建筑幕墙的层间变形性能检测系统及控制方法与流程

文档序号:25998251发布日期:2021-07-23 21:13阅读:1379来源:国知局
建筑幕墙的层间变形性能检测系统及控制方法与流程

本发明涉及建筑幕墙工程技术领域,尤其是一种建筑幕墙的层间变形性能检测系统及控制方法。



背景技术:

在抗震设防地区,建筑幕墙应能满足所在地抗震设防烈度的要求,幕墙的层间变形性能就是在建筑主体结构发生反复层间变形位移时,幕墙保持其自身及与主体连接部位不发生损坏及功能障碍的能力,在幕墙层间变形性能检测时,幕墙试验样品在设计试验峰值加速度的循环作用下,不应发生破坏。在幕墙层间变形检测过程中,目前是通过指针式位移计测量层间变形位移量,试验员观察位移数据,手动操作加载装置,使得幕墙层间变形性能检测存在位移循环周期长与位移精度低的问题,因而难以满足检测规范要求。



技术实现要素:

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种建筑幕墙的层间变形性能检测系统及控制方法,能够缩短循环周期和提高位移精度。

根据本发明第一方面实施例的一种建筑幕墙的层间变形性能检测系统,包括位移传感器、千斤顶油缸和液压装置,所述位移传感器和所述千斤顶油缸安装于幕墙层梁上;所述液压装置包括电气控制柜、油泵、电机和油箱;所述电气控制柜上设有主控制器;所述主控制器分别与所述位移传感器、所述电机和上位机交互;所述油泵与所述电机连接;所述油箱上设有多路阀,所述油箱与所述油泵连接且通过液压管路连接千斤顶油缸;当所述检测系统处于工作状态,所述位移传感器用于实时检测所述千斤顶油缸的位移信号;所述主控制器用于实时接收所述位移信号和所述多路阀发送的油阀信号,并根据所述位移信号,通过调节油阀开度控制所述千斤顶油缸对幕墙层梁的作用力。

根据本发明实施例的一种建筑幕墙的层间变形性能检测系统,至少具有如下有益效果:

本实施例通过在检测系统中增设位移传感器、千斤顶油缸和液压装置,同时在液压装置上设置电气控制柜、油泵、电机和油箱,电气控制柜上增设主控制器,并将位移传感器和千斤顶油缸安装于幕墙层梁上,电气控制柜分别与位移传感器、电机和上位机交互;油泵与电机连接;油箱上增设多路阀,油箱与油泵连接且通过液压管路连接千斤顶油缸,使得检测过程中,位移传感器实时检测所述千斤顶油缸的位移信号;主控制器实时接收位移信号和多路阀发送的油阀信号,并根据位移信号调节油阀开度以控制千斤顶油缸对幕墙层梁的作用力,使得各油缸作用点的位移同步,实现幕墙层梁整体平移,整个测试过程无需试验员观察位移数据,以及手动操作加载装置,从而缩短循环周期和提高位移精度,以满足检测规范要求。

根据本发明的一些实施例,所述电气控制柜包括控制柜面板,所述主控制器设置于所述控制柜面板内,所述主控制器上设有第一接线端子排和第二接线端子排;所述第一接线端子排与所述千斤顶油缸的控制线连接;所述第二接线端子排连接所述位移传感器。

根据本发明的一些实施例,所述检测系统还包括散热器,所述散热器用于在所述检测系统工作时,为检测系统内的元器件进行散热操作。

根据本发明的一些实施例,所述检测系统还包括温度传感器;所述温度传感器安装于所述散热器与所述油箱之间,且与所述电气控制柜连接。

根据本发明的一些实施例,所述散热器为吸风冷却式散热器。

根据本发明的一些实施例,所述油箱上还设有油压传感器,所述油压传感器用于检测所述多路阀的进油压力。

根据本发明的一些实施例,所述多路阀为负载敏感式电比例多路阀。

根据本发明的一些实施例,检测系统还包括平衡阀,所述平衡阀设置于所述千斤顶油缸上,用于平衡千斤顶油缸王府运动过程中的负载。

根据本发明的一些实施例,所述千斤顶油缸为推拉双向作用形式的油缸。

根据本发明第二方面实施例的一种建筑幕墙的层间变形性能检测的控制方法,包括以下步骤:

