一種用于模擬地震實(shí)驗(yàn)的建筑結(jié)構(gòu)模型制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種用于模擬地震實(shí)驗(yàn)的建筑結(jié)構(gòu)模型，所述建筑結(jié)構(gòu)模型采用四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)，其中，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的承重柱采用正方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的橫梁采用長(zhǎng)方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的綴板和受拉桿件采用實(shí)心桿件，所述綴板通過(guò)所述受拉桿件連接所述橫梁或所述綴板。所述建筑結(jié)構(gòu)模型，采用四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)模擬建筑結(jié)構(gòu)，通過(guò)頂部的豎向載荷模擬建筑結(jié)構(gòu)自身的靜載荷，通過(guò)側(cè)向均布靜載荷分析建筑結(jié)構(gòu)的水平活動(dòng)載荷，通過(guò)有阻尼振動(dòng)的殘余位移分析建筑結(jié)構(gòu)受到地震的振動(dòng)，以此模擬建筑結(jié)構(gòu)在地震中受到的破壞，采用這種制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的建筑結(jié)構(gòu)模型，有利于推廣應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種建筑結(jié)構(gòu)模型，特別是涉及一種用于模擬地震實(shí)驗(yàn)的建筑結(jié)構(gòu)模型。
技術(shù)介紹
地震是人類遭遇的主要自然災(zāi)害之一，其對(duì)建筑物的破壞對(duì)人類的生命安全造成極大危害并造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。人類需要對(duì)地震災(zāi)害進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究，以尋求更好的防御地震的方法。無(wú)論是科學(xué)研究還是教學(xué)實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行地震模擬實(shí)驗(yàn)中都需要建設(shè)物的結(jié)構(gòu)模型。目前，一些科研單位的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室可以直觀的了解各種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)劣，但是這種結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室造價(jià)昂貴，運(yùn)行成本極高，不利于推廣應(yīng)用和教學(xué)實(shí)驗(yàn)。因此，需要一種制造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的模擬建筑物結(jié)構(gòu)的模型，以用于模擬地震的實(shí)驗(yàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的用于模擬地震實(shí)驗(yàn)的建筑結(jié)構(gòu)模型。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種用于模擬地震實(shí)驗(yàn)的建筑結(jié)構(gòu)模型，所述建筑結(jié)構(gòu)模型采用四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)，其中，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的承重柱采用正方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的橫梁采用長(zhǎng)方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的綴板和受拉桿件采用實(shí)心桿件，所述綴板通過(guò)所述受拉桿件連接所述橫梁或所述綴板。優(yōu)選的，在所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述受拉桿件交叉連接所述橫梁與綴板的對(duì)角端或所述綴板與綴板的對(duì)角端。優(yōu)選的，在所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述受拉桿件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)，依次連接承重柱、綴板中央、相鄰承重柱、相鄰的綴板中央或橫梁中央。>優(yōu)選的，在所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述綴板的數(shù)量為3個(gè)。優(yōu)選的，在所述側(cè)面上，所述受拉桿件的數(shù)量為3個(gè)，所述綴板通過(guò)所述受拉桿件對(duì)角線連接上部相鄰的綴板或橫梁，且相鄰的受拉桿件首尾連接。優(yōu)選的，在所述側(cè)面上，所述受拉桿件的數(shù)量為3個(gè)，所述綴板通過(guò)所述受拉桿件對(duì)角線連接上部相鄰的綴板或橫梁，且相鄰的受拉桿件彼此不連接。優(yōu)選的，在所述側(cè)面上，所述受拉桿件的數(shù)量為6個(gè)，所述綴板的兩端通過(guò)所述受拉桿件連接上部相鄰的綴板中央或橫梁中央。優(yōu)選的，所述橫梁的長(zhǎng)度小于所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)底部的邊長(zhǎng)。優(yōu)選的，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)采用桐木材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的用于模擬地震實(shí)驗(yàn)的建筑結(jié)構(gòu)模型，采用四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)模擬建筑結(jié)構(gòu)，通過(guò)頂部的豎向載荷模擬建筑結(jié)構(gòu)自身的靜載荷，通過(guò)側(cè)向均布靜載荷分析建筑結(jié)構(gòu)的水平活動(dòng)載荷，通過(guò)有阻尼振動(dòng)的殘余位移分析建筑結(jié)構(gòu)受到地震的振動(dòng)，以此模擬建筑結(jié)構(gòu)在地震中受到的破壞，采用這種制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的建筑結(jié)構(gòu)模型，有利于推廣應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。附圖說(shuō)明圖1是本技術(shù)一實(shí)施例中所述建筑結(jié)構(gòu)模型的正視示意圖；圖2是本技術(shù)一實(shí)施例中所述建筑結(jié)構(gòu)模型的正視示意圖；圖3是本技術(shù)一實(shí)施例中所述建筑結(jié)構(gòu)模型的正視示意圖；圖4是本技術(shù)一實(shí)施例中所述建筑結(jié)構(gòu)模型的正視示意圖；圖5是本技術(shù)一實(shí)施例中所述建筑結(jié)構(gòu)模型的正視示意圖；圖6是本技術(shù)一實(shí)施例中所述承重柱的尺寸示意圖；圖7是本技術(shù)一實(shí)施例中所述橫梁的尺寸示意圖；圖8是本技術(shù)一實(shí)施例中所述綴板和受拉桿件的尺寸示意圖；圖9是本技術(shù)一實(shí)施例中所述建筑結(jié)構(gòu)模型的附加內(nèi)力試驗(yàn)示意圖。圖中所示：10、承重柱；20、橫梁；30、綴板；40、受拉桿件。