涂覆有润滑油层。

进一步的，所述反力梁上供所述竖向柔性拉杆穿过的螺栓孔与竖向柔性拉杆之间的间隙处设置有限位部件，所述限位部件将所述间隙填充并使得所述竖向柔性拉杆的杆身与螺栓孔之间紧密配合。

进一步的，所述垂直千斤顶为电动液压千斤顶。

进一步的，所述试件包括两处基础底座，所述水平约束单元还包括卡设在所述基础底座中间的水平支撑杆，所述水平支撑杆与所述支撑梁的轴向重合。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的创造性在于所述竖向柔性拉杆选择细长且具有一定挠性的杆件，该杆件越细长其柔性或挠性越大即产生的弯曲度可以越大，至于所述竖向柔性拉杆具体选择多长多细可以根据试验时试件水平位移量来确定。本实用新型所述垂直加载单元中反力梁、竖向柔性拉杆以及垂直千斤顶连接构成整体，当所述试件在水平载荷的作用下发生水平位移变形时，所述竖向柔性拉杆可以产生一定的弯曲度以使得竖向柔性拉杆上端可以同反力梁以及垂直千斤顶一起跟随试件进行水平移动。即本实用新型能够保证试件在水平荷载作用下发生较大水平位移时，竖向加载单元与试件的相对位置不发生变化，并能够很好的满足试验时竖向荷载的加载需要；另外本实用新型垂直加载单元在保证试验结果准确性的前提下，安装更为方便快捷，提高了工作效率，具有良好的经济效果。因此本实用新型对降低劳动强度，提高工作效率，提升科研效率，保证抗震性能试验的准确性具有十分重要的应用意义。

(2)本实用新型所述水平加载单元中作动器用于对试件进行拉压加载过程，另外所述水平加载单元中的水平柔性拉杆同样是由细长且具有一定挠性的杆件构成，当所述作动器施加水平拉力载荷于所述竖直钢板的板面上时，设置于平行布置的竖直钢板之间的水平柔性拉杆能够带动对侧的竖直钢板，将水平拉力均匀的施加在试件两端。即本实用新型能够使水平荷载均匀地施加在试件两端，同时采用水平柔性拉杆在保证试验结果准确性的前提下，安装更为方便快捷，提高了工作效率，具有良好的经济效果。

所述约束单元将所述试件安装固定于地梁上并限制试件在竖直方向以及水平方向的位移以便于进行后续抗震试验过程。

(3)本实用新型还提供了另外一种对试件进行垂直加载的方式，即在所述试件的顶部涂覆一层润滑油，这样试件在水平载荷的作用下进行水平位移变形时，所述垂直千斤顶可以在试件的顶部进行滑移，即垂直加载单元整体相对地梁不移动，在试件水平位移变形很小的情况下，该方式在满足垂直加载单元对试件施加垂直载荷要求的同时对试验结果并无影响。

(4)由于反力梁上供所述竖向柔性拉杆穿过的螺栓孔与竖向柔性拉杆之间存有间隙，所以在进行抗震试验过程中所述垂直千斤顶以及反力梁会因试件发生水平位移而先产生倾斜，而所述竖向柔性拉杆在试件发生水平位移一段距离以后才会产生弯曲从而实现所述竖向加载单元整体跟随试件进行水平移动。所述反力梁先产生倾斜动作时供所述竖向柔性拉杆穿过的螺栓孔的轴向会倾斜且偏移所述竖向柔性拉杆的轴向，从而导致所述反力梁容易在试件产生较大的顶点水平位移时因倾斜角度过大而发生倾覆，因此本实用新型在所述间隙处设置了限位件，该限位件可以是限位圈的形式，只要能使竖向柔性拉杆的杆身与所述螺栓孔紧密配合即可，这样水平加载单元在施加水平载荷且试件发生水平位移时，所述竖向柔性拉杆可以同步产生适应性弯曲动作以确保所述竖向柔性拉杆上端同垂直千斤顶以及反力梁跟随试件一起进行水平位移，并有效防止反力梁发生倾覆。

(5)所述电动液压千斤顶利于竖向荷载大小的精确控制，竖向荷载的大小可以根据抗震性能试验的设计要求确定。

附图说明

图1为本实用新型主视图。

图2为图1的俯视图。

附图中标记的含义如下：

1-反力墙 2-作动器 3-竖直钢板 4-试件 5-水平柔性拉杆

6-限位螺栓 7-反力梁 8-限位部件 9-垂直千斤顶

10-竖向柔性拉杆 11-支撑梁 12-地脚螺栓 13-水平千斤顶

14-反力座 15-水平支撑杆

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型技术方案做出更为具体的说明：

本实用新型包括将试件4固定于地梁上的约束单元、对试件4施加水平载荷的水平加载单元以及对试件4施加垂直载荷的垂直加载单元，所述垂直加载单元包括垂直千斤顶9、竖向柔性拉杆10以及位于试件4上方的反力梁7，所述竖向柔性拉杆10下端与地梁固定、上端与所述反力梁7连接，所述垂直千斤顶9固定于所述反力梁7底部且向所述试件4顶部施加垂直载荷。

所述反力梁7沿水平方向布置且与所述水平加载单元的施力方向垂直，所述反力梁7的两端分别设有所述竖向柔性拉杆10，所述垂直千斤顶9位于所述反力梁7两端的竖向柔性拉杆10之间，所述竖向柔性拉杆10上端穿过所述反力梁7且所述竖向柔性拉杆10上端套设有位于所述反力梁7上方的限位螺栓6。所述反力梁7通常设置一对且沿水平加载方向依次垂直布置，以保证垂直载荷可以均匀施加在所述试件4的顶部。

