CN107782606A - 一种双钢板混凝土组合剪力墙钢板局部屈曲行为的试验装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双钢板混凝土组合剪力墙钢板局部屈曲行为的试验装置及其使用方法，包括：一底座和设置于该底座上的一试件、一侧向约束机构和一竖向加载机构，侧向约束机构与试件接触以模拟对试件的侧向约束条件，竖向加载机构设于试件之上以对试件施加竖向载荷。本发明能够精确量测组合结构中单侧受约束钢板的荷载‑位移关系，解决了传统试验方法无法精确测得组合结构中钢板所承担荷载的不足，为组合结构中钢板受力行为的研究开拓了一个新思路，具有较佳的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于结构工程试验技术领域，具体涉及一种双钢板混凝土组合剪力墙钢板局部屈曲行为的试验装置及其使用方法。
背景技术
钢-混凝土组合结构由于能够充分发挥钢材和混凝土各自优势，具有承载力高、整体刚度大、自重轻、施工速度快、抗震性能好等优点，目前已成为我国高层建筑最具竞争力的结构形式之一。组合结构中钢与混凝土的组合形式灵活多变，其中一种重要的组合形式是在钢板围成的腔体内填筑混凝土，如近年来迅速发展的双钢板混凝土剪力墙等。在这类组合构件中，由于受到内填混凝土的单侧约束，钢板的局部稳定性能会优于相应钢结构中的钢板，但在较大的压缩变形下，受混凝土单侧约束的钢板仍会发生向外的局部屈曲，使钢板呈现出受压软化行为。作为组合构件的重要组成部分，只有充分认清单侧受约束钢板的受力行为，才能对双钢板混凝土剪力墙等组合构件的整体受力行为有一个清晰的认识。然而，目前传统的试验方法只能测得组合构件的整体荷载-位移关系，而不能直接量测得到钢板在加载过程中所承担的荷载，这给钢板受力行为的研究带来了较大困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种双钢板混凝土组合剪力墙钢板局部屈曲行为的试验装置。
本发明的另一目的在于提供上述试验装置的使用方法。
本发明的技术方案如下：
一种双钢板混凝土组合剪力墙钢板局部屈曲行为的试验装置，包括：一底座和设置于该底座上的一试件、一侧向约束机构和一竖向加载机构，侧向约束机构与试件接触以模拟对试件的侧向约束条件，竖向加载机构设于试件之上以对试件施加竖向载荷；
上述试件，包括由一上端板、一下端板和二钢侧板组成的一矩形框架以使来自竖向加载机构的竖向载荷均匀传递至该二钢侧板中，二钢侧板之间从上到下固接有若干排对拉钢筋以模拟双钢板混凝土组合剪力墙的连接构造；该矩形框架内设有若干珍珠棉层以将相邻排对拉钢筋隔开，混凝土浇筑于相邻二珍珠棉层之间，最上与最下的珍珠棉层分别与上端板和下端板贴合，以保证每排对拉钢筋连接的混凝土可上下自由移动且竖向载荷不会传递到混凝土中，二钢侧板的内壁面贴覆有聚四氟乙烯薄膜以消除侧钢板与混凝土之间的摩擦力。
在本发明的一个优选实施方案中，所述侧向约束机构包括设于底座上且分别位于所述试件两侧的二直角三角架对，每一直角三角架对包括二直角三角架，每一直角三角架包括二直角边，其中一直角边与所述底座相连，另一直角边连接有一约束板，每一直角三角架对的二约束板的的间距与所述钢侧板的宽度适配并与所述钢侧板的二边缘完全接触。
进一步优选的，所述底座包括一试件放置部及设于该试件放置部两侧的二直角三角架放置部。
进一步优选的，所述二直角三角架放置部上均设有若干椭圆形孔，所述每一直角三角架对中的二直角三角架分别与该若干椭圆形孔适配以通过该若干椭圆形孔调节二直角三角架对之间的间距，并通过固定件固定。
进一步优选的，所述固定件为螺栓。
在本发明的一个优选实施方案中，所述直角三角架上设有若干列定位孔，所述约束板适配装设于其中一列定位孔上，所述每一直角三角架对的二约束板与不同列定位孔连接以适配具有不同尺寸的钢侧板的试件。
在本发明的一个优选实施方案中，所述竖向加载机构包括一设于所述底座上的反力架和一竖向千斤顶，该竖向千斤顶的两端分别顶抵所述反力架和所述试件的上端板。
在本发明的一个优选实施方案中，所述矩形框架由一上端板、一下端板和二钢侧板焊接组成。
上述试验装置的使用方法，包括：将所述试验装置的各部分设置完毕，并在试件的相应位置不会应变片和位移计，然后通过竖向千斤顶按照一定速率施加竖向载荷，并同步采集包括力、位移和应变的测量数据，记录包括所述侧钢板的局部屈曲形态的试验现象，当试件的承载力下降至峰值载荷的50％以下时，停止试验，最后通过对上述测量数据和试验现象的分析整理，研究侧钢板的受压性能。
本发明的有益效果是：本发明能够精确量测组合结构中单侧受约束钢板的荷载-位移关系，解决了传统试验方法无法精确测得组合结构中钢板所承担荷载的不足，为组合结构中钢板受力行为的研究开拓了一个新思路，具有较佳的应用前景。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的试件的立体结构示意图。
图3为本发明的试件的截面示意图。
图4为本发明的底座的直角三角架放置部的立体结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
如图1所示，一种双钢板混凝土组合剪力墙钢板局部屈曲行为的试验装置，包括：一底座1和设置于该底座1上的一试件2、一侧向约束机构3和一竖向加载机构4，侧向约束机构3与试件2接触以模拟对试件2的侧向约束条件，竖向加载机构4设于试件2之上以对试件2施加竖向载荷；
