一种用于工业建筑的楼板结构抗冲击性能试验装置和测试方法
【专利摘要】一种用于工业建筑的楼板结构抗冲击性能试验装置和测试方法，属建筑工程技术领域，本发明根据工业厂房楼板的特性，取其局部进行落锤冲击试验，试验装置由钢板、楼板、减震层、弹簧支座和作动器五部分组成。其中，弹簧支座用于模拟厂房楼板周边结构对楼板的水平约束，钢板和滑动钢球用于确保试件在平面内发生移动，作动器用于固定试件，通过开展落锤试验来测量减震材料的减震效果，通过传感器进行数据采集并进行分析。本发明具有实质性特点和显著性进步，构造合理，测试方便，大大简化了大型工业厂房楼板振动测试方法。
【专利说明】
一种用于工业建筑的楼板结构抗冲击性能试验装置和测试方法
技术领域
[0001 ]本发明属建筑工程技术领域，具体涉及工业建筑楼板抗冲击性能试验测试，也可用于核电站乏燃料厂房楼板坠落冲击试验
【背景技术】
[0002]工业厂房及核电站经常进行大吨位的吊装运输，在重物的吊装运输中，有可能发生坠落事故，尤其是在核电站乏燃料厂房中，乏燃料容器重达百吨以上，一旦坠落，将对厂房楼板造成非常大的冲击，并可能威胁到反应堆的安全，甚至有可能造成核泄漏，因此，对工业厂房楼板进行冲击减震测试就变得尤为重要。一般工业厂房面积较大，对其进行原型冲击测试变得很不现实，因此，须取出厂房楼板中的一部分进行测试，并合理考虑楼板的边界条件。竖向冲击作用下，远距离出水平振动也比较强烈，因此，需考虑局部楼板冲击作用下如何产生水平移动问题。
【发明内容】
[0003]本发明是在原型建筑厂房楼板面积过大无法进行冲击性能测试的背景下，提出一种用于工业建筑的楼板结构抗冲击性能试验装置和测试方法，采用固定约束和弹性约束来测试冲击作用下局部结构的破坏和冲击对周边结构产生的动力效应。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]—种用于工业建筑的楼板结构抗冲击性能试验装置和测试方法，包括钢板、钢球、楼板、减震层、作动器、弹簧，其特征在于:楼板置于带钢球的钢板上，弹簧与作动器相连来固定楼板，楼板上方放置减震层来进行落锤冲击试验。其中，钢球凸起在钢板上，与钢板成为一个整体，且钢球表面需足够光滑。所述的抗冲击性能试验装置，楼板置于钢球上，保证楼板在竖向落锤冲击作用下可以测得水平位移及加速度，钢板与基础固定，保证钢板在试验过程中不发生相对滑动。
[0006]所述的建筑楼板结构抗冲击性能试验装置，作用器与弹簧相连，每个方向各放置一个，作动器用于固定楼板，弹簧用于模拟楼板周边结构对待撞楼板的水平约束作用。
[0007]试验开始前通过作动器施压一定的初始荷载F(F= aFo，α是荷载折减系数，根据试算取值，保证弹簧在试验中不发生屈服，Fo是试验试件轴向压缩时的屈服压力)。
[0008]楼板四边用应变片测量水平和竖向的应变；四周分别布置水平和竖向加速度传感器用于测量楼板的动力响应;四周分别布置位移传感器测量楼板的水平位移。
[0009]本发明的优点是:构造简单，测试方便，充分考虑原型各种因素，且装置较小，所用试验场地及器材均较少，可对大型工业建筑楼板进行振动冲击试验。
【附图说明】
[0010]图1工业建筑的楼板结构抗冲击性能试验装置示意图。[0011 ]图中:1、钢板，2、钢球，3、楼板，4、减震层，5、作动器，6、弹簧。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图对本发明做进一步说明:
[0013]如图1所示，一种用于工业建筑的楼板结构抗冲击性能试验装置，包括钢板(I)、钢球(2)、楼板(3)、减震层(4)、作动器(5)、弹簧(6)，其特征在于:楼板(3)置于带钢球(2)的钢板(I)上，弹簧(6)与作动器(5)相连以固定楼板(3)上方放置的减震层(4)进行落锤冲击试验。
[0014]钢球(2)凸起于钢板(I)上，钢球(2)与钢板(I)为一整体，且钢球(2)表面光滑。
[0015]楼板(3)置于钢球(2)上，保证楼板(3)在竖向冲击作用下可以测得水平位移及加速度。
[0016]钢板(I)与基础固定，保证钢板(I)在试验过程中不发生相对滑动。
[0017]作动器(5)与弹簧(6)相连，沿减震层(4)的四个方向各放置一个，其中，作动器(5)用于固定楼板，弹簧(6)用于模拟楼板周边结构对待撞楼板的水平约束作用。
[0018]试验开始前通过作动器(5)施压一定的初始荷载F，F= aFo，a是荷载折减系数，根据试算取值，保证弹簧在试验中不发生屈服，Fo是试验试件轴向压缩时的屈服压力。
