专利名称：一种静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及外墙外保温系统风荷载测试领域，特别涉及一种静态海绵法外墙外保 温系统风荷载测试仪。
背景技术：
影响风荷载的因素很多，不同地区各类地面条件的差异，结构本身条件的变化，同 一建筑物不同区域内形状、表面粗糙度等的不同都会导致结构上风荷载的改变。在风荷载 作用下，结构将产生一定的运动，这种运动反过来又会引起结构表面风压的变化，再加上相 邻建筑之间的相互影响，都使结构上风荷载的确定变得相当复杂。根据文献资料，风荷载分析方法主要有以下4种方法。1)频域分析法由风速谱或通过风洞试验测得的风压时程经傅立叶变换为风压 谱，然后根据动力传递系数得到动力反应谱，由随机理论经反应谱积分得到结构的动力响应。2)时域分析法直接运用风洞试验测得的风压时程或计算机模拟计算得到的风压 时程对工程结构进行风振响应时程分析，然后通过动力计算得到结构的动力响应，统计结 构动力响应可得到结构风振系数。采用时域分析法，可考虑自然风的时间相关性和结构非 线性影响，并能精确地反映结构的耦合风振情况。3)风洞试验法由于风有紊流、旋涡脱落等效应，不仅引起剪力和倾覆效应，还对 结构整体引起动力波动荷载，因此在复杂结构的设计中，使用风洞试验方法是目前风荷载 设计的一种高精度方法，但也存在一定的不稳定性。4)数值风洞技术数值风洞技术是利用计算流体力学(CFD)方法通过模拟结构周 围风场的变化求解结构表面风荷载的一种新技术。该技术是近十几年发展起来的一种结构 风工程研究方法，并逐渐形成了一门新兴的结构风工程分支——计算风工程学(CWE)。目 前，“数值风洞”技术已成为结构风工程研究的重要方向之一。目前分析建筑外墙外保温系统风荷载的测试方法主要是静态海棉法，目前使用该 方法测试外墙外保温系统风荷载的装置结构如下该装置包括拉力计、钢夹具、胶合板、泡 沫块和位移传感器，泡沫块通过粘结剂粘结被测样品试块，泡沫块的相对另一端通过粘结 剂粘结胶合板，胶合板固定在钢夹具上，钢夹具与拉力计相连接。该装置通过拉力计将液压 装置产生的拉力以10士 lmm/min的速度施加给钢夹具，然后经过胶合板、泡沫块传递到样 品试块上，其主要测试样品破坏时所施加的力，此力即为最大风荷载值。测试过程中，钢夹 具与胶合板固定，胶合板与泡沫块用双组分环氧树脂粘结。该装置通过采用柔性材料粘结拉力设备和保温系统，来模拟实际风力柔性作用于 系统表面造成的影响。但此装置也存在着不足之处，首先该装置使用的海绵材料比较软， 仅适用于在竖直方向上进行风荷载测试；其次该装置采用的海绵材料强度不足(0. IMPa左 右)，主要用于强度较低的岩棉外保温系统的检测，而普通海绵材料的强度不足以实施针对 强度更高的膨胀聚苯板系统、挤塑聚苯板系统、聚氨酯系统的风荷载测试。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试 仪。该测试仪不仅克服了现有技术中不能水平拉伸进行风荷载测试的弊端，而且能够测试 强度较高的膨胀聚苯板系统、挤塑聚苯板系统、聚氨酯系统等的风载荷。为解决上述技术问题，所述的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，主要由 测试机构和给该测试机构提供拉力的动力机构组成；其特征在于所述测试机构主要由拉 力框架和设置在拉力框架前端的拉力面板组成；拉力面板按照由外到里的顺序依次包括硅 胶海绵板、活动安装板、拉板和方形钢板，硅胶海绵板通过胶粘剂粘结在活动安装板上，活 动安装板相对粘结硅胶海绵板的另一面设有燕尾形凸块，拉板表面上相应的设有与燕尾形 凸块相匹配的燕尾槽，活动安装板通过燕尾形凸块固定在拉板上，拉板相对于固定活动安 装板的另一面通过均勻分布的弹簧与方形钢板相连接；在所述拉力框架上设有至少一个水 平导柱，该水平导柱贯穿所述方形钢板与所述拉板相连接；所述动力机构与所述方形钢板 相连接，测试中动力机构通过拖动所述方形钢板拖动拉力面板沿着水平导柱滑动。