如图2和图3所示，上述试件2，包括由一上端板21、一下端板22和二钢侧板23焊接而成的一矩形框架以使来自竖向加载机构4的竖向载荷均匀传递至该二钢侧板23中，二钢侧板23之间从上到下焊接有若干排对拉钢筋24以模拟双钢板混凝土组合剪力墙的连接构造；该矩形框架内设有若干珍珠棉层25以将相邻排对拉钢筋24隔开，混凝土26浇筑于相邻二珍珠棉层25之间，其功能仅限于约束侧钢板23往混凝土26方向的侧向变形，最上与最下的珍珠棉层25分别与上端板21和下端板22贴合，由于珍珠棉层25的弹性模量较小，每排对拉钢筋24连接的混凝土26可上下自由移动且竖向载荷不会传递到混凝土26中，二钢侧板23的内壁面黏贴有聚四氟乙烯薄膜27以消除侧钢板与混凝土26之间的摩擦力。
如图1和图4所示，所述侧向约束机构3包括设于底座1上且分别位于所述试件2两侧的二直角三角架对，每一直角三角架对包括二直角三角架31，每一直角三角架31包括二直角边，其中一直角边与所述底座1相连，另一直角边连接有一约束板32，每一直角三角架对的二约束板32的间距与所述钢侧板23的宽度适配并与所述钢侧板23的二边缘完全接触。所述底座1包括一试件放置部11及设于该试件放置部两侧的二直角三角架放置部12，上于所述二直角三角架放置部12均设有若干椭圆形孔120，所述每一直角三角架对中的二直角三角架31分别与该若干椭圆形孔120适配以通过该若干椭圆形孔120调节二直角三角架对之间的间距，并通过螺栓固定。所述直角三角架31上设有若干列定位孔(图中未示出)，所述约束板32适配装设于其中一列定位孔上，所述每一直角三角架对的二约束板32与不同列定位孔连接以适配具有不同尺寸的钢侧板23的试件2。
如图1所示，所述竖向加载机构4包括一设于所述底座1上的反力架41和一竖向千斤顶42，该竖向千斤顶42的两端分别顶抵所述反力架41和所述试件2的上端板21。
上述试验装置的使用方法，包括：将所述试验装置的各部分设置完毕，并在试件2的相应位置不会应变片和位移计，然后通过竖向千斤顶42按照一定速率施加竖向载荷，并同步采集包括力、位移和应变的测量数据，记录包括所述侧钢板的局部屈曲形态的试验现象，当试件2的承载力下降至峰值载荷的50％以下时，停止试验，最后通过对上述测量数据和试验现象的分析整理，研究侧钢板的受压性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一种双钢板混凝土组合剪力墙钢板局部屈曲行为的试验装置，其特征在于：包括：一底座和设置于该底座上的一试件、一侧向约束机构和一竖向加载机构，侧向约束机构与试件接触以模拟对试件的侧向约束条件，竖向加载机构设于试件之上以对试件施加竖向载荷；
上述试件，包括由一上端板、一下端板和二钢侧板组成的一矩形框架以使来自竖向加载机构的竖向载荷均匀传递至该二钢侧板中，二钢侧板之间从上到下固接有若干排对拉钢筋以模拟双钢板混凝土组合剪力墙的连接构造；该矩形框架内设有若干珍珠棉层以将相邻排对拉钢筋隔开，混凝土浇筑于相邻二珍珠棉层之间，最上与最下的珍珠棉层分别与上端板和下端板贴合，以保证每排对拉钢筋连接的混凝土可上下自由移动且竖向载荷不会传递到混凝土中，二钢侧板的内壁面贴覆有聚四氟乙烯薄膜以消除侧钢板与混凝土之间的摩擦力。
2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述侧向约束机构包括设于底座上且分别位于所述试件两侧的二直角三角架对，每一直角三角架对包括二直角三角架，每一直角三角架包括二直角边，其中一直角边与所述底座相连，另一直角边连接有一约束板，每一直角三角架对的二约束板的的间距与所述钢侧板的宽度适配并与所述钢侧板的二边缘完全接触。
3.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于：所述底座包括一试件放置部及设于该试件放置部两侧的二直角三角架放置部。
4.如权利要求3所述的试验装置，其特征在于：所述二直角三角架放置部上均设有若干椭圆形孔，所述每一直角三角架对中的二直角三角架分别与该若干椭圆形孔适配以通过该若干椭圆形孔调节二直角三角架对之间的间距，并通过固定件固定。
5.如权利要求4所述的试验装置，其特征在于：所述固定件为螺栓。
6.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于：所述直角三角架上设有若干列定位孔，所述约束板适配装设于其中一列定位孔上，所述每一直角三角架对的二约束板与不同列定位孔连接以适配具有不同尺寸的钢侧板的试件。
7.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述竖向加载机构包括一设于所述底座上的反力架和一竖向千斤顶，该竖向千斤顶的两端分别顶抵所述反力架和所述试件的上端板。
8.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述矩形框架由一上端板、一下端板和二钢侧板焊接组成。
9.权利要求1至8中任一权利要求所述的试验装置的使用方法，其特征在于：包括：将所述试验装置的各部分设置完毕，并在试件的相应位置布置应变片和位移计，然后通过竖向千斤顶按照一定速率施加竖向载荷，并同步采集包括力、位移和应变的测量数据，记录包括所述侧钢板的局部屈曲形态的试验现象，当试件的承载力下降至峰值载荷的50％以下时，停止试验，最后通过对上述测量数据和试验现象的分析整理，研究侧钢板的受压性能。
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