一種可用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，該裝置包括與萬能試驗機裝配固定的裝置底板、裝配輕鋼框架柱的下卡槽、上卡槽、固定輕鋼框架柱的緊固螺栓、固定輕鋼框架柱的上蓋板、用于改變加載點位置的底板長槽、連接底板與頂板的側板、梁端加載的夾板、加載端頭的鉸桿、梁柱連接節點試件、力學萬能試驗機組成。整個試驗裝置不僅能較有效的實現梁柱節點受力性能試驗約束條件；還可以在加載的同時利用應變片、百分表、位移傳感器、力傳感器等工具來測量梁柱節點試件在荷載下的力學參數，從而對其受力機理和力學模型進行分析、研究。整套裝置構造明確、使用方便、成本較低，是一種適用于小型輕鋼梁柱節點試件的新型試驗裝置。

An experimental device for testing the mechanical behavior of beam column joints of light-weight steel frames

The invention discloses a test device for steel frame beam column joints mechanical properties test, the device includes a fixed and universal testing machine assembly assembly device base plate, light steel frame columns under the card slot, slot, fixed steel frame column fastening bolts and fixed steel frame column on the cover, for change the location of load plate long groove, connecting the bottom plate and the top plate, Liang Duan loaded plate, loading end hinge rod, beam column joint specimens, the mechanical composition of universal testing machine. The test device can effectively realize the column beam joints performance test constraints; can also be loaded at the same time by using strain gauges, dial indicator, displacement sensor, force sensor and other tools to measure the beam column joints under load in mechanical parameters, which influenced by the analysis, the mechanism and mechanical model study. The utility model has the advantages of clear structure, convenient operation and low cost. The utility model is a new test device suitable for small light steel beam column joint test pieces.

【技術實現步驟摘要】
一種可用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置
本專利技術涉及一種可用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，屬于建筑工程

技術介紹