将第一方面实施例所述的建筑幕墙的层间变形性能检测系统安装于幕墙试件上;

获取上位机发送的控制信号;

根据所述控制信号控制所述层间变形性能检测系统的工作状态;

获取传感器采集的实时数据;

根据所述实时数据调整所述层间变形性能检测系统的工作状态。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明,其中:

图1为本发明实施例的一种建筑幕墙的层间变形性能检测系统的结构示意图;

图2为本发明实施例的一种建筑幕墙的层间变形性能检测系统的原理图;

图3为一种具体实施例的检测系统内预设的程序流程图;

图4为一种具体实施例的图3所示流程图的实验动作图;

图5为本发明实施例的一种建筑幕墙的层间变形性能检测的控制方法流程图。

附图标记:101-电机;103-油泵;104-吸油过滤器;105-高压过滤器;106-压力表;107-压力传感器;108-psl多路阀;109-千斤顶油缸;110-平衡阀;111-快速接头;113-散热器;115-油温传感器;116-空滤;117-液位液温计;118-油箱;119-电气控制柜;120-底座;121-液压管路;123-位移传感器;124-上位机;125-幕墙试件;126-幕墙层梁。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,若干的含义是一个以上,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在建筑幕墙的层间变形性能检测中,主要包括连续平行四边形法与对称变形法两种检测方法,主要是通过静力加载装置,模拟主体结构受地震、风荷载等作用时产生的三维x轴方向、y轴方向、z轴方向或组合位移变形,使幕墙试件产生低周期往复运动,即幕墙试件在三维空间内,从原点o位开始,沿各轴正方向移动至限值,然后反向沿各轴负方向移动至原点0位,继续移动至负向限值,然后反向沿正方向移动至原点0位,此为一个周期,以检测幕墙对层间变形的承受能力。由于目前的检测装置需要观察员观察位移数据,手动操作加载装置,从而导致检测过程中存在位移周期长和位移精度低的问题。

基于此,本发明实施例提供了一种建筑幕墙的层间变形性能检测系统,在检测过程中,由液压泵输出各千斤顶油缸的总油压,通过多片负载敏感式电比例多路阀分散到各油缸,分别驱动多个油缸,多路阀的各路阀门根据对应的传感器位移信号,调节对应油缸的进油量控制油缸作用力。同时设定位移限值,该位移限值为幕墙层间周期运动的最大值位移,通过实际位移与设定位移限值相比较采取油路阀门的开合动作,小于限值则保持开启状态,等于限值则使油路换向,使油缸沿反方向移动。另一方面,对各路油缸的位移量进行比较,移动相对快的油缸,则阀门开口调小,进油量少,油缸移动减慢,反之,移动相对慢的油缸,则阀门开口调大,进油量多,油缸移动加快,由此保证各油缸移动的同步性,使得幕墙层梁的各作用点的位移同步,达到幕墙整层平移的目的。

本实施例实质上是驱动幕墙层梁的加载控制,通过检测系统内设程序接收位移信号,并发出动作指令,分配合理的油路流量来控制其中若干千斤顶进行同步往复加载运动,通过终端被加载幕墙层梁的位移传感器反馈的信号来判断千斤顶的同步误差,通过电比例阀口的开度调节流量来纠正误差进而保证同步。从而完成建筑幕墙层间变形性能的自动检测,无需人工手动加载,消除人为操作误差,结果更加直观准确。其中,如图3所示,检测系统内设程序步骤如下:

步骤一、初始状态下,当前标准值为0,当输入设定值为+8,1秒时算法修改当前标准值为+8,控制器算法判断当前标准值-当前位移值>0,油缸油杆向前推进,直至逼近位移当前位移值;

