一种建筑空间结构通用模型试验平台

1.本实用新型涉及建筑结构领域，尤其是建筑结构的试验装置，具体涉及一种建筑空间结构通用模型试验平台。


背景技术：

2.随着建筑结构技术的发展，现代建筑呈现更高、更大、更快、外形更复杂的特点，空间结构应用更广泛、发展迅速，不同结构组合逐渐出现。
3.在当下的空间结构中，主要包括预应力索结构、网架结构、桁架结构、网壳结构、张拉薄板结构和膜结构。在新型结构和复杂结构落地前，相关设计单位、设计企业会做模型试验，对模型监测，以便得到需要的结构相关数据，便于整体结构的分析。
4.对于不同的空间结构形式，如网架结构、膜结构、索结构、桁架结构等，模型试验对场地、地面连接、试验内容、试验方法有不同需求，尤其是结构和地面锚固、结构施加荷载、屋面荷载施加等。
5.为满足不同空间结构形式的模型试验，因此需要一种施工简易、连接方便、满足场地要求、试验模型对象拆除更换方便、性价比高的通用模型试验平台。


技术实现要素：

6.鉴于现有技术的不足，本实用新型的主要目的是提供一种建筑空间结构通用模型试验平台，可针对不同形式的空间结构，以期望能够通过一种简单、低成本、无需大场地的试验装置，研究和了解结构的受力变形机理和性能。
7.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
8.一种建筑空间结构通用模型试验平台，包括：
9.支座，置于试验地面上，作为试验平台的竖向承载构件；
10.网架平台，由所述支座支撑，网架平台由网架杆件和螺栓球通过高强螺栓连接组成，螺栓球包括上弦球、下弦球；
11.空间结构模型，整体坐落在网架平台上，与网架平台的上弦球连接；
12.拉压千斤顶装置，布置在网架平台上弦球下方，用于对空间结构模型的屋面构件施加拉压荷载；
13.平台位移监控系统，布置在空间结构模型与螺栓球连接处，用于监测螺栓球位移。
14.在一些实施例中，所述支座由上部十字筋板和下部圆钢管组成，其中十字筋板的上端形成凹形，与网架平台的下弦球焊接，十字筋板的下端与钢管的上端固定连接。
15.在一些实施例中，所述十字筋板的下端焊接一块钢板一，圆钢管的上端焊接一块钢板二，钢板二上预先焊接4颗高强螺栓，钢板一上与高强螺栓对应位置开设有螺栓孔，两块钢板通过高强螺栓连接。
16.在一些实施例中，与空间结构模型连接的上弦球中间位置开设通孔，供一定长度的螺栓从通孔中穿出，在该上弦球的上方与空间结构模型连接固定。
17.在一些实施例中，在该上弦球的上方，设置有水平钢板和竖向钢板，水平钢板中心开孔，螺栓从通孔中穿出，通过螺母锁紧固定，竖向钢板上开孔，与空间结构模型通过销轴连接固定。
18.在一些实施例中，水平钢板与竖向钢板呈t型焊接固定，且竖向钢板在螺栓处挖缺口，以留出螺母的空间。
19.在一些实施例中，所述拉压千斤顶装置包括千斤顶和螺杆，千斤顶布置在上弦球下方，上弦球开设通孔，螺杆下端连接千斤顶，上端从上弦球的通孔中穿出后与空间结构模型的屋面构件连接。
20.在一些实施例中，所述下弦球的下方对应设置支撑立柱，所述千斤顶布置在支撑立柱上。
21.在一些实施例中，所述平台位移监控系统采用电子定位设备或电子位移计布置在空间结构模型与螺栓球连接处，用于监测螺栓球节点处的位移。
22.在一些实施例中，所述空间结构模型为斜拉索结构模型、悬索结构模型、网壳结构模型或膜结构模型。
23.本实用新型相对于现有技术的有益效果是：本实用新型提供一种建筑空间结构通用模型试验平台，可以满足多种空间结构形式的模型试验需求。具体而言，至少具有如下实际效果：
24.（1）装置通用性强，单个装置即可用于多种空间结构的试验模拟，如网架结构、桁架结构、索结构、膜结构；
25.（2）本试验装置采用多个支座承载网架平台，支座下放置橡胶垫，无需与地面锚固，适用不同场地；
26.（3）拉压千斤顶装置可以对试验对象施加荷载，模拟屋面压力及风吸力；
27.（4）平台位移监控系统用于测量试验中平台的位移变化，整合试验对象和平台位移数据，以减小试验结果误差；
28.（5）本试验装置对试验场地要求小，适应性强，质量轻，运输方便，易拆卸，整体安装对水电设施、机械要求较低、经济性强。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
30.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。
31.图1为本实用新型一个实施例的斜拉索结构模型试验平台示意图；
32.图2为本实用新型一个实施例的网架节点示意图；
33.图3为本实用新型一个实施例的支座结构示意图；
34.图4为本实用新型一个实施例的杆件与网架平台连接示意图；
35.图5为本实用新型一个实施例的拉索与网架平台连接；
36.图6为本实用新型一个实施例的斜拉索结构模型试验示意图；
37.图7为本实用新型一个实施例的拉压千斤顶工装结构示意图；
38.图8为本实用新型一个实施例的悬索结构模型试验平台示意图；
39.图9为本实用新型一个实施例的网壳结构模型试验平台示意图；
40.图10为本实用新型一个实施例的膜结构模型试验平台示意图。
具体实施方式
41.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型实施例作进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
42.需要理解的是，术语“包括/包含”、“由
……
组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含
……”