近年來隨著人們對環保節能、住宅產業化的日益重視和我國鋼產量的大幅提高，污染小、工期短、保溫節能效果良好的裝配式輕鋼結構引起了政府和研究機構的高度關注，越來越多的學者對這種結構的開展了深入的研究。基于輕鋼梁、輕鋼柱的構件層次的研究已經較多，而從構件層次的研究上升到結構層次的研究，梁柱連接節點的受力性能是最關鍵的環節。梁柱連接節點在結構體系中連接著各種構件，起著傳遞荷載、分配荷載的作用，因此梁柱節點的受力性能某種程度上決定著整個結構的受力性能，對梁柱節點的研究也是輕鋼框架結構研究的關鍵。傳統的鋼結構梁柱節點受力性能試驗往往需要在大跨度的結構實驗大廳進行，需要反力墻、地錨螺桿、大型千斤頂和大噸位作動器，以及吊裝試件等物品需要的天車吊，試驗成本較高，周期較長。和高層及大跨鋼結構梁柱節點試件相比，輕鋼框架梁柱節點具有構件截面小、荷載小、位移小等特點，在研究其受力性能時如果還沿用前述方法，不僅作動器、千斤頂等裝置都難以完全匹配，而且地錨孔的孔距、反力墻的孔距都較大，對小尺寸試件的試驗，所有固定試件的裝置都需要重新定制。本專利技術提供一種可用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置及作法，以解決傳統試驗裝置尺寸過大、試驗成本高、場地要求高等問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種可用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置及作法，以解決傳統節點試驗裝置占用空間大、成本高、更換不方便等問題。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一套可用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，該裝置包括裝置底板(1)、下卡槽(2)、上卡槽(3)、緊固螺栓(4)、上蓋板(5)、底板長槽(6)、側板(7)、夾板(8)、鉸桿(9)、梁柱連接節點試件(10)、力學萬能試驗機(11)。梁柱連接節點試件(10)為T形試件，試件的上下兩端分別為柱的結構，水平方向為梁的結構。力學萬能試驗機(11)與裝置底板(1)通過螺栓連接，側板(7)豎直焊接在裝置底板(1)的兩側，梁柱連接節點試件(10)的上下兩端分別通過上蓋板(5)、裝置底板(1)固定，下卡槽(2)設置在裝置底板(1)上，上卡槽(3)設置在上蓋板(5)上，下卡槽(2)和上卡槽(3)的位置相對應；梁柱連接節點試件(10)的上下兩端分別裝入上卡槽(3)、下卡槽(2)內，梁柱連接節點試件(10)與下卡槽(2)、上卡槽(3)通過緊固螺栓(4)緊固；底板長槽(6)設置在裝置底板(1)上，用于改變加載點位置。夾板(8)設置在梁柱連接節點試件(10)梁端加載處，力學萬能試驗機(11)通過鉸桿(9)與夾板(8)連接。與萬能試驗機裝配固定的裝置底板(1)設置在試驗裝置的底部，是整個試驗裝置與力學萬能試驗機(11)連接的關鍵部件。裝置底板(1)由Q235鋼或Q345鋼制作，厚度為25mm～35mm，由5～6個直徑為24mm～30mm的螺栓固定在萬能試驗機(11)的加載底板上，力學試驗機的加載底板厚35mm～40mm，具有較大的剛度，能承受較大的豎向荷載，連接在其上的裝置底板為側板(7)及梁柱節點試件(10)提供可靠的支承。裝配輕鋼框架柱的下卡槽(2)形狀與梁柱節點試件(10)的下端的柱截面相同，為了便于梁柱節點試件(10)的安裝固定，下卡槽(2)的尺寸大于下端的柱截面尺寸，下卡槽(2)沿四邊向外各多出1mm。為了避免加載時對力學萬能試驗機(11)的加載底板造成損壞，下卡槽(2)的深度比裝置底板(1)小10mm左右，應為20mm～25mm，這個深度保證在加載時下卡槽(2)能牢固的對梁柱節點試件(10)的柱下端起到嵌固作用。按照梁柱節點試驗的理論要求，在梁柱節點試件(10)的柱下端被固定在下卡槽(2)后，要形成理論上鉸接的一種機構，試驗裝置的裝配輕鋼框架柱的下卡槽(2)完全符合試驗的理論要求。上卡槽(3)形狀與梁柱節點試件的柱上端截面相同，為了便于梁柱節點試件(10)從下方傾斜穿進上卡槽(3)，上卡槽(3)的尺寸比柱上端截面尺寸大，上卡槽(3)的四邊向外各多出10mm～15mm。上卡槽(3)的鋼板厚度與下卡槽(2)的深度相同，保證梁柱節點試件的上端、下端都處于鉸接狀態。