步骤二、当算法判断当前标准值-当前位移值=0,回油口进油,3s时修改当前标准值为-8,控制器算法判断当前标准值-当前位移值<0,油缸油杆向后退回,直至位移逼近当前标准值;

步骤三、当算法判断当前标准值-当前位移值=0,进油口进油,5s时修改当前标准值为0,控制器算法判断当前标准值-当前位移值>0,油缸油杆向前推进,直至位移逼近当前标准值;

步骤四、算法将当前位移值0—8—-8—0过程再循环2次,判断试验前,是否在算法内清零9次,是则输入中断信号,实验停止。其中实验动作如图4所示,实线为实际位移值。

具体地,参照图1和图2,检测系统包括位移传感器123、千斤顶油缸109和液压装置,位移传感器123和千斤顶油缸109安装于幕墙层梁126上,幕墙层梁126与幕墙试件125链接。位移传感器用于实时检测千斤顶油缸的位移信号。液压装置由电气控制柜119、电机101、油泵103、油箱118、过滤器、负载敏感式电比例多路阀(psl)108、油压传感器、散热器113、温度传感器115、平衡阀110、快速接头111及液压管路121和底座120组成。电气控制柜119分别与位移传感器123、电机101和上位机124交互;油泵103与电机101连接;油箱118上设有多路阀108,油箱118与油泵103连接且通过液压管路121连接千斤顶油缸109。

上位机包含位移信号接收、显示与动作指令输出,以及控制程序。

电气控制柜由主控制器、电源模块、空气开关、位移计、接触器、热继电器、继电器和控制柜面板等模块组成,接受传感器信号,传递到上位机,并接收控制信号,发出控制指令。

主控制器设置有第一接线端子排和第二接线端子排,第一接线端子排连接各千斤顶油缸控制线、输出急停控制信号与手动控制的急停信号输入、后退信号输入、前进信号输入以及各千斤顶油缸的选择信号输入。第二接线端子排连接各位移传感器信号输入、rs232通讯、温度传感器信号输入、传感器供电、压力传感器信号输入、手动控制的接遥控接收机接线束。

电源模块为电气系统电源模块,其由两台开关电源组成,一台开关电源为系统主控制器、各个位移计、液压系统负载敏感电比例多路阀、换向阀等供电。另一台开关电源作为液压系统散热器的专用电源,实现大功率的散热器独立供电,减少散热器启停对主控制器及位移计等部件运行性能的影响。

位移传感器123是检测系统的重要部件,用于检测系统的各千斤顶油缸的实时位移,为主控制器提供实时、稳定、可靠的千斤顶位移信号。

控制柜面板包含按钮、位移计接口与控制电缆接口。具体地,按钮由电源开关、急停、电机启动、电机停止、散热器启动、散热器停止、加载回路启动六个按钮组成。急停:如出现紧急情况,按下急停按钮则装置停止运转,蜂鸣器发出报警音,警示灯闪亮。如果出现急停情况后,必须第一时间关闭装置电源。

电源开关按钮为自锁带灯按钮,按下检测系统通电,按钮上自带的电源指示灯点亮,系统的主控制器、位移计的部件处于待机状态。再次按下电源开关按钮,系统断电,电源指示灯熄灭。电机启动按钮为复位带灯按钮,在动力电机处于许可启动的情况下,按下电机启动按钮,则动力电机开始运行。按钮上自带的动力电机运行指示灯点亮。电机停止按钮为复位按钮,按下电机停止运行。散热器启动为复位带灯按钮,在液压系统散热器处于许可启动的情况下,按下散热器启动按钮,则液压系统散热器开始运行。按钮上自带的散热器运行指示灯点亮。散热器停止按钮为复位按钮,按下该按钮,则液压系统的散热器停止运行。加载回路启停按钮为自锁带灯按钮,第一次按下时,开启加载回路,按钮上自带的加载回路启动指示灯点亮。再次按下该按钮,则加载回路停止,指示灯熄灭。“加载回路启停”按钮的作用,是控制液压系统在做工回路与冷却回路间的切换,如果液压系统油温过高(超过70℃时,系统将会自动报警停机),按动“加载回路启停”按钮,将装置液压系统切换到冷却回路,使得液压系统只冷却但不做功,起到液压油加速降温的效果。

