圆形土楼土木结构动载荷试验研究模型的制作方法

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种圆形土楼土木结构动载荷试验研究模型。

背景技术：

土楼，是利用未经焙烧的按一定比例的沙质黏土和黏质沙土拌合而成的泥土，以夹墙板夯筑而成墙体(少数以土坯砖砌墙)、柱梁等构架全部采用木料的楼屋，简言之，就是以生土版筑墙作为承重系统的任何两层以上的房屋。

圆楼在旧时被当地人称为圆寨，至今一些年代较为久远的圆楼仍被人们习惯地称为圆寨。圆楼的共同特点是：大门、祖堂等主要建筑都在中轴线上，两边的建筑对称，这与其他种类的土楼相同。土楼已被严格确认的福建土楼建筑有3000余座，加上其他各类型的数量繁多。圆楼的外环(主楼)呈圆形状，以厚实坚固的生土墙承重，内部由木构架构成，土楼在长期使用过程中，结构老化，当遭遇地震等自然灾害时，会承受较大的动载荷的作用，因此急需提供一种圆形土楼动载荷实验研究模型，以测试圆楼模型在动载荷作用下的受力情况，为土楼的修复、加固或重建提供原始的数据，为土楼的建设起到指导作用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种圆形土楼土木结构动载荷试验研究模型，可以测试圆楼模型在动载荷作用下的受力情况，为土楼的修复、加固或重建提供原始的数据，为土楼的建设起到指导作用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

圆形土楼土木结构动载荷试验研究模型，包括振动台板、置于振动台板上的模拟土墙以及支撑于所述模拟土墙内侧的木构架，所述模拟土墙包括主墙体、若干窗口模块和垫块，所述模拟土墙的一侧开始有模拟门框，所述主墙体呈环柱型且其圆周表面开设有若干环形的通槽，沿所述主墙体的轴向设有至少一层所述通槽，所述窗口模块上开设有连通模拟土墙内侧和外侧的窗口，每一窗口模块和垫块均可拆卸地设置于所述通槽且可沿所述通槽滑动，每一通槽内间隔设置有窗口模块，相邻两窗口模块之间通过所述垫块相隔，所述窗口模块和垫块密封配合将所述通槽封闭，所述木构架包括若干竖直梁、横梁和连接梁，所述竖直梁沿主墙体的中心环形均布于主墙体的内侧，相邻两竖直梁之间通过水平设置的连接梁连接，所述竖直梁和主墙体之间通过横梁连接，每一竖直梁的底部安装有压力传感器。

进一步，所述窗口模块包括方形的第一块体，所述第一块体的中心开设有第一窗口，所述第一块体的上下两侧设置有滚轮，所述垫块包括方形的第二块体，所述第二块体和第一块体的外形大小相同且与所述第一块体密封配合，所述第二块体的上下两侧设置有滚轮，所述通槽的内侧面开设有与滚轮配合的导向槽。

进一步，所述第一块体的一侧设置有第一凸起，另一侧开设有第一凹槽，所述第二块体的一侧设置有第二凸起，另一侧开设有第二凹槽，所述第一凸起可与第一凹槽或第二凹槽连接配合，所述第二凸起可与第一凹槽或第二凹槽连接配合。

进一步，所述主墙体的外侧面开设有一放置通道，所述放置通道的截面大小与所述第一块体或第二块体的截面大小相同，沿主墙体的上顶面竖直向下延伸，所述放置通道与所述通槽连通。

进一步，所述放置通道内填充有一矩形的密封块。

进一步，所述振动台板上开设有一环槽，所述主墙体的底部与所述环槽配合使得所述主墙体可绕所述振动台板的中心转动，所述振动台板上刻画有角度尺标记，所述角度尺标记沿所述环槽的外侧边缘设置。

进一步，所述振动台板的底部固设有若干支撑桩。

进一步，所述第一块体的表面上开设有第一卡槽，所述第一窗口内装配有内嵌块，所述内嵌块的外形与所述第一窗口相适应，所述内嵌块上固定有与所述第一卡槽配合的第一卡块，所述内嵌块的中部开设有第二窗口，所述第二窗口上开设有第二卡槽。

