[發(fā)明專利]一種近長方體建筑表面風(fēng)荷載模擬試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910027009.4
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109459208B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍鋒;涂保中;劉慶帥;臧恒通;彭良坤;楊淼
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08
• 代理公司: 鄭州萬創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41135
• 代理人: 任彬

本發(fā)明公開了一種近長方體建筑表面風(fēng)荷載模擬試驗裝置，包括通電螺線管和設(shè)置在通電螺線管內(nèi)的近長方體的建筑模型，建筑模型的前側(cè)表面和后側(cè)表面均設(shè)置有導(dǎo)線組，每組導(dǎo)線組均包括多根豎直均勻設(shè)置的并聯(lián)導(dǎo)線，多根并聯(lián)導(dǎo)線并聯(lián)后與第一直流電源連接；通電螺線管內(nèi)部水平設(shè)置有絕緣平臺，建筑模型設(shè)置在絕緣平臺上，通電螺線管上纏繞的線圈導(dǎo)線與第二直流電源連接，通電螺線管內(nèi)部磁感線方向與建筑模型表面設(shè)置的多根并聯(lián)導(dǎo)線的方向垂直。本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確地測得建筑模型所能承受的極限風(fēng)荷載，同時在建筑模型被破壞的時候不會對試驗裝置造成損害。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種近長方體建筑表面風(fēng)荷載模擬試驗裝置及試驗方法，尤其涉及一種利用磁場對通電導(dǎo)線的產(chǎn)生的安培力模擬近長方體建筑表面風(fēng)荷載的試驗裝置及試驗方法。

背景技術(shù)

對于高層建筑和超高層建筑，其受到的風(fēng)荷載較為顯著。現(xiàn)階段多通過風(fēng)洞試驗和結(jié)構(gòu)計算以明確結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的響應(yīng)，包括位移和內(nèi)力等。但是，對于現(xiàn)階段的風(fēng)洞試驗，剛體模型試驗只能測得結(jié)構(gòu)的整體和表面局部風(fēng)荷載，氣彈模型試驗也只能得到結(jié)構(gòu)的位移，均無法再現(xiàn)結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的破壞過程。眾所周知，地震荷載是與風(fēng)荷載相應(yīng)的另一類動力作用，而振動臺試驗則可再現(xiàn)模擬結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞過程。但在風(fēng)洞試驗中，如果結(jié)構(gòu)模型破壞碎裂，則其碎片將飄散在風(fēng)洞中，并會被卷入風(fēng)機，造成風(fēng)機損壞。因此，風(fēng)洞試驗無法進行破壞性試驗，故無法再現(xiàn)結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的破壞過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種近長方體建筑表面風(fēng)荷載模擬試驗裝置及試驗方法，能夠快速準(zhǔn)確地測得建筑模型所能承受的極限風(fēng)荷載，同時在建筑模型被破壞的時候不會對試驗裝置造成損害。

本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種近長方體建筑表面風(fēng)荷載模擬試驗裝置，包括通電螺線管和設(shè)置在通電螺線管內(nèi)的近長方體的建筑模型，建筑模型的前側(cè)表面和后側(cè)表面均設(shè)置有導(dǎo)線組，每組導(dǎo)線組均包括多根豎直均勻設(shè)置的并聯(lián)導(dǎo)線，多根并聯(lián)導(dǎo)線并聯(lián)后與第一直流電源連接；通電螺線管內(nèi)部水平設(shè)置有絕緣平臺，建筑模型設(shè)置在絕緣平臺上，通電螺線管上纏繞的線圈導(dǎo)線與第二直流電源連接，通電螺線管內(nèi)部磁感線方向與建筑模型表面設(shè)置的多根并聯(lián)導(dǎo)線的方向垂直。

建筑模型的前側(cè)表面和后側(cè)表面均設(shè)置兩組導(dǎo)線組，每組導(dǎo)線組均包括多根豎直均勻設(shè)置的并聯(lián)導(dǎo)線，每組導(dǎo)線組中的多根并聯(lián)導(dǎo)線并聯(lián)后分別與對應(yīng)的可變電阻和對應(yīng)的第一直流電源連接，兩組導(dǎo)線組中的多根并聯(lián)導(dǎo)線均相互平行且均勻分布在建筑模型的前側(cè)表面和后側(cè)表面上，可變電阻與第一直流電源均位于通電螺線管外部。

每根并聯(lián)導(dǎo)線均上下豎直設(shè)置在建筑模型表面上，每根并聯(lián)導(dǎo)線的上部均與建筑模型表面緊密貼合，多根并聯(lián)導(dǎo)線中的至少一根并聯(lián)導(dǎo)線的下部不與建筑物表面貼合，用于連接多根并聯(lián)導(dǎo)線和直流電源的連接導(dǎo)線分別水平位于多根并聯(lián)導(dǎo)線的上方和下方，通電螺線管內(nèi)部磁感線方向與建筑模型表面所布置的用于連接多組并聯(lián)導(dǎo)線和直流電源的連接導(dǎo)線的設(shè)置方向相平行。

通電螺線管設(shè)置在支座上，通電螺線管長度大于等于通電螺線管內(nèi)徑的2.5倍，支座上表面開設(shè)與通電螺線管形狀相適配的弧形凹槽，通電螺線管設(shè)置在弧形凹槽內(nèi)，支座為絕緣支座；建筑模型設(shè)置在絕緣平臺上，且通過建筑模型固定裝置與絕緣平臺固定；多根并聯(lián)導(dǎo)線通過膠粘的方式和/或通過橫向設(shè)置的水平環(huán)箍均勻固定在建筑模型表面。

還包括用于測量建筑模型端部所產(chǎn)生的微小形變的激光位移計。

一種利用近長方體建筑表面風(fēng)荷載模擬試驗裝置的實現(xiàn)的試驗方法，包括以下步驟：

A：在近長方體的建筑模型的兩個測試面進行導(dǎo)線布置；

定義建筑模型為具有四個側(cè)面的近長方體，在建筑模型的前側(cè)表面和后側(cè)表面分別設(shè)置導(dǎo)線組，每組導(dǎo)線組均包括多根豎直均勻設(shè)置的并聯(lián)導(dǎo)線，多根并聯(lián)導(dǎo)線并聯(lián)后與第一直流電源連接；

B：將完成導(dǎo)線布置的建筑模型放置在通電螺線管內(nèi)；