一种空间钢框架节点加载试验装置及其应用
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种空间钢框架节点加载试验装置及其应用，属于建筑钢结构住宅结构体系领域。
【背景技术】
[0002]在国家钢结构工程技术研究中心“十二五”科技研发规划中，钢结构住宅产业化技术研究是主要项目之一，其广泛推广和应用对改善国内建筑体系质量、拓宽建筑结构的应用具有重要价值。在这些结构体系中，梁柱连接是一个非常重要组成部分，起着传递弯矩和剪力的作用，梁柱连接的可靠性关系到整个结构的受力与安全。
[0003]在对梁柱连接可靠性的研究中，其抗震能力是钢结构住宅产业最为关注的焦点之一，这切实关系到建筑结构的实用价值。目前针对该问题的研究是通过实验进行的，没有试验研究得到的数据，抗震理论也无从得到考证，从而也无从应用于工程实际，因此对梁柱强弱轴连接的抗震试验研究是非常重要的。迄今为止，本领域尚未有成熟的试验方案能够进行上述研究，尤其缺少对利用T型钢连接件连接的梁柱强弱轴空间钢框架试验节点抗震研究。
【发明内容】
[0004]申请人多年来对钢结构建筑体系的抗震性能进行了深入和广泛的研究，在总结大量研究经验的基础上发明了一种空间钢框架节点加载试验装置，所公开的试验装置克服了现有空间钢框架试验研究的瓶颈，为空间钢框架结构力学试验研究提供一套科学、经济，适用的空间联动系统实验方案。
[0005]为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的:
[0006]—种空间钢框架节点加载试验装置，用于测试空间钢框架力学性能，包括双向加载装置，固定连接于空间钢框架；梁端滑动装置，通过水平横梁固定连接于空间钢框架，另一端由钢框架模拟滑动支座支架固定；钢框架模拟滑动支座支架，为固定连接于混凝土地面的长方体支架，该长方体支架容纳并固定梁端滑动装置的端部；柱底万向支座，包括钢支座和位于钢支座上的带弧度滑盘，该带弧度的滑盘连接与空间钢框架的柱底；柱顶装置，底端通过球铰连接于空间钢框架的柱顶。
[0007]通过上述结构，可以利用一套试验装置完成对空间钢结构的边柱、中柱、空间角柱进行拟动力和拟静力加载试验工作，具有结构可靠、安装简单、无焊接、耐久性好及经济等特点。
[0008]其中，所述梁端滑动装置包括位于水平横梁上对称安装的滑盘，所述滑盘上设有钢珠。
[0009]其中，钢框架模拟滑动支座支架上设有上下对称的压板，梁端滑动装置的端部固定于压板之间，压板均由支撑件固定安装在钢框架模拟滑动支座支架上。
[0010]为了保证压板的力学强度，支撑压板的支撑件为多组。
[0011]优选的，钢框架模拟滑动支座支架为四组，分别位于空间钢框架的四个侧面，每组钢框架模拟滑动支座支架均对应有梁端滑动装置。
[0012]在本发明中，双向加载装置双向加载装置为具有顶板和底板的滑动构件，顶板固定于施加水平方向测试力的伺服加载系统端头，底板固定于框架柱上，顶板嵌套连接于底板的上下两端的凹槽。
[0013]优选的，双向加载装置为两组，分别安装于空间钢框架的两个相邻侧面。
[0014]通过上述结构改进，强轴拉伸过程中，梁端以及与弱轴相连的双向加载装置均可实现在同一平面滑动而不影响强轴运动；弱轴拉伸过程中，梁端以及与强轴相连的双向加载装置也均可实现在同一平面滑动而不影响强轴运动。
[0015]进一步的，本发明还公开了所述试验装置在测试空间钢框架强弱轴梁柱连接抗震试验中的应用。
[0016]具体地说，梁端滑动装置上施加滑动支架，柱顶装置的顶端连接于施加竖直方向测试力的伺服加载系统，双向加载装置连接于施加水平方向测试力的伺服加载系统。
[0017]通过上述方式，可完成空间钢框架结构的多种结构力学性能的研究工作，尤其适用于抗震性能的研究。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的试验装置所用梁端滑动装置结构示意图；
[0019]图2a、2b、2c、2d为本发明的试验装置所用钢框架模拟滑动支座支架结构分解示意图；
[0020]图3为本发明的试验装置所用柱端万向底座的结构示意图；
[0021]图4为本发明的试验装置所用双向加载联动装置示意图；
[0022]图5为本发明的试验装置应用状态示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的试验装置的结构和功能、应用方式做出说明。附图中所显示的结构仅为示意性的，并不限定其形状、大小、比例。本领域技术人员在理解本发明实质精神的基础上所进行的改进依旧属于本发明的保护范围。