本发明的有益效果在于：本发明圆形土楼土木结构动载荷试验研究模型，包括振动台板、置于振动台板上的模拟土墙以及支撑于所述模拟土墙内侧的木构架，通过将模拟土墙置于振动台板上，可以根据需要启动振动台，从而研究动载荷对模拟土墙的影响。

本发明模拟土墙包括主墙体、若干窗口模块和垫块，所述模拟土墙的一侧开始有模拟门框，通过将窗口模块独立出来，窗口模块用来模拟土墙上的窗口，因此可以对窗口的布置情况进行一个模拟，从而研究动载荷对土楼在不同窗口的支撑布置下的影响，包括不同窗口大小、不同窗口间隔和不同窗口布置对土楼土木结构的影响。

本发明每一窗口模块和垫块均可拆卸地设置于所述通槽且可沿所述通槽滑动，通过改变垫块和窗口的数量，并且对其位置进行相应的改变，因此可以方便对窗口模块的布置情况进行改变，从而使得本模型可以适应更多土楼的模拟场景，节约了成本。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明模型的结构示意图一；

图2为本发明模型的结构示意图二；

图3为图1的主视图；

图4为图1的俯视图；

图5为本发明窗口模块的结构示意图一；

图6为本发明窗口模块的结构示意图二；

图7为本发明内嵌块的结构示意图；

图8为本发明垫块的结构示意图。

附图中标记如下：振动台板1、模拟土墙2、木构架3、主墙体21、窗口模块22、垫块23、模拟门框24、通槽25、导向槽26、放置通道27、密封块28、第一块体221、第一窗口222、第一滚轮223、第一凸起224、第一凹槽225、第一卡槽226、第二块体231、第二滚轮232、第二凸起233、第二凹槽234、传感器4、环槽5、角度尺标记6、支撑桩7、内嵌块8、第一卡块9、第二窗口10、第二卡槽11、竖直梁31、横梁32、连接梁33。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所描述的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明圆形土楼土木结构动载荷试验研究模型，包括振动台板1、置于振动台板1上的模拟土墙2以及支撑于所述模拟土墙2内侧的木构架3，所述模拟土墙2包括主墙体21、若干窗口模块22和垫块23，所述模拟土墙2的一侧开始有模拟门框24，所述主墙体21呈环柱型且其圆周表面开设有若干环形的通槽25，沿所述主墙体21的轴向设有至少一层所述通槽25，所述窗口模块22上开设有连通模拟土墙2内侧和外侧的窗口，每一窗口模块22和垫块23均可拆卸地设置于所述通槽25且可沿所述通槽25滑动，每一通槽25内间隔设置有窗口模块22，相邻两窗口模块22之间通过所述垫块23相隔，所述窗口模块22和垫块23密封配合将所述通槽25封闭，所述木构架3包括若干竖直梁31、横梁32和连接梁33，所述竖直梁31沿主墙体21的中心环形均布于主墙体21的内侧，相邻两竖直梁31之间通过水平设置的连接梁33连接，所述竖直梁31和主墙体21之间通过横梁32连接，每一竖直梁31的底部安装有压力传感器4，通过压力传感器4连接至计算机，即可计算出每一竖直梁31底部的受力，可对整体土墙的侧向动载荷情况进行一个有效的分析。本发明圆形土楼土木结构动载荷试验研究模型，包括振动台板1、置于振动台板1上的模拟土墙2以及支撑于所述模拟土墙2内侧的木构架3，通过将模拟土墙2置于振动台板1上，可以根据需要启动振动台板1，研究不同动载荷对模拟土墙2的影响。本发明模拟土墙2包括主墙体21、若干窗口模块22和垫块23，所述模拟土墙2的一侧开始有模拟门框24，通过将窗口模块22独立出来，窗口模块22用来模拟土墙2上的窗口，因此可以对窗口的布置情况进行一个模拟，从而研究动载荷对土楼在不同窗口布置下的影响，包括不同窗口大小、不同窗口间隔和不同窗口布置的影响。本发明每一窗口模块22和垫块23均可拆卸地设置于所述通槽25且可沿所述通槽25滑动，通过改变垫块23和窗口的数量，并且对其位置进行相应的改变，因此可以方便对窗口模块22的布置情况进行改变，从而使得本模型可以适应更多土楼的模拟场景，节约了成本。