本实用新型的创造性在于所述竖向柔性拉杆10选择细长且具有一定挠性的杆件，该杆件越细长其柔性或挠性越大即产生的弯曲度可以越大，至于所述竖向柔性拉杆10具体选择多长多细可以根据试验时试件4水平位移量来确定。本实用新型所述垂直加载单元中反力梁7、竖向柔性拉杆10以及垂直千斤顶9连接构成整体，当所述试件4在水平载荷的作用下发生水平位移变形时，所述竖向柔性拉杆10可以产生一定的弯曲度以使得竖向柔性拉杆10上端可以同反力梁7以及垂直千斤顶9一起跟随试件4进行水平移动。即本实用新型能够保证试件4在水平荷载作用下发生较大水平位移时，竖向加载单元与试件4的相对位置不发生变化，并能够很好的满足试验时竖向荷载的加载需要；另外本实用新型垂直加载单元在保证试验结果准确性的前提下，安装更为方便快捷，提高了工作效率，具有良好的经济效果。因此本实用新型对降低劳动强度，提高工作效率，提升科研效率，保证抗震性能试验的准确性具有十分重要的应用意义。

所述水平加载单元包括作动器2以及与所述作动器2连接为整体的夹持机构，所述作动器2安装在反力墙1上，所述夹持机构包括一对平行布置的竖直钢板3以及水平柔性拉杆5，所述试件4位于所述竖直钢板3之间，所述水平柔性拉杆5贯穿并连接所述竖直钢板3且所述水平柔性拉杆5两端分别设有使所述竖直钢板3将所述试件4夹持固定住的紧固螺栓，所述作动器2通过施加水平载荷于所述竖直钢板3的板面上而实现对所述试件4的拉压作用。本实用新型所述水平加载单元中作动器2用于对试件4进行拉压加载过程，另外所述水平加载单元中的水平柔性拉杆5同样是由细长且具有一定挠性的杆件构成，当所述作动器2施加水平拉力载荷于所述竖直钢板3的板面上时，设置于平行布置的竖直钢板之间的水平柔性拉杆5能够带动对侧的竖直钢板3，将水平拉力均匀的施加在试件两端。即本实用新型能够使水平荷载均匀地施加在试件两端，同时采用水平柔性拉杆5在保证试验结果准确性的前提下，安装更为方便快捷，提高了工作效率，具有良好的经济效果。

所述约束单元包括垂直约束单元以及水平约束单元，所述垂直约束单元包括将试件4的基础底座垂直固定于地梁上的地脚螺栓12，所述水平约束单元包括支撑梁11、水平千斤顶13以及反力座14，所述支撑梁11一端垂直抵靠在反力墙1上、另一端抵靠在所述试件4的基础底座上，所述反力座14位于所述试件4远离所述反力墙1的一侧并与地梁固定，所述水平千斤顶13安装在所述反力座14上且作用于所述试件4的基础底座，所述水平千斤顶13的作用力方向与所述水平加载单元的施力方向相反且与所述支撑梁11的轴向重合。所述试件4包括两处基础底座，所述水平约束单元还包括卡设在所述基础底座中间的水平支撑杆15，所述水平支撑杆15与所述支撑梁11的轴向重合。所述约束单元将所述试件4安装固定于地梁上并限制试件4在竖直方向以及水平方向的位移以便于进行后续抗震试验过程。

所述试件4顶部涂覆有润滑油层。即本实用新型还提供了另外一种对试件4进行垂直加载的方式，即在所述试件4的顶部涂覆一层润滑油，这样试件4在水平载荷的作用下进行水平位移变形时，所述垂直千斤顶9可以在试件4的顶部进行滑移，即垂直加载单元整体相对地梁不移动，在试件4水平位移变形很小的情况下，该方式在满足垂直加载单元对试件施加垂直载荷要求的同时对试验结果并无影响。

所述反力梁7上供所述竖向柔性拉杆10穿过的螺栓孔与竖向柔性拉杆10之间的间隙处设置有限位部件8，所述限位部件将所述间隙填充并使得所述竖向柔性拉杆10的杆身与螺栓孔之间紧密配合。由于反力梁7上供所述竖向柔性拉杆10穿过的螺栓孔与竖向柔性拉杆10之间存有间隙，所以在进行抗震试验过程中所述垂直千斤顶9以及反力梁7会因试件4发生水平位移而先产生倾斜，而所述竖向柔性拉杆10在试件4发生水平位移一段距离以后才会产生弯曲从而实现垂直加载单元整体跟随试件进行水平移动。所述反力梁7先产生倾斜动作时供所述竖向柔性拉杆10穿过的螺栓孔的轴向会倾斜且偏移所述竖向柔性拉杆10的轴向，从而导致所述反力梁7容易在试件4产生较大的顶点水平位移时因倾斜角度过大而发生倾覆，因此本实用新型在所述间隙处设置了限位件8，该限位件8可以是限位圈的形式，只要能使竖向柔性拉杆10的杆身与所述螺栓孔紧密配合即可，这样水平加载单元在施加水平载荷且试件4发生水平位移时，所述竖向柔性拉杆10可以同步产生适应性弯曲动作以确保所述竖向柔性拉杆10上端同垂直千斤顶9以及反力梁7跟随试件4一起进行水平位移，并有效防止反力梁7发生倾覆。

所述垂直千斤顶9为电动液压千斤顶。所述电动液压千斤顶利于竖向荷载大小的精确控制，竖向荷载的大小可以根据抗震性能试验的设计要求确定。