专利名称：一种适用于空间异形柱节点试验的加载装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于空间异形柱节点试验的加载装置。
背景技术：
异形柱结构主要以T、L、Z、十字形等异形截面柱代替传统的矩形截面柱，柱肢与填充墙等厚，避免了框架柱在室内突出，便于家具布置和室内装饰，房间的实际使用面积增大，改善建筑观瞻，为使用功能带来灵活性和方便性，是一种符合现代建筑发展方向和潮流的结构形式。节点作为异形柱结构的核心部位，对保证框架整体具有良好的抗震性能十分关键；要使结构整体具有优越的抗震性能，仅仅是异形柱的抗震性能优越是远远不够的，必须同时满足“强柱弱梁、节点更强”的抗震要求，因此，对异形柱节点的研究成了亟待解决的问题。目前，国内外学者对梁柱节点的试验研究主要集中在平面节点上，对空间节点研究比较匮乏。在实际工程中，异形柱框架结构无论是作为角柱的L形柱、边柱的T形柱，还是作为中柱的十形柱，与梁连接都是双向的，形成一个多向交汇的空间梁柱节点，因此，为了更好地模拟地震作用下异形柱空间节点的真实受力情况、揭示其破坏机理，为工程实践保驾护航，需要研发出一种适用于空间异形柱节点双向反复加载的实验装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于空间异形柱节点双向反复及可变角度加载的空间异形柱节点试验的加载装置。本发明以如下技术方案解决上述技术问题:—种适用于空间异形柱节点试验的加载装置，其特征在于:包括实验节点的异形柱结构置于由反力墙、地槽、柱顶反力钢架、梁端反力钢架、电液伺服作动器共同组成的加载装置中，柱顶反力钢架下设置滚轴球铰装置，滚轴球铰装置下部设置液压千斤顶，用于对异形柱施加轴向压力，异形柱柱底设置柱底铰支座，在梁端反力钢架的各梁端加载点处设置梁端铰支座，电液伺服作动器安装在异形柱柱顶。柱顶反力钢架通过滚轴球铰装置及液压千斤顶作用于异形柱顶；滚轴球铰装置由上部的滚轴和下部球铰装置组成；滚轴作为单向压力铰支座，球铰由凸形实心半球体和臼式凹形球槽钢座板组成；凸形实心半球体套进滚轴钢板的环形槽中，防止凸形实心半球体滑出，凸形实心半球体嵌入白式凹形球槽钢座板上，白式凹形球槽钢座板套在液压千斤顶上。柱底铰支座的定位角钢板可根据试验加载角度的改变调整位置固定试件，柱底铰支座为单向铰支座，试验时可随异形柱柱端转动。梁端反力钢架可根据异形柱空间节点加载的角度和梁力臂的长度调整位置，各梁端加载点处对称设置一对梁端铰支座，将白式凹形钢板套在梁端铰支座上。
在滚轴、凸形实心半球体和白式凹形钢板表面应涂抹润滑油，减少接触面间摩擦系数。通过电液伺服作动器将反力墙与异形柱柱顶连接，形成水平反复作用的加载装置，与整套加载装置协调形成双向反复加载的受力装置。本发明的技术方案与普通的梁柱节点加载装置相比，具有以下显著优点:1、本发明综合考虑了异形柱平面节点及以往空间节点加载装置的优点，通过电液伺服作动器进行柱端加载与整套加载装置协调形成双向反复加载受力状况，受力机理与实际情况吻合较好，准确模拟了空间梁柱约束点处的边界条件；2、可实现对不同截面形式空间异形柱结构节点试验的加载要求，如T形、L形、十字形等空间异形柱结构节点；3、可通过调整梁端反力钢架的位置实现不同角度加载方案，适用性和灵活性强，适合于研究空间异形柱节点受力性能的试验。