本实施例中，所述窗口模块22包括方形的第一块体221，所述第一块体221的中心开设有第一窗口222，所述第一块体221的上下两侧设置有滚轮，所述垫块23包括方形的第二块体231，所述第二块体231和第一块体221的外形大小相同且与所述第一块体221密封配合，所述第二块体231的上下两侧设置有滚轮，所述通槽25的内侧面开设有与滚轮配合的导向槽26。可以理解，第一块体221和第二块体231的宽度和通槽25的宽度相当，可以采用橡胶材料制成，使两者在配合时密封性更好。通过设置滚轮，让两者的拆卸更为方便，通过导向槽26与滚轮的配合，让两者与主墙体21之间密切进行配合，减少缝隙的产生，使其更贴合应用场景。

本实施例中，所述第一块体221的一侧设置有第一凸起224，另一侧开设有第一凹槽225，所述第二块体231的一侧设置有第二凸起233，另一侧开设有第二凹槽234，所述第一凸起224可与第一凹槽225或第二凹槽234连接配合，所述第二凸起233可与第一凹槽225或第二凹槽234连接配合，从而可以让第一块体221或第二块体231之间两两进行配合，首尾相连，也能让第一块体221和第二块体231之间两两进行配合，减少了配合过后松动的可能，让其有一定的稳定性，满足试验的需要。

本实施例中，所述主墙体21的外侧面开设有一放置通道27，所述放置通道27的截面大小与所述第一块体221或第二块体231的截面大小相同，沿主墙体21的上顶面竖直向下延伸，所述放置通道27与所述通槽25连通，放置通道27同时与上下两层通槽25连通，设计方便紧凑。放置通道27的大小大致与第一块体221或第二块体231的截面大小相同，使得第一块体221或第二块体231通过放置通道27一一进入通槽25进行配合时，装卸更为方便，也让整体结构更为紧凑，减少缝隙的产生，可以理解，在试验过程中，根据需要，放置通道27也可以用于当做第一块体221或第二块体231取出的通槽25，反向取出第一块体221和第二块体231即可，方便快捷。

本实施例中，所述放置通道27内填充有一矩形的密封块28，可以用于封堵放置通道27，防止尾部的第一块体221或第二块体231松动，还能起到一定的密封作用。

本实施例中，根据需要，可在模拟土墙2的一侧设置单向的风源，例如风机等，从而探究本模型在风载荷和动载荷耦合下的影响。本实施例，风源是固定不动的单侧风即可。所述振动台板1上开设有一环槽5，所述主墙体21的底部与所述环槽5配合使得所述主墙体21可绕所述振动台板1的中心转动，所述振动台板1上刻画有角度尺标记6，所述角度尺标记6沿所述环槽5的外侧边缘设置，在本试验过程中为了进行单独对比，单侧风的方向是不会改变的，因此需要在研究不同方位的风向对本土楼模型的影响时，通过将主墙体21沿着环槽5转动一定角度即可，角度尺标记6可用于记录主墙体21的转动角度情况，从而方便统计。

本实施例中，所述振动台板1的底部固设有若干支撑桩7，用于与地下连接，振动台板1与地面支撑配合，多根支撑桩7进行连接，减少振动台板1自身的震动对试验的影响。

本实施例中，所述第一块体221的表面上开设有第一卡槽226，第一卡槽226为方形槽且与第一窗口222连通，位于第一卡槽226的上下两侧，所述第一窗口222内装配有内嵌块8，所述内嵌块8的外形与所述第一窗口222相适应，所述内嵌块8上固定有与所述第一卡槽226配合的第一卡块9，第一卡块9的外形与第一卡槽226内腔形状相同，使其两者可以进行正常的配合，所述内嵌块8的中部开设有第二窗口10，所述第二窗口10上开设有第二卡槽11，第二卡槽11的方位与第一卡槽226的方位互相垂直，可用于再次容纳下一个更小的嵌块。本实施例通过设置内嵌块8，可以根据需要更改窗口的大小，直接进行嵌入配合即可，无需重新取出窗口模块22，更为方便。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。