固定輕鋼框架柱的緊固螺栓(4)一共有八個，下卡槽(2)處有四個，上卡槽(3)處有四個，緊固螺栓(4)是確保上下卡槽卡緊梁柱節點試件(10)的關鍵措施。由于機械加工裝置時，梁柱節點試件(10)、上卡槽(3)、下卡槽(2)之間的間隙難以避免，而這些間隙在加載時會造成梁柱節點試件(10)的上下柱端出現水平位移，繼而影響到梁端位移的讀數，這是試驗所不允許出現的。在把梁柱節點試件(10)裝入上卡槽(3)、下卡槽(2)中后，蓋上上蓋板(5)，栓入輕鋼框架柱的緊固螺栓(4)后擰緊，確保在加載時，上下柱端處于夾緊的狀態，將可能因為冗余位移造成的實驗誤差降低到最小限度。固定輕鋼框架柱的上蓋板(5)是確保梁柱節點試件上端固定和施加軸壓力的關鍵部件。由于上卡槽(3)的尺寸比梁柱節點試件(10)的柱上端每側多出10mm～15mm，如圖2所示，在上蓋板(5)的底部，有個方形的方框狀突起，正好占據了這多出的10mm～15mm的間隙，在上蓋板(5)蓋上，并用四個螺栓把上蓋板與上卡槽(3)連接固定后，再用四個緊固螺栓(4)擰緊，就使得梁柱節點試件的上端完全被限制了水平位移，而且不限制彎曲，符合理論鉸接的力學模型，達到梁柱節點受力性能試驗的要求。如圖2所示，在上蓋板(5)上方還能夠安裝小型千斤頂或強力彈簧(20kN～80kN)，為柱端施加軸壓力，完全模擬輕鋼柱在工作時候的受力狀態。用于改變加載點位置的底板長槽(6)是使梁柱連接節點受力性能試驗時改變加載點的關鍵設計。根據試驗目的，梁柱節點試件(10)在需要研究節點區受彎性能時，加載點需要靠近梁端部，如果需要研究節點區受剪性能時，加載點需要移動到梁柱節點根部附近，節點區之外，由于力學萬能試驗機(11)無法移動，而梁柱節點試件(10)又是被固定在試驗裝置上的，只能移動整個試驗裝置來改變加載點的位置，這個移動就要靠用于改變加載點位置的底板長槽(6)來實現，松開裝置底板(1)與力學萬能試驗機(11)加載底板之間的螺栓，使整個裝置滑動到設計位置，再擰緊螺栓，即可實現加載點位置的改變。連接底板與頂板的側板(7)對試驗裝置的整體性起著關鍵的作用。側板下部和裝置底板(1)焊接，上部和上卡槽(3)所在的頂板焊接，側板(7)要有足夠的剛度能保證下卡槽(2)和上卡槽(3)的相對位置，同時側板(7)要有足夠的抗拉能力，在梁端受到較大拉力時，梁柱節點試件(10)會把這個拉力傳給頂板，而頂板需要側板拉著才能保證試驗正常進行。側板(7)的厚度根據豎向荷載的大小選用15mm～25mm之間的值。由于試驗過程需要連接位移傳感器、應變傳感器、力傳感器等連接線，另外還需要觀察節點區的試驗現象，所以在兩個側板中受力不大的區域開了三角形的孔，如圖1所示。梁端加載的夾板(8)作用是固定梁端，把加載端頭的荷載傳給梁端，因此在梁柱節點試件(10)安裝就位后夾板(8)的上下必須用高強螺桿固定。由于梁端加載時分為拉力和壓力，夾板(8)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，其特征在于：該裝置包括裝置底板(1)、下卡槽(2)、上卡槽(3)、緊固螺栓(4)、上蓋板(5)、底板長槽(6)、側板(7)、夾板(8)、鉸桿(9)、梁柱連接節點試件(10)、力學萬能試驗機(11)；梁柱連接節點試件(10)為T形試件，試件的上下兩端分別為柱的結構，水平方向為梁的結構；力學萬能試驗機(11)與裝置底板(1)通過螺栓連接，側板(7)豎直焊接在裝置底板(1)的兩側，梁柱連接節點試件(10)的上下兩端分別通過上蓋板(5)、裝置底板(1)固定，下卡槽(2)設置在裝置底板(1)上，上卡槽(3)設置在上蓋板(5)上，下卡槽(2)和上卡槽(3)的位置相對應；梁柱連接節點試件(10)的上下兩端分別裝入上卡槽(3)、下卡槽(2)內，梁柱連接節點試件(10)與下卡槽(2)、上卡槽(3)通過緊固螺栓(4)緊固；底板長槽(6)設置在裝置底板(1)上，用于改變加載點位置；夾板(8)設置在梁柱連接節點試件(10)梁端加載處，力學萬能試驗機(11)通過鉸桿(9)與夾板(8)連接。

【技術特征摘要】