图1是本发明的一种实验装置的轴视图。图2是图2的实验装置的俯视图。图3是图1的实验装置的滚轴球铰装置的示意图。图4是图1的实验装置的梁端铰支座的轴视图。图5是图1的实验装置的柱底铰支座的轴视图。图中:1-反力墙2-地槽3-柱顶反力钢架4-电液伺服作动器5-滚轴球铰装置6-柱底铰支座7-梁端反力钢架8-梁端铰支座9-千斤顶10-空间异形柱节点试件11-基座压梁12-端头抱板13-曰式凹形钢板14-滚轴15-环形槽16-凸形实心半球体17_曰式凹形球槽钢座板18-定位角钢板
具体实施例方式为了更清楚说明本发明的技术方案及其优点，下面结合实施例中的附图，对本发明进行详细的描述；本申请所描述的实施例仅是本发明的一种形式，对于没有作出创造性劳动的其他实施例，都落入本发明要求保护的范围。将包含实验节点的异形柱梁结构置于由反力墙1、地槽2、柱顶反力钢架3、梁端反力钢架7、电液伺服作动器4共同组成的加载装置中，柱顶反力钢架3下设置滚轴球铰装置5，滚轴球铰装置下部设置液压千斤顶9，用于对异形柱柱身施加轴向压力，该千斤顶的反力由柱顶反力钢架3提供，在异形柱柱底设置柱底铰支座6作为单向铰支座。通过电液伺服作动器4将异形柱柱顶与反力墙相连，电液伺服作动器4施加水平反复推拉荷载的反力由反力墙I提供。在梁端反力钢架7中设置梁端铰支座8，这些梁端铰支座随柱端水平反复加载时，由梁端反力钢架7提供反力作用于试验节点的异形柱梁。试验时，首先通过千斤顶对异形柱施加竖向荷载并保持恒定，然后通过电液伺服作动器4对异形柱柱顶施加水平单向或循环推拉荷载，以实现试验节点区域产生双向弯矩和剪力的目的。采用本发明加载装置后，当施加柱端荷载时，柱可以绕着柱底铰支座6转动，在各梁的约束下柱身发生弯曲变形，同时每根梁在自身的主轴平面上弯曲变形，因此，保证了构件节点的受力情况与实际情况接近，吻合度好。图1、图2分别是本发明试验装置整体结构的轴视图和俯视图。首先用两根基座压梁11把柱底铰支座6通过锚栓固定在地槽2上，将柱顶反力钢架3与地槽2通过锚栓连接牢固，且保证柱顶反力钢架3在柱底铰支座6的正上方。将空间异形柱节点试件10放入柱底铰支座6上，利用柱底铰支座6的定位角钢板18固定异形柱节点试件10底端，通过四根地锚螺杆把四个梁端反力架7分别夹在节点试件梁10的上下，梁端反力钢架7与节点试件10梁的上下表面预留一定的高度，高度不小于梁端铰支座8，接着分别把8个梁端铰支座8通过焊接固定在梁端反力钢架7上下表面，然后把白式凹形钢板13套在梁端铰支座8上，这样梁端反力钢架7通过八个梁端铰支座8作用于节点试件10梁的加载端，且8个梁端铰支座8分别垂直于节点试件10梁的加载端，最后利用地锚螺杆上的螺母使梁端反力钢架7夹紧节点试件10梁。上述梁端反力钢架7通过地锚螺杆可在地槽2中移动，根据加载条件的变化改变梁端反力钢架7的位置，能满足异形柱空间节点不同角度的加载试验。利用螺杆将端头抱板12将电液伺服作动器4加载端头与空间异形柱节点试件10柱顶端连接牢固，接着把千斤顶9放置在节点试件10柱顶上，把滚轴球铰装置5套在千斤顶上，滚轴球铰装置5与柱顶反力钢架3之间的空隙在15mm — 20mm为宜。完成以上事项后，空间异形柱节点试件10处于由反力墙1、地槽2、柱顶反力钢架3、梁端反力钢架8、电液伺服作动器4共同组成的加载系统中，可进行试验。在图3所示滚轴球铰装置5的示意图中，将其构造设计为滚轴和球铰结合的混合压力支座，即在一钢板上部设置滚轴14活动的矩形槽，钢板下部设置环形槽15用于套住凸形实心半球体16，防止其水平变位，然后将凸形实心半球体16套在已预开白式凹形球槽钢座板17上形成球铰支座，并将白式凹形球槽钢座板17套在千斤顶上，这样在施加循环荷载时，保证异形柱柱身的轴压力恒为定值。