建筑物横向冲击均布动荷载动态性能试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于建筑结构力学试验技术领域，特别是一种能够测试建筑物在横向冲击均布动荷载作用下的动力响应特性的动态性能试验装置。
【背景技术】
[0002]由于燃气爆炸、恐怖袭击等偶然性爆炸灾害频繁发生，常常造成建筑物的损坏。探索建筑物在爆炸荷载作用下的动力响应成为研究热点。在常见比例爆距范围，建筑物上的爆炸荷载通常被认为是均布动荷载。由于野外爆炸试验难度大、费用高，业界一直致力于寻找一种在实验室范围内模拟结构上均布动荷载(爆炸)的试验方法。
[0003]目前实验室模拟冲击(爆炸)动荷载的装置主要有:模爆器、爆坑、轻气炮，SHPB和落锤等。模爆器和爆坑试验费用高、危险性大、试验条件苛刻，所需炸药不易获得，且荷载持续时间长于实际情况，与真实情况相关性差。SHPB和轻气炮的试验只能针对材料，无法对结构试件施加荷载。落锤虽然在荷载作用时间和量级上接近爆炸，但是无法实现均布加载，主要应用于结构试件的拟静力加载。
[0004]由于气体具有流动性，把气囊作为分配力媒介能够很好地解决落锤的荷载均布问题。如中国发明专利申请“柱状试件横向动态均布加载试验装置”(申请号:201510837161.0，申请日:2015-11_26)提出一种柱状试件横向动态均布加载试验装置，能实现三种加载方式下的动力响应特性测试，即①构件横向均布冲击荷载加载(模拟横向均布动荷载);②试件进行轴向力加载(模拟长柱受轴压，卧式试验);③试件横向均布力和轴向力同时加载(模拟长柱受均布荷载作用，卧式试验)。该试验装置包括位于所述柱状试件一端的反力墙、置于试件下方且靠近试件两端的二个支座、紧贴试件另一端的钢挡板，还包括锚杆和水平作动器，所述锚杆一端与所述钢挡板垂直固连，另一端固定在所述反力墙的竖向槽道内，所述水平作动器置于所述反力墙与试件之间，其一端固定在反力墙上，另一端顶住试件靠近反力墙的一端，还包括与地基平面垂直的门式导轨、可沿所述门式导轨自由下滑的负重横梁，所述负重横梁下侧中部固连有落锤锤头，在所述试件上部设有水囊，所述水囊上部设有钢质分配梁。
[0005]然而，由于其特定的结构，导致无法实现对建筑物在横向冲击均布动荷载作用下的动力响应特性进行测试。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种建筑物横向冲击均布动荷载动态性能试验装置，能够测试建筑物在横向冲击均布动荷载作用下的动力响应特性。
[0007]实现本实用新型目的的技术解决方案为:
[0008]—种建筑物横向冲击均布动荷载动态性能试验装置，用于测试建筑物在横向均布动荷载作用下的动力响应特性，包括一端垂直固定在地基上的二相互平行的支柱，还包括一横梁，所述横梁水平设置于所述二支柱之间，横梁两端分别间隙配合穿过二支柱柱体上部，所述二支柱与横梁所在平面与建筑物待测墙面平行，在二支柱与横梁之间设有挡板框，所述挡板框的一端紧贴待测墙面，两侧与二支柱固定连接，在所述挡板框内设有分配钢板，所述分配钢板在挡板框内可相对于待测墙面前后移动，在分配钢板与待测墙面之间设有气囊，在所述横梁中部固定连接一与之垂直的刚性悬臂，所述悬臂的另一端固定连接一摆锤，该端同时与一可使悬臂处于水平或竖直状态的牵引机构相连，所述悬臂的长度使得当悬臂处于竖直状态时，摆锤与分配钢板中部接触。
[0009]本实用新型与现有技术相比，其显著优点:
[0010]能够测试建筑物在横向冲击均布动荷载作用下的动力响应特性:本实用新型通过摆锤模拟试件所受冲击力，通过分配钢板均匀分配冲击力，气囊可以随着试件的变形挠曲而保持与试件受压表面的紧密贴合，从而实现对待测墙面的均布加载，以准确地测试建筑物在横向冲击均布动荷载作用下的动力响应特性。