其中，所述拉力面板的尺寸为600mm*600mm，所述方形钢板为一 600mm*600mm的 钢板，所述硅胶海绵板、活动安装板和拉板均为200mm*200mm的方体块板；硅胶海绵板通 过胶粘剂粘结在活动安装板上，活动安装板通过燕尾形凸块固定在拉板上，固定在一起的 硅胶海绵板、活动安装板和拉板组成一个拉板组，9组200mm*200mm的拉板组布置在所述 600mm*600mm的拉力面板上；每组拉板组分别通过均勻分布的21只弹簧与所述方形钢板 相连接，每组拉板组分别通过至少一个贯穿所述方形钢板的水平导柱与所述拉力框架相连 接。其中，所述拉板组上设有一个圆柱形凸块，凸块内设有与水平导柱相匹配的导孔； 所述拉板组通过两个贯穿所述方形钢板的水平导柱与所述拉力框架相连接；一个水平导柱 一端固定在拉板组上，另一端贯穿拉力框架并从拉力框架另一边伸出，另一个水平导柱一 端固定在拉力框架上，另一端伸进所述导孔中。其中，在所述9组拉板组中除中心的一组外的其余周边8组上各设置有一个位移 传感器。其中，在所述拉力框架的外端还设有承载拉力框架的机架，机架的底部设有轮子， 在机架上设有驱动轮子行走的行走装置，行走装置由直流电机连接减速机组成。其中，在所述机架的顶部设有驱动所述拉力框架沿着机架升降的升降装置。其中，所述动力机构为一涡轮蜗杆拉力机，在其丝杆与所述方形钢板之间设有一 个拉力传感器。其中，在所述拉力框架内还设有一个用于调节所述拉力面板角度的角度调节器。其中，在所述机架的底端设有四个支撑脚。与现有技术相比，本发明具有如下优点。1、本测试仪采用水平拉伸替代了目前仅能实施的竖直拉伸；更符合实际检测需 要，由于外保温系统需要进行耐候性试验，采用水平拉伸可以直接对耐候性试验后的样板 进行风荷载试验。2、本测试仪采用弹簧和发泡硅橡胶海绵相结合的柔性拉伸中介体，克服了现有技术中采用的海绵材料强度不足的弱点，能够测试强度较高的膨胀聚苯板系统、挤塑聚苯板 系统、聚氨酯系统等的风载荷；硅橡胶海绵材料不同于普通的聚氨酯海绵材料，它具有更高 的强度，经试验论证其拉伸强度可达0. 4MPa以上，能够满足现有外保温系统拉伸试验的强 度要求。同时由于采用水平拉伸的试验方式，柔性中介材料不宜过后，否则存在下坠的问 题，故采用弹簧与硅橡胶海绵材料相结合的方式，缩短了海绵材料的厚度，增加弹簧来保证 柔性。3、本测试仪采用多位移传感器监控整个试验过程中系统地破坏情况，测试更精 确；为更加清晰的反映系统破坏的过程，在拉力面板上均勻布置有多个位移传感器，能够监 控试验过程中系统地破坏状况。4.本测试仪自带驱动系统能够方便的移动测试仪。5.本测试仪拉力设备采用螺杆传动，拉力变化更均勻稳定，极限拉伸速度更低。
图1为本发明静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪的正视结构示意图。图2为本发明静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪的正视结构示意图中拉 力面板的放大图。图3为本发明静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪的左视结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明
如图1、图2和图3所示的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，主要由测试机构 和给该测试机构提供拉力的动力机构11组成；所述测试机构主要由拉力框架9和设置在拉 力框架9前端的拉力面板8组成；拉力面板8按照由外到里的顺序依次包括硅胶海绵板1、 活动安装板3、拉板4和方形钢板6，硅胶海绵板1通过胶粘剂2粘结在活动安装板3上，活 动安装板3相对粘结硅胶海绵板1的另一面设有燕尾形凸块，拉板4表面上相应的设有与 燕尾形凸块相匹配的燕尾槽，活动安装板3通过燕尾形凸块固定在拉板4上，拉板4相对于 固定活动安装板3的另一面通过均勻分布的弹簧5与方形钢板6相连接；在所述拉力框架 9上设有至少一个水平导柱7，该水平导柱7贯穿所述方形钢板6与所述拉板4相连接；所 述动力机构11与所述方形钢板6相连接，测试中动力机构11通过拖动所述方形钢板6拖 动拉力面板8沿着水平导柱7滑动。