[0024]需要注意的是，在下述中多次使用了固定等词汇，指的是将两个部件连接或者安装在一起。在机械领域有多种方式可实现该效果，例如螺纹连接等。为了操作的方便，下述中优选使用螺丝连接。
[0025]参考附图la，本发明装置的梁端滑动装置，包括固定连接于钢框架的横梁21，在横梁的上下断面安装有通过螺栓固定的上下对称的滑盘11，滑盘内设有多个钢珠12。
[0026]参考附图2a_2d，显示了本发明所用钢框架模拟滑动支座支架的分解结构，该钢框架模拟滑动支座支架由图2a所示的矩形框架和图2b所示的矩形框架分别作为长方体框架结构的两个相邻侧面组成长方体框架结构并固定于混凝土地面，在框架结构中水平方向固定安装有上下位置对称的两个压板2c，每个压板由两对通过螺栓与钢框架模拟华东支座支架固定的支撑件2d支撑。在使用时，将梁端滑动装置的滑盘11对应深入到两个压板2c之间。
[0027]参考图3，柱底万向支座，包括依次连接的第一连接结构31、带弧度的均匀设有钢珠的滑盘32以及有钢板焊接而成的钢支座33。
[0028]参考图4，显示了双向加载装置，为具有顶板421和底板422的滑动构件42，底板固定于空间钢框架的框架柱，顶板嵌套连接球铰构件41的上下两端框架上的凹槽411，并在测试时固定于施加水平方向测试力的伺服加载系统端头。
[0029]本发明的试验装置，在应用于空间中钢框架强弱轴梁柱连接抗震试验时，安装和操作过程如下所示:首先在空间中钢框架强弱轴梁柱支架的东、西、南、北四个角各固定模拟滑动支座支架，梁端紧固，保证梁端滑动装置的端部与滑动支座支架的压板紧密接触；将柱顶与伺服加载系统通过柱顶加载装置的球铰连接，柱底与万向底座通过钢珠滑盘连接；双向加载装置在立柱强弱轴各安装一套，一端与加载装置相连，另一端与钢结构立柱相连；钢结构自身的梁柱通过剖分T型钢和高强螺栓将梁柱连接在一起。
【主权项】
1.一种空间钢框架节点加载试验装置，用于测试空间钢框架力学性能，其特征在于包括双向加载装置，固定连接于空间钢框架；梁端滑动装置，通过水平横梁固定连接于空间钢框架，另一端由钢框架模拟滑动支座支架固定；钢框架模拟滑动支座支架，为固定连接于混凝土地面的长方体支架，该长方体支架容纳并固定梁端滑动装置的端部；柱底万向支座，包括钢支座和位于钢支座上的带弧度滑盘，该带弧度的滑盘连接与空间钢框架的柱底；柱顶装置，底端通过球铰连接于空间钢框架的柱顶。2.根据权利要求1的试验装置，其特征在于所述梁端滑动装置包括位于水平横梁上对称安装的滑盘，所述滑盘上设有钢珠。3.根据权利要求1的试验装置，其特征在于钢框架模拟滑动支座支架上设有上下对称的压板，梁端滑动装置的端部固定于压板之间，压板均由支撑件固定安装在钢框架模拟滑动支座支架上。4.根据权利要求3的试验装置，其特征在于支撑压板的支撑件为多组。5.根据权利要求1的试验装置，其特征在于钢框架模拟滑动支座支架为四组，分别位于空间钢框架的四个侧面，每组钢框架模拟滑动支座支架均对应有梁端滑动装置。6.根据权利要求1的试验装置，其特征在于双向加载装置为具有顶板和底板的滑动构件，顶板固定于施加水平方向测试力的伺服加载系统端头，底板固定于框架柱上，顶板嵌套连接于底板的上下两端的凹槽。7.根据权利要求6的试验装置，其特征在于双向加载装置为两组，分别安装于空间钢框架的两个相邻侧面。8.根据权利要求1的试验装置在测试空间钢框架强弱轴梁柱连接抗震试验中的应用。9.根据权利要求8的应用，其特征在于梁端滑动装置上施加钢框架模拟滑动支座支架，柱顶装置的顶端连接于施加竖直方向测试力的伺服加载系统，双向加载装置连接于施加水平方向测试力的伺服加载系统。
【专利摘要】本发明公开了一种空间钢框架节点加载试验装置，用于测试空间钢框架力学性能，包括双向加载装置，固定连接于空间钢框架；梁端滑动装置，通过水平横梁固定连接于空间钢框架，另一端由钢框架模拟滑动支座支架固定；钢框架模拟滑动支座支架，为固定连接于混凝土地面的长方体支架，该长方体支架容纳并固定梁端滑动装置的端部；柱底万向支座，包括钢支座和位于钢支座上的带弧度滑盘，该带弧度的滑盘连接与空间钢框架的柱底；柱顶装置，底端通过球铰连接于空间钢框架的柱顶。本发明公开的试验装置可对空间钢框架的中柱、边柱、角柱进行拟动力和拟静力加载试验，具有结构可靠、安装简单、无焊接、耐久性好及经济等优点。
【IPC分类】G01M7/02
【公开号】CN105334015
【申请号】CN201510718966
【发明人】王新武, 布欣, 孙海粟, 李悦锋, 李许峰
【申请人】洛阳理工学院
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月28日