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细描述。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型建筑物横向冲击均布动荷载动态性能试验装置的立体视图。
[0013]图2为图1的主视图。
[0014]图3为图1的右侧视图。
[0015]图4为图1中板框详图。
[0016]图5为图1中分配钢板和气囊详图。
[0017]图中，I建筑物，11待测墙面，2地基，31、32支柱，4横梁，5板框，51滑槽，6分配钢板，61突出部，7气囊，8悬臂，9摆锤，10牵引机构，101钢绞线，102绞线支架，103卷扬机，104套环，201压强传感器，202应变片。
【具体实施方式】
[0018]如图1、2、3所示，本实用新型建筑物横向冲击均布动荷载动态性能试验装置，用于测试建筑物I在横向均布动荷载作用下的动力响应特性。
[0019]其包括一端垂直固定在水平地基2上的二相互平行的支柱31、32，还包括一横梁4，所述横梁4水平设置于所述二支柱31、32之间，横梁4两端分别间隙配合穿过二支柱31、32柱体上部，所述二支柱31、32与横梁4所在平面与建筑物待测墙面11平行，在二支柱31、32与横梁4之间设有挡板框5，所述挡板框5的一端紧贴待测墙面11，两侧与二支柱31、32固定连接，在所述挡板框5内设有分配钢板6，所述分配钢板6在挡板框5内可相对于待测墙面11前后移动，在分配钢板6与待测墙面之间设有气囊7，在所述横梁4中部固定连接一与之垂直的刚性悬臂8，所述悬臂8的另一端固定连接一摆锤9，该端同时与一可使悬臂8处于水平或竖直状态的牵引机构10相连，所述悬臂8的长度使得当悬臂8处于竖直状态时，摆锤9与分配钢板6中部接触。
[0020]为提高试验的方便程度和自动化水平，在所述气囊7内部及气囊7与分配钢板6、气囊7与待测墙面11之间均设有压强传感器201。
[0021]在待测墙面11内部的钢筋表面粘贴有应变片202。
[0022]作为一种实施例，所述牵引机构10包括钢绞线101、绞线支架102、卷扬机103、套环104，所述钢绞线101—端与悬臂8相连，另一端通过套环104与卷扬机103相连，所述绞线支架102设于卷扬机103与悬臂8之间，钢绞线101绕过绞线支架102的上端。
[0023]为提高试验准确程度，所述分配钢板6周边对称设有突出部61，在所述挡板框5上设有与突出部61匹配的滑槽51，使分配钢板6在挡板框5内相对于待测墙面11自由前后移动。
[0024]从加工容易和操作简便角度出发，挡板框5为矩形，相应地分配钢板6也为矩形。当然也不排除可以是圆形或其他形状。
[0025]所述分配钢板6周边的突出部61为钢管，所述挡板框5上的滑槽51为沿相对于待测墙面11前后向的开槽。如为矩形，则每边至少应设一根钢管。钢管上也可套装滚动轴承，以进一步减小分配钢板6前后移动时挡板框5的影响，从而提高试验精度。
[0026]为保证刚度及降低造价，所述横梁4、悬臂8及摆锤9均由钢材制成。在保证足够刚度前提下，也可全部或部分采用其他材料。
[0027]为保证实验安全，所述气囊7内充注氮气。
[0028]根据实验加载力不同，所述气囊7内充注氮气的压力为0.8?1.2MPa。
[0029]当需要模拟试件受均布荷载作用时，建筑物I前方放置气囊7，气囊7前放置一块与水囊尺寸相当，但刚度大的分配钢板6。摆锤9随着悬臂8转动而撞击分配钢板6，分配钢板6传力至气囊7，气囊7传力至建筑物待测墙面11，即达到给建筑物施加均布冲击动荷载的目的。从而准确测试建筑物在横向冲击均布动荷载作用下的动力响应特性。力的传递路径为:摆锤9 一分配钢板6—气囊7 —建筑物I。
[0030]气囊实现均布加载的原因是气囊可以随着试件的变形挠曲而保持与试件受压表面的紧密贴合。
【主权项】