电机转动为油泵提供动力,功率满足使用要求,采用卧式安装。具体是根据幕墙层间变形检测的多个千斤顶油缸同时作用的负载进行计算需提供的动力大小。

油泵对油做功提供需要的油压,油泵带恒功率及恒压控制,不带电比例排量控制,默认最大排量,与psl多路阀组成负流量控制系统,通过电机法兰及联轴器与电机连接。

液压油箱为液压油存储装置,是油路循环的起点,也是终点。采用长方体形,侧面底部设置出油口和回油口,顶面设置加油口,正面设置清理窗口,正面还设置液位计,用于观察油箱液位,液位过低时需及时补充液压油。

过滤器为检测系统提供清洁的液压油,包括吸油过滤器104与高压过滤器105,吸油过滤器104用于保护油泵,保证吸入的油液清洁,安装在油泵与油箱之间。高压过滤器105安装在油泵的出油管上,用于保护后面的负载敏感型电比例多路阀,防止油液变脏导致的阀芯发卡,高压过滤器带压差发讯器,当过滤器堵塞时发出报警信号,提示及时更换滤芯。

空滤116为油箱的附件,设置在油箱的加油口,保证加入液压油的清洁。

液位液温计117用于观察油箱液位,液位过低时需及时补充液压油。

压力表106用于直观显示油泵后的油压,采用指针式表盘压力表。

压力传感器107用于监控系统压力,设置在油泵103与psl多路阀108间的油路上,压力值通过数据线传输至系统电气控制柜内的面板上与计算机软件界面上,发生超压现象时,可进行报警并停机。检测人员也可根据油压判断系统运行状态。

多路阀为负载敏感式电比例多路阀,具体地,负载敏感式电比例多路阀为负载敏感型psl电比例多路阀;操作片为7片,通过电比例信号控制阀芯开度,进而可控制进入到千斤顶油缸的流量,同时带手动操作功能,便于现场调试;每片带压力补偿阀,可补偿千斤顶的负载差异,即在千斤顶的负载有较大差异时,也能保证同步;头片含主溢流阀、三通流量阀及旁通电磁阀,通过上述阀的组合可实现电磁卸荷功能,即失电卸荷、得电加载,以保证系统的安全,空载卸荷功能及千斤顶总流量按需调节的功能。多路阀进油口接高压过滤器,各片出油口接相应的千斤顶油缸,各片电信号接口连接相应的位移传感器通道。

油压传感器监测负载敏感式电比例多路阀的进油压力,将压力显示在电气控制柜内的面板与上位机电脑上,发生超压现象时,可进行报警并停机。

散热器113为系统液压油降温,采用吸风冷却式,过流量、散热功率满足使用要求,24v直流电机驱动,安装在油箱上。

温度传感器监测系统液压油温度,安装在散热器与油箱连接处,将温度显示在电气控制柜内的面板与上位机电脑上,发生超温现象时,可进行报警并停机。

千斤顶油缸采用推拉双向作用形式,按照行程与加载力不同,具体地,改变油缸直径与长度尺寸,设置不同吨位油缸,分为千斤顶a:加载力200kn,油缸行程200mm;千斤顶b:加载力200kn,油缸行程150mm。千斤顶设置推作用的油管接口与拉作用的油管接口,接口与平衡阀连接。

检测系统上还设有平衡阀,平衡阀是为了平衡千斤顶往复运动过程中的负负载,平衡阀设置在千斤顶上,由钢提手防护,平衡阀上设置双向作用的油管快速接头。油管快速接头包含公件与母件,设置在油管两端,进行公母插接,可以高压密封,快速接头在插入时油路导通,在拔出时封堵。油管两端为母件,一端与平衡阀上的公件插接,另一端与负载敏感式电比例多路阀的相应片的出油口公件插接。