[0019]楼板(3)四边用应变片测量水平的应变和竖向的应变;楼板(3)四周分别布置水平和竖向加速度传感器，用于测量楼板楼板(3)的动力响应；四周分别布置位移传感器测量楼板楼板(3)的水平位移。
[0020]本发明的一种用于工业建筑的楼板结构抗冲击性能试验装置具体实施方法如下:[0021 ]将钢球嵌入在钢板上，使钢板与钢球融合成为一个整体，钢球进行抛光，保证钢球表面足够光滑，最大限度减小摩擦，将钢板用螺栓或焊接与固定装置相连，保证钢板在试验过程中不发生相对滑动，楼板置于钢球上，采用硬接触，不需要进行特殊的固定，减震层放置于楼板上，间隙可用发泡胶填充，弹簧同作动器相连，分别放置于四边中点，其中，弹簧刚度K可通过数值分析得到，然后由厂家制作特定的作动器，弹簧刚度K在数值分析中的求解过程为:首先将待研究的局部结构从核电厂整体模型中删除，然后依次在四个边的方向逐级施加位移荷载D，从而得到反力F，最后画出力-位移关系，即得弹簧刚度。楼板四边用应变片测量水平和竖向的应变；四周分别布置水平和竖向加速度传感器用于测量楼板的动力响应；四周分别布置位移传感器测量楼板的水平位移，传感器分别与采集设备相连。调整落锤下落高度，对楼板进行冲击试验，纪录一个冲击过程中的时程曲线，通过调整落锤高度，减震层厚度，以及变换边界条件来得到各个参数变化对楼板冲击的影响，在此基础上提出简化冲击力时程曲线。
【主权项】
1.一种用于工业建筑的楼板结构抗冲击性能试验装置，包括钢板(I)、钢球(2)、楼板(3)、减震层(4)、作动器(5)、弹簧(6)，其特征在于:楼板(3)置于带钢球(2)的钢板(I)上，弹簧(6)与作动器(5)相连以固定楼板(3)上方放置的减震层(4)进行落锤冲击试验。2.根据权利要求1所述的一种工业建筑楼板结构抗冲击性能试验装置，其特征在于:钢球(2)凸起于钢板(I)上，钢球(2)与钢板(I)为一整体，且钢球(2)表面光滑。3.根据权利要求1所述的一种工业建筑楼板结构抗冲击性能试验装置，其特征在于:楼板(3)置于钢球(2)上，保证楼板(3)在竖向冲击作用下可以测得水平位移及加速度。4.根据权利要求1所述的一种工业建筑楼板结构抗冲击性能试验装置，其特征在于:钢板(I)与基础固定，保证钢板(I)在试验过程中不发生相对滑动。5.根据权利要求1所述的一种工业建筑楼板结构抗冲击性能试验装置，其特征在于:作动器(5)与弹簧(6)相连，沿减震层(4)的四个方向各放置一个，其中，作动器(5)用于固定楼板，弹簧(6)用于模拟楼板周边结构对待撞楼板的水平约束作用。6.利用权利要求1所述装置进行的一种工业建筑楼板结构抗冲击性能测试方法，其特征在于:试验开始前通过作动器(5)施压一定的初始荷载F，F = CxFo，α是荷载折减系数，根据试算取值，保证弹簧在试验中不发生屈服，Fo是试验试件轴向压缩时的屈服压力。7.根据权利要求6所述的一种工业建筑楼板结构抗冲击性能测试方法，其特征在于:楼板(3)四边用应变片测量水平的应变和竖向的应变;楼板(3)四周分别布置水平和竖向加速度传感器，用于测量楼板楼板(3)的动力响应；四周分别布置位移传感器测量楼板楼板(3)的水平位移。8.根据权利要求6所述的一种工业建筑楼板结构抗冲击性能测试方法，其特征在于:将钢球嵌入在钢板上，使钢板与钢球融合成为一个整体，钢球进行抛光，保证钢球表面足够光滑，最大限度减小摩擦，将钢板用螺栓或焊接与固定装置相连，保证钢板在试验过程中不发生相对滑动，楼板置于钢球上，采用硬接触，不需要进行特殊的固定，减震层放置于楼板上，间隙可用发泡胶填充，弹簧同作动器相连，分别放置于四边中点，其中，弹簧刚度K可通过数值分析得到，然后由厂家制作特定的作动器，弹簧刚度K在数值分析中的求解过程为:首先将待研究的局部结构从核电厂整体模型中删除，然后依次在四个边的方向逐级施加位移荷载D，从而得到反力F，最后画出力-位移关系，即得弹簧刚度;楼板四边用应变片测量水平和竖向的应变；四周分别布置水平和竖向加速度传感器用于测量楼板的动力响应；四周分别布置位移传感器测量楼板的水平位移，传感器分别与采集设备相连;调整落锤下落高度，对楼板进行冲击试验，纪录一个冲击过程中的时程曲线，通过调整落锤高度，减震层厚度，以及变换边界条件来得到各个参数变化对楼板冲击的影响，在此基础上提出简化冲击力时程曲线。
【文档编号】G01N3/30GK105865944SQ201610231848
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】张学明, 闫维明, 李易, 陈适才, 宋林琳, 戴颖楠
【申请人】北京工业大学