、“由
……
组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
43.还需要理解的是，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本实用新型中的具体含义。
44.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本实用新型的限制。
45.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.以下结合较佳的实施方式对本实用新型的实现进行详细的描述。
47.本实用新型为一种建筑空间结构通用模型试验平台，由支座1、网架平台2、空间结构模型11、拉压千斤顶装置9和平台位移监测系统10构成，如图1所示。
48.在一个实施例中，如图2所示，网架平台2由网架杆件21和螺栓球22组成，网架杆件21包括上弦杆21-1、腹杆21-2、下弦杆21-3，螺栓球22包括上弦球22-1、下弦球22-2，网架杆件21与螺栓球22通过高强螺栓3连接，网架平台2在四周边由支座1支撑，必要时在网架平台2的中部下方也设置支座1。
49.在一个实施例中，参见图1、图3，支座1为圆柱形钢管结构，置于试验地面上，作为
索力试验装置的竖向承载构件；较佳的，支座1下方设置地面承载垫板4，地面承载垫板4放置在试验地面上，可采用橡胶材质，主要承载支座1的竖向荷载。地面承载垫板为橡胶垫，承受上部构件的重量，对地面起到一定的保护作用，使得支座1无需与地面锚固，适用不同的场地，能够在具有较大空间的室内布置本实用新型的试验装置并进行模型试验，且不会破坏室内地面结构。
50.在一个实施例中，继续参见图3，支座1由上部十字筋板5和下部圆钢管6组成，十字筋板5的上端与网架平台2的下弦球22-2焊接，较佳的，可将十字筋板5的上端成型为半圆凹形，与网架平台的下弦球焊接，实现支座1与网架平台2的连接，半圆凹形匹配容纳下弦球，使得十字筋板5能够与螺栓球完美紧密贴合焊接，确保支座1与网架平台2安全可靠的连接强度和稳定性，防止试验过程中加载位移造成的节点脱开、整体失稳。
51.十字筋板5的下端与圆钢管6的上端固定连接，较佳的，本实用新型通过高强螺栓3连接，容易拆卸，施工安装方便，操作简单。更佳的，十字筋板5的下端焊接一块钢板一5-1，圆钢管6的上端焊接一块钢板二6-1，钢板二6-1上预先焊接4颗高强螺栓3，钢板一5-1上与高强螺栓3对应位置开设有高强螺栓孔，两块钢板通过高强螺栓3连接。高强螺栓3预装在圆钢管6的上端，现场只需拧紧螺母即可，安装方便，同时当需要时，由于支座直接放置在试验地面上，只需拧开螺母就能够方便更换不同高度的圆钢管6，以满足不同高度、不同跨度的多种类型结构，实现试验装置根据试验需求灵活调整，且拆装方便。
52.在一个实施例中，网架平台2与空间结构模型11的杆件8通过结构连接节点7连接，参见图4，结构连接节点7与网架平台2的上弦球22-1通过高强螺栓3连接。上弦球22-1在加工时预留通孔，结构连接节点7的下部钢板7-1即水平钢板在中心位置开孔，上部钢板7-2即竖直钢板与下部钢板7-1成t型焊接，在下部钢板7-1开孔的位置，上部钢板7-2挖洞，留出松紧螺母的空间。
53.空间结构模型的杆件8的端部设置一封堵板8-1，封堵板8-1与一钢板8-2焊接，较佳的，在上部钢板7-2和钢板8-2连接位置开同样大小的圆孔，采用销轴连接，容易拆卸，施工安装方便，操作简单。更佳的，本实施例中存在的拉索与网架平台2连接，同样可以采用此连接节点7的连接方式，参见图5。
54.本实用新型中，可通过拉压千斤顶装置9为空间结构模型施加荷载，用于模拟结构受到的压力和风吸力。参见图6，拉压千斤顶装置包括千斤顶9-1和螺杆9-2，螺杆9-2的底端与千斤顶9-1连接，螺杆9-2另一端穿过网架平台2的上弦球22-1与上部空间结构的屋面构件相连，千斤顶9-1的下部可增设支撑立柱9-3，与支撑立柱9-3连接，支撑立柱9-3为千斤顶9-1提供支撑点。容易实现的，通过控制千斤顶的升降，实现结构的荷载施加。
55.继续参见图6，在空间结构杆件与网架平台2螺栓球连接位置设置了平台位移监测系统10，平台位移监控系统10可采用电子定位设备或电子位移计布置在空间结构模型与螺栓球连接处，在试验中监测螺栓球位置。
56.如图1、8-10，空间结构模型可以模拟斜拉索结构模型、悬索结构模型、网壳结构模型或膜结构模型等各种空间结构。
57.本实用新型适应性强，单个试验平台可满足不同空间结构形式的试验，单一构件较小，运输搬运、施工安装方便，对更换构件螺栓连接，操作简单方便，大大节省了成本，节约了时间。
58.本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
59.上文描述了几个说明性实施例，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。此类变更、修改和改进旨在形成本公开的一部分并且旨在落入本公开的精神和范围内。虽然这里呈现的一些示例涉及功能或结构元件的特定组合，但是应当理解，这些功能和元件可以根据本公开以其他方式组合以实现相同或不同的目的。特别地，结合一个实施例讨论的动作、元素和特征不旨在被排除在其他实施例中的类似或其他角色之外。此外，本文的元件和组件可进一步分成附加组件或结合在一起以形成用于执行相同功能的更少组件。因此，前述描述和附图仅作为示例，并不旨在进行限制，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。