1.一种建筑物横向冲击均布动荷载动态性能试验装置，用于测试建筑物(I)在横向均布动荷载作用下的动力响应特性，其特征在于: 包括一端垂直固定在地基(2)上的二相互平行的支柱(31、32)，还包括一横梁(4)，所述横梁(4)水平设置于所述二支柱(31、32)之间，横梁(4)两端分别间隙配合穿过二支柱(31、32)柱体上部，所述二支柱(31、32)与横梁(4)所在平面与建筑物待测墙面(11)平行，在二支柱(31、32)与横梁(4)之间设有挡板框(5)，所述挡板框(5)的一端紧贴待测墙面(11)，两侧与二支柱(31、32)固定连接，在所述挡板框(5)内设有分配钢板(6)，所述分配钢板(6)在挡板框(5)内可相对于待测墙面(11)前后移动，在分配钢板(6)与待测墙面之间设有气囊(7)， 在所述横梁(4)中部固定连接一与之垂直的刚性悬臂(8)，所述悬臂(8)的另一端固定连接一摆锤(9)，该端同时与一可使悬臂(8)处于水平或竖直状态的牵引机构(10)相连，所述悬臂(8)的长度使得当悬臂(8)处于竖直状态时，摆锤(9)与分配钢板(6)中部接触。2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:在所述气囊(7)内部及气囊(7)与分配钢板(6)、气囊(7)与待测墙面(11)之间均设有压强传感器(201)。3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:在待测墙面(11)内部的钢筋表面粘贴有应变片(202)。4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:所述牵引机构(10)包括钢绞线(101)、绞线支架(102)、卷扬机(103)、套环(104)，所述钢绞线(101)—端与悬臂(8)相连，另一端通过套环(104)与卷扬机(103)相连，所述绞线支架(102)设于卷扬机(103)与悬臂(8)之间，钢绞线(101)绕过绞线支架(102)的上端。5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:所述分配钢板(6)周边对称设有突出部(61)，在所述挡板框(5)上设有与突出部(61)匹配的滑槽(51)，使分配钢板(6)在挡板框(5)内相对于待测墙面(11)自由前后移动。6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于:所述分配钢板(6)周边的突出部(61)为钢管，所述挡板框(5)上的滑槽(51)为沿相对于待测墙面(11)前后向的开槽。7.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:所述横梁(4)、悬臂(8)及摆锤(9)均由钢材制成。8.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:所述气囊(7)内充注氮气。9.根据权利要求8所述的试验装置，其特征在于:所述气囊(7)内充注氮气的压力为0.8?I.2MPaο
【专利摘要】本实用新型公开一种建筑物横向冲击均布动荷载动态性能试验装置，包括固定在地基(2)上的支柱(31、32)、两端分别间隙配合穿过二支柱(31、32)柱体上部的横梁(4)，还包括挡板框(5)，挡板框(5)的一端紧贴待测墙面(11)，两侧与二支柱(31、32)固定连接，在挡板框(5)内设有可相对于待测墙面(11)前后移动的分配钢板(6)，在分配钢板(6)与待测墙面之间设有气囊(7)，在横梁(4)中部固定连接一与之垂直的刚性悬臂(8)，悬臂(8)的另一端固定连接一摆锤(9)，当悬臂(8)处于竖直状态时，摆锤(9)与分配钢板(6)中部接触。本实用新型可准确测试建筑物在横向冲击均布动荷载作用下的动力响应特性。
【IPC分类】G01M7/08
【公开号】CN205373997
【申请号】CN201620019115
【发明人】陈力, 吴世焘, 方秦, 相恒波, 潘腾, 张亚栋
【申请人】中国人民解放军理工大学
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月7日