其中，所述拉力面板8的尺寸为600mm*600mm，所述方形钢板6为一 600mm*600mm 的钢板，所述硅胶海绵板1、活动安装板3和拉板4均为200mm*200mm的方体块板；硅胶海绵 板1通过胶粘剂2粘结在活动安装板3上，活动安装板3通过燕尾形凸块固定在拉板4上， 固定在一起的硅胶海绵板1、活动安装板3和拉板4组成一个拉板4组，9组200mm*200mm 的拉板4组布置在所述600mm*600mm的拉力面板8上；每组拉板4组分别通过均勻分布的 21只弹簧5与所述方形钢板6相连接，每组拉板4组分别通过至少一个贯穿所述方形钢板 6的水平导柱7与所述拉力框架9相连接。本发明静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪采取如下工作方式先将样墙推 至紧贴拉力测试仪，并通过硅橡胶粘结样墙和测试仪；调节测试仪参数，对样墙进行静态海面法风荷载实验；实验结束后，记录数据并分析被测系统受力情况。本发明静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪包括以下部分
行走装置16 行走装置16由直流电机经减速机传动前轮行走，前后进退通过电箱侧面 开关变换选择，启动开关固定在手柄上，转向通过把手操纵尾轮实现。升降装置13 升降装置13由电器面板上升、下降按钮点动控制电机驱动架升降， 实现测试中心高度调整87(Tl450mm。动力机构11 动力机构11安装在拉力框架9内，由20t蜗轮蜗杆升降机提供拉力， 丝杆与方形钢板6间装有20t拉力传感器10。本发明静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪的操作步骤。1.先将硅胶海绵板1切成196x196大小，然后用冲孔模按两种尺寸分别冲Φ 20孔 (穿位移传感器用)，两种位置各加工4件。2.用带球头螺杆拧入活动安装板3侧面螺孔后，拆下活动安装板3，用汽油洗净活 动安装板3和硅胶海绵板1结合面后，涂硅胶粘结剂，涂层不宜太厚，将两者粘合；为保证强 度，宜加压固化，注意保证位移传感器孔位一致。3.确认固化后，按钢印号将活动安装板3装进拉板4。4.汽油清洗硅胶海绵板1及被测保温板表面后，分别涂粘结剂，操纵测试仪左右 对直，高度一致(暂不靠)，松开角度调节器12上下手轮，使其与限位杆脱离。5.检查拉力面板8与试验墙位置正确后，启动行走系统，使拉力框架9上下部的顶 板与墙面贴合，此时前驱动轮开始原地打滑，放开手把上的启动开关，然后将前后，左右四 只支撑脚15旋下，使其与地面可靠支撑。6.接通设备电源点动电箱操作板上“复位”按钮，使拉力机丝杆反转，拉力板前伸， 安装板上的海面与试件表面紧密贴合，确认位置正确后，前期准备完成。7.开始测试风荷载。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点。本行业的技术人士应 该了解，本发明不受上述实施条例的限制，上述实施条例和说明书中描述的只是用于说明 本发明的原理，在不脱离本发明原理和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些 变化和改进都属于要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围同所附的权利要求书及其它等效物界定。
权利要求
一种静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，主要由测试机构和给该测试机构提供拉力的动力机构(11)组成；其特征在于所述测试机构主要由拉力框架(9)和设置在拉力框架(9)前端的拉力面板(8)组成；拉力面板(8)按照由外到里的顺序依次包括硅胶海绵板(1)、活动安装板(3)、拉板(4)和方形钢板(6)，硅胶海绵板(1)通过胶粘剂(2)粘结在活动安装板(3)上，活动安装板(3)相对粘结硅胶海绵板(1)的另一面设有燕尾形凸块，拉板(4)表面上相应的设有与燕尾形凸块相匹配的燕尾槽，活动安装板(3)通过燕尾形凸块固定在拉板(4)上，拉板(4)相对于固定活动安装板(3)的另一面通过均匀分布的弹簧(5)与方形钢板(6)相连接；在所述拉力框架(9)上设有至少一个水平导柱(7)，该水平导柱(7)贯穿所述方形钢板(6)与所述拉板(4)相连接；所述动力机构(11)与所述方形钢板(6)相连接，测试中动力机构(11)通过拖动所述方形钢板(6)拖动拉力面板(8)沿着水平导柱(7)滑动。