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)作詳細(xì)描述：如圖1至圖5所示，本技術(shù)的用于模擬地震實(shí)驗(yàn)的建筑結(jié)構(gòu)模型，所述建筑結(jié)構(gòu)模型采用四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)，其中，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的承重柱10采用正方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的橫梁20采用長(zhǎng)方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的綴板30和受拉桿件40采用實(shí)心桿件，所述綴板30通過(guò)所述受拉桿件40連接所述橫梁20或所述綴板30。優(yōu)選的，參照?qǐng)D6至圖8所示，承重柱10采用正方形截面空心桿件，截面面積為16.00mm2，橫梁20采用長(zhǎng)方形截面空心桿件，截面面積為10.00mm2，綴板30和受拉桿件40采用實(shí)心桿件，截面面積為3.00mm2。優(yōu)選的，參照?qǐng)D1所示，在所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述受拉桿件40交叉連接所述橫梁20與綴板30的對(duì)角端或所述綴板30與綴板30的對(duì)角端。優(yōu)選的，在所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述受拉桿件40構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)，依次連接承重柱10、綴板30中央、相鄰承重柱10、相鄰的綴板30中央或橫梁20中央。優(yōu)選的，在所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述綴板30的數(shù)量為3個(gè)。所述橫梁20的長(zhǎng)度小于所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)底部的邊長(zhǎng)。其中，參照?qǐng)D3所示，在所述側(cè)面上，所述受拉桿件40的數(shù)量為3個(gè)，所述綴板30通過(guò)所述受拉桿件40對(duì)角線連接上部相鄰的綴板30或橫梁20，且相鄰的受拉桿件40首尾連接。其中，參照?qǐng)D4所示，在所述側(cè)面上，所述受拉桿件40的數(shù)量為3個(gè)，所述綴板30通過(guò)所述受拉桿件40對(duì)角線連接上部相鄰的綴板30或橫梁20，且相鄰的受拉桿件40彼此不連接。其中，參照?qǐng)D5所示，在所述側(cè)面上，所述受拉桿件40的數(shù)量為6個(gè)，所述綴板30的兩端通過(guò)所述受拉桿件40連接上部相鄰的綴板30中央或橫梁20中央。優(yōu)選的，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)采用桐木材料。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)而得，桐木各方面的加載表現(xiàn)更接近鋼材，更適合制作建筑模型。以圖2所示建筑結(jié)構(gòu)模型為例，進(jìn)行所述建筑結(jié)構(gòu)模型的側(cè)向剛度分析：為求解其側(cè)向剛度，需使用位移法典型方程，其求解公式如下：r11Z1+r12Z2+……+r1nZn+R1p＝0r21Z1+r22Z2+……+r2nZn+R2p＝0……rn1Z1+rn2Z2+……+rnnZn+Rnp＝0由于該結(jié)構(gòu)為高階超靜定結(jié)構(gòu)，手算求解極其復(fù)雜，所以側(cè)向剛度求解采用電算方式。依據(jù)圖6至圖8給出的截面性質(zhì)，輸入電算求解可得在頂端發(fā)生5mm位移時(shí)結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力情況如圖9和表1所示。表1電算輸出桿件在頂端發(fā)生位移時(shí)各桿件附加內(nèi)力情況對(duì)數(shù)值進(jìn)行分析可知，5mm的位移附加作用在結(jié)構(gòu)上的內(nèi)力是極其小的，最大的附加內(nèi)力也僅僅為1.4N左右，結(jié)構(gòu)完全足以承受該荷載，對(duì)于構(gòu)件強(qiáng)度的影響可以忽略不計(jì)。基于此，可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)在隨后的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)階段將不會(huì)存在強(qiáng)度破壞的可能性。所述建筑結(jié)構(gòu)模型的指標(biāo)與現(xiàn)在常規(guī)樓房相近，基本滿足加載實(shí)驗(yàn)的要求。采用圖6至圖8所示的結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到與鋼材相近的受力表現(xiàn)，同時(shí)可以有效減少扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)造成的負(fù)面影響。所述建筑結(jié)構(gòu)模型，采用四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)模擬建筑結(jié)構(gòu)，通過(guò)頂部的豎向載荷模擬建筑結(jié)構(gòu)自身的靜載荷，通過(guò)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于模擬地震實(shí)驗(yàn)的建筑結(jié)構(gòu)模型，其特征在于，所述建筑結(jié)構(gòu)模型采用四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)，其中，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的承重柱采用正方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的橫梁采用長(zhǎng)方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的綴板和受拉桿件采用實(shí)心桿件，所述綴板通過(guò)所述受拉桿件連接所述橫梁或所述綴板。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于模擬地震實(shí)驗(yàn)的建筑結(jié)構(gòu)模型，其特征在于，所述建筑結(jié)構(gòu)模型采用四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)，其中，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的承重柱采用正方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的橫梁采用長(zhǎng)方形截面空心桿件，所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的綴板和受拉桿件采用實(shí)心桿件，所述綴板通過(guò)所述受拉桿件連接所述橫梁或所述綴板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)模型，其特征在于，在所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述受拉桿件交叉連接所述橫梁與綴板的對(duì)角端或所述綴板與綴板的對(duì)角端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)模型，其特征在于，在所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述受拉桿件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)，依次連接承重柱、綴板中央、相鄰承重柱、相鄰的綴板中央或橫梁中央。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)模型，其特征在于，在所述四肢格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述綴板的數(shù)量為3個(gè)。...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王奕曾，朱宇宸，熊啟鵬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：王奕曾，朱宇宸，熊啟鵬，
類型：新型
國(guó)別省市：上海;31