在图4所示的梁端铰支座8轴视图中，其构造设计为臼式凹形钢板13套在梁端铰支座8上形成单向压力铰支座。在图5所示的柱底铰支座6轴视图中，将其构造设计为灵活式单向铰支座，即在柱底铰支座6设计两个点位上有定位角钢板18，每个定位角钢板18的水平钢板上开有两个条形槽，用于放置调整定位角钢板18的螺杆，以固定不同加载角度的节点试件10，每个定位角钢板18的竖直钢板上开有两个圆孔，用于放置固定节点试件10的螺杆。本发明的异形柱空间节点试验的加载装置，通过利用柱端加载的方式，由反力墙、柱端反力钢架和梁端反力钢架构成反力系统，与加载系统结合形成双向反复加载受力形式，达到模拟实际工程中空间异形柱节点受力机理的实验目的。
权利要求
1.一种适用于空间异形柱节点试验的加载装置，其特征是:包括实验节点的异形柱结构置于由反力墙、地槽、柱顶反力钢架、梁端反力钢架、电液伺服作动器共同组成的加载装置中，柱顶反力钢架下设置滚轴球铰装置，滚轴球铰装置下部设置液压千斤顶，用于对异形柱施加轴向压力，异形柱柱底设置柱底铰支座，在梁端反力钢架的各梁端加载点处设置梁端铰支座，电液伺服作动器安装在异形柱柱顶。
2.如权利要求1所述的适用于空间异形柱节点试验的加载装置，其特征是柱顶反力钢架通过滚轴球铰装置及液压千斤顶作用于异形柱顶；滚轴球铰装置由上部的滚轴和下部球铰装置组成；滚轴作为单向压力铰支座，球铰由凸形实心半球体和白式凹形球槽钢座板组成；凸形实心半球体套进滚轴钢板的环形槽中，防止凸形实心半球体滑出，凸形实心半球体嵌入白式凹形球槽钢座板上，白式凹形球槽钢座板套在液压千斤顶上。
3.如权利要求1所述的适用于空间异形柱节点试验的加载装置，其特征是柱底铰支座的定位角钢板可根据试验加载角度的改变调整位置固定试件，柱底铰支座为单向铰支座，试验时可随异形柱柱端转动。
4.如权利要求1所述的适用于空间异形柱节点试验的加载装置，其特征是梁端反力钢架可根据异形柱空间节点加载的角度和梁力臂的长度调整位置，各梁端加载点处对称设置一对梁端铰支座，将白式凹形钢板套在梁端铰支座上。
5.如权利要求1所述的适用于空间异形柱节点试验的加载装置，其特征是在滚轴、凸形实心半球体和白式凹形钢板表面应涂抹黄油，减少接触面间摩擦系数。
6.如权利要求1所述的适用于空间异形柱节点试验的加载装置，其特征是通过电液伺服作动器将反力墙与异形柱柱顶连接，形成水平反复作用的加载装置，与整套加载装置协调形成双向反复加载的受力装置。
全文摘要
一种适用于空间异形柱节点试验的加载装置，包括实验节点的异形柱结构置于由反力墙、地槽、柱顶反力钢架、梁端反力钢架、电液伺服作动器组成的加载装置中，柱顶反力钢架下有滚轴球铰装置，滚轴球铰装置下部设液压千斤顶，用于对异形柱施加轴向压力，异形柱柱底设柱底铰支座，在梁端反力钢架的各梁端加载点处设梁端铰支座，电液伺服作动器装在异形柱柱顶。本发明采用柱端加载方式与整套加载装置协调形成双向反复加载受力状况，受力机理与实际情况较吻合，可实现对不同截面如T形、L形、十字形等空间异形柱结构节点试验的加载要求，并可通过调整梁端反力钢架的位置实现不同角度加载方案。
文档编号G01M99/00GK103196687SQ201310092079
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者陈宗平, 陈宇良, 范杰, 苏益声 申请人:广西大学