1.一種用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，其特征在于：該裝置包括裝置底板(1)、下卡槽(2)、上卡槽(3)、緊固螺栓(4)、上蓋板(5)、底板長槽(6)、側板(7)、夾板(8)、鉸桿(9)、梁柱連接節點試件(10)、力學萬能試驗機(11)；梁柱連接節點試件(10)為T形試件，試件的上下兩端分別為柱的結構，水平方向為梁的結構；力學萬能試驗機(11)與裝置底板(1)通過螺栓連接，側板(7)豎直焊接在裝置底板(1)的兩側，梁柱連接節點試件(10)的上下兩端分別通過上蓋板(5)、裝置底板(1)固定，下卡槽(2)設置在裝置底板(1)上，上卡槽(3)設置在上蓋板(5)上，下卡槽(2)和上卡槽(3)的位置相對應；梁柱連接節點試件(10)的上下兩端分別裝入上卡槽(3)、下卡槽(2)內，梁柱連接節點試件(10)與下卡槽(2)、上卡槽(3)通過緊固螺栓(4)緊固；底板長槽(6)設置在裝置底板(1)上，用于改變加載點位置；夾板(8)設置在梁柱連接節點試件(10)梁端加載處，力學萬能試驗機(11)通過鉸桿(9)與夾板(8)連接。2.根據權利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，其特征在于：與萬能試驗機裝配固定的裝置底板(1)設置在試驗裝置的底部，是整個試驗裝置與力學萬能試驗機(11)連接的關鍵部件；裝置底板(1)由Q235鋼或Q345鋼制作，厚度為25mm～35mm，由5～6個直徑為24mm～30mm的螺栓固定在萬能試驗機(11)的加載底板上，力學試驗機的加載底板厚35mm～40mm，具有較大的剛度，能承受較大的豎向荷載，連接在其上的裝置底板為側板(7)及梁柱節點試件(10)提供可靠的支承。3.根據權利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，其特征在于：裝配輕鋼框架柱的下卡槽(2)形狀與梁柱節點試件(10)的下端的柱截面相同，為了便于梁柱節點試件(10)的安裝固定，下卡槽(2)的尺寸大于下端的柱截面尺寸，下卡槽(2)沿四邊向外各多出1mm；下卡槽(2)的深度比裝置底板(1)小10mm。4.根據權利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，其特征在于：上卡槽(3)形狀與梁柱節點試件的柱上端截面相同，為了便于梁柱節點試件(10)從下方傾斜穿進上卡槽(3)，上卡槽(3)的尺寸比柱上端截面尺寸大，上卡槽(3)的四邊向外各多出10mm～15mm；上卡槽(3)的鋼板厚度與下卡槽(2)的深度相同，保證梁柱節點試件的上端、下端都處于鉸接狀態。5.根據權利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，其特征在于：固定輕鋼框架柱的緊固螺栓(4)一共有八個，下卡槽(2)處有四個，上卡槽(3)處有四個，緊固螺栓(4)是確保上下卡槽卡緊梁柱節點試件(10)的關鍵措施；由于機械加工裝置時，梁柱節點試件(10)、上卡槽(3)、下卡槽(2)之間的間隙難以避免，而這些間隙在加載時會造成梁柱節點試件(10)的上下柱端出現水平位移，繼而影響到梁端位移的讀數；在把梁柱節點試件(10)裝入上卡槽(3)、下卡槽(2)中后，蓋上上蓋板(5)，栓入輕鋼框架柱的緊固螺栓(4)后擰緊，確保在加載時，上下柱端處于夾緊的狀態。6.根據權利要求1所述的一種用于輕鋼框架梁柱節點受力性能試驗的試驗裝置，其特征在于：固定輕鋼框架柱的上蓋板(5)是確保梁柱節點試件上端固定和施加軸壓力的關鍵部件；由于上卡槽(3)的尺寸比梁柱節點試件(10)的柱上端每側多出10mm～15mm，在上蓋板(5)的底部，有個方形的方框狀突起，正好占據了這多出的10mm～15mm的間隙，在上蓋板(5)蓋上，并用四個螺栓把上蓋板與上卡槽(3)連接固定后，再用四個緊固螺栓(4)擰緊，就使得梁柱節點試件的上端完全被限制了水平位移，而且不限制彎曲，符合理論鉸接的力學模型，達到梁柱節點受力性能試驗的要求；在上蓋板(5)上方還能夠安裝小型千斤頂或強力彈簧，為柱端施加軸壓力，完全模擬輕鋼柱在工作時候的受力狀態。7.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張宗敏，曹萬林，劉子斌，劉巖，邊瑾靚，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：北京,11