2.根据权利要求1所述的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，其特征在于所 述拉力面板(8)的尺寸为600mm*600mm，所述方形钢板(6)为一 600mm*600mm的钢板，所述 硅胶海绵板(1)、活动安装板(3)和拉板(4)均为200mm*200mm的方体块板；硅胶海绵板(1) 通过胶粘剂(2)粘结在活动安装板(3)上，活动安装板(3)通过燕尾形凸块固定在拉板(4) 上，固定在一起的硅胶海绵板(1)、活动安装板(3)和拉板(4)组成一个拉板(4)组，9组 200mm*200mm的拉板(4)组布置在所述600mm*600mm的拉力面板(8)上；每组拉板(4)组分 别通过均勻分布的21只弹簧(5)与所述方形钢板(6)相连接，每组拉板(4)组分别通过至 少一个贯穿所述方形钢板(6)的水平导柱(7)与所述拉力框架(9)相连接。
3.根据权利要求2所述的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，其特征在于所 述拉板(4)组上设有一个圆柱形凸块，凸块内设有与水平导柱(7)相匹配的导孔；所述拉板 (4)组通过两个贯穿所述方形钢板(6)的水平导柱(7)与所述拉力框架(9)相连接；一个水 平导柱(7) —端固定在拉板(4)组上，另一端贯穿拉力框架(9)并从拉力框架(9)另一边伸 出，另一个水平导柱(7)—端固定在拉力框架(9)上，另一端伸进所述导孔中。
4.根据权利要求2所述的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，其特征在于在 所述9组拉板(4)组中除中心的一组外的其余周边8组上各设置有一个位移传感器。
5.根据权利要求1或2所述的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，其特征在于 在所述拉力框架(9)的外端还设有承载拉力框架(9)的机架(14)，机架(14)的底部设有轮 子(17)，在机架(14)上设有驱动轮子(17)行走的行走装置(16)，行走装置(16)由直流电 机连接减速机组成。
6.根据权利要求5所述的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，其特征在于在 所述机架(14)的顶部设有驱动所述拉力框架(9)沿着机架(14)升降的升降装置(13)。
7.根据权利要求1或2所述的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，其特征在于 所述动力机构(11)为一涡轮蜗杆拉力机，在其丝杆与所述方形钢板(6)之间设有一个拉力 传感器(10)。
8.根据权利要求6所述的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，其特征在于在 所述拉力框架(9)内还设有一个用于调节所述拉力面板(8)角度的角度调节器(12)。
9.根据权利要求5所述的静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪，其特征在于在 所述机架(14)的底端设有四个支撑脚(15)。
全文摘要
本发明涉及一种静态海绵法外墙外保温系统风荷载测试仪。该测试仪采用弹簧和发泡硅橡胶海绵相结合的柔性拉伸中介体，克服了现有技术中采用的海绵材料强度不足的弱点，能够测试强度较高的膨胀聚苯板系统、挤塑聚苯板系统、聚氨酯系统等的风载荷；硅橡胶海绵材料不同于普通的聚氨酯海绵材料，它具有更高的强度，经试验论证其拉伸强度可达0.4MPa以上，能够满足现有外保温系统拉伸试验的强度要求。同时由于采用水平拉伸的试验方式，柔性中介材料不宜过后，否则存在下坠的问题，故采用弹簧与硅橡胶海绵材料相结合的方式，缩短了海绵材料的厚度，增加弹簧来保证柔性。同时本测试仪采用水平拉伸替代了目前仅能实施的竖直拉伸；更符合实际检测需要。
文档编号G01M9/06GK101949766SQ20101027438
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者曹毅然, 李德荣, 王博, 邱童 申请人:上海市建筑科学研究院(集团)有限公司