液压管路为耐高压橡胶管,两端与各部件连接,或扣压标准快速接头,配套安装快速接头。

底座为整套系统安装固定座,集各部件于一体,由型钢焊接而成,带轮子与扶手,可推动。

基于上述实施例的检测系统,如图5所示,本发明实施例还提供了一种建筑幕墙的层间变形性能检测的控制方法。在实施过程中,包括以下步骤:

s510、将图1所示的建筑幕墙的层间变形性能检测系统安装于幕墙试件上;

s520、获取上位机发送的控制信号;

s530、根据控制信号控制所述层间变形性能检测系统的工作状态;

s540、获取传感器采集的实时数据;

s550、根据实时数据调整所述层间变形性能检测系统的工作状态。

本实施例能实现层间变性性能的自动检测。

具体地,在完成上述系统的安装后,进行油路、线路连接,并检测部件是否完整,线路是否畅通。检测系统接通电源,空载调试,负载试运行。对于千斤顶油管与位移传感器的安装。将若干个千斤顶油缸9或千斤顶油缸10安装于幕墙试件25的活动层梁上,开启检测系统,需要手动操作拨动psl多路阀,使得相应的千斤顶油缸的顶端在行程中间位置时进行安装,固定在幕墙的活动层梁上,此时油缸的底端固定在不动的结构上。同时,安装与千斤顶等数量的位移传感器于层梁相应位置处;使用位移计电缆将位移传感器与电气控制柜连接起来。同时使用通讯电缆将上位机与电气控制柜连接起来,打开上位机的软件,若电气控制柜的监测数据能传递到上位机上,则连接成功;至此整个液压系统的电路连接已完成。

接着正式检测前系统检测,需要操作员a位于系统的电气控制柜处,完成液压控制系统的开机前检测,检测包括:上位机是否已连接上电气控制柜并能够进行读数、按下散热器启动按钮散热器能够正常启动、按下电机启动按钮电机进入到待机状态并伴有电机轴旋转响声、在油管导通状态时要确保电机、散热器、加载回路为正常开启状态。同时操作员b位于检测系统的幕墙试件处,观察千斤顶的运行状态;操作员a在上位机软件中设置幕墙层间变形性能指标,并进行位移清零,实验前的所有准备工作完成。

然后进行检测,操作员b与操作员a使用通讯设备相互沟通,观测千斤顶与试件的检测状态。操作员a开启电机、散热器、加载回路,进行检测操作。

本实施例提供两种层间变形检测的操作方法:

第一种手动操作:操作员a根据实验要求与pc端上位机软件数据控制千斤顶活动,可采用手动控制负载敏感型电比例多路阀或遥控器控制两种方法,按照零—正—零—负—零顺序完成一个循环,连续完成三个循环之后将千斤顶位移归零,在加载回路未导通的情况下手动上下操作负载敏感型电比例多路阀,进行油管泄压。

第二种自动控制操作:操作员a在上位机软件中点击自动控制功能,上位机可按照位移计位移数据与设置变形指标的差值,由上位机软件内部算法进行算法计算,电脑输出差值信号,主控制器进行千斤顶的顶出与收缩控制操作,按照零—正—零—负—零顺序完成一个循环,连续完成三个循环之后将千斤顶位移归零,操作员a在上位机点击实验结束,在负载回路未导通的情况下手动上下操作负载敏感型电比例多路阀,进行油管泄压;至此层间位移实验做完。

在检测结束后,拆卸千斤顶油缸管路与位移计线路,在拔出油管两端的快速接头操作前,都要用检测系统对管道内的压力进行泄压。泄压的方法是:上下搬动负载敏感型电比例多路阀的操作手柄,使得存储在负载敏感型电比例多路阀阀体内的液压油回流到液压油箱。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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