[發(fā)明專利]膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)驅(qū)雨荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)測試裝置及方法

在審

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• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113125104A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉長江;姜蘇;王夢斐;謝海兵;鄭周練;劉堅(jiān);張夢佳;盤榮杰;黃偉彬;孫源君
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01M9/08
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚(yáng)鵬

本發(fā)明公開了一種膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)驅(qū)雨荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)測試裝置及方法，裝置包括：風(fēng)室；張拉組件，設(shè)置于風(fēng)室內(nèi)，用于對待測膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行張拉并形成具有穩(wěn)定預(yù)張力的膜面；降雨組件，位于風(fēng)室內(nèi)，并設(shè)置于張拉組件的上方；供風(fēng)組件，設(shè)置于風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)口處，用于為風(fēng)室提供穩(wěn)定的風(fēng)場；信號采集組件，包括激光位移傳感器和風(fēng)速計(jì)，激光位移傳感器位于風(fēng)室外，并設(shè)置于張拉組件的下方，風(fēng)速計(jì)位于風(fēng)室內(nèi)，并設(shè)置于張拉組件的上方；控制組件，與降雨組件、供風(fēng)組件、激光位移傳感器以及風(fēng)速計(jì)通信連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，降低了膜結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)測試的成本，且便于操作，在保證高測試精度的同時(shí)具有較強(qiáng)的適用性，可廣泛應(yīng)用于建筑膜結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑膜結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)驅(qū)雨荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)測試裝置及方法。

背景技術(shù)

作為一種新的空間結(jié)構(gòu)形式，膜結(jié)構(gòu)代表了建筑技術(shù)和材料科學(xué)發(fā)展當(dāng)前的水平，是藝術(shù)和技術(shù)的完美結(jié)合。膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)起源于人類在古代生活的帳篷，但真正意義上的膜結(jié)構(gòu)作為一種新型的建筑結(jié)構(gòu)是在20世紀(jì)中葉發(fā)展，它產(chǎn)生剛性并最終通過膜表面的預(yù)應(yīng)力形成。由于其卓越的建筑特征，優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特征和合適的經(jīng)濟(jì)性，膜結(jié)構(gòu)廣泛用于大跨度空間結(jié)構(gòu)，例如體育場，展覽場地和火(汽)車站。膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展包括膜材料的發(fā)展和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的發(fā)展，膜材料的發(fā)展豐富了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的多樣性，促進(jìn)了新型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的發(fā)電和應(yīng)用；與此同時(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的發(fā)展又促進(jìn)了新型膜材料的發(fā)展。

伴隨著膜結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，膜結(jié)構(gòu)所發(fā)生的工程事故也屢見不鮮。在實(shí)際工程運(yùn)用之前，膜結(jié)構(gòu)會(huì)參照國內(nèi)目前唯一的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程——《膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS 158:2015)進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)：在主要考慮風(fēng)荷載對膜結(jié)構(gòu)不利影響的情況下，同時(shí)兼并考慮其他不利荷載如：雨、雪等對其產(chǎn)生的消極作用。然而在嚴(yán)格的抗風(fēng)設(shè)計(jì)之后，實(shí)際工程中會(huì)出現(xiàn)遠(yuǎn)低于臨界失穩(wěn)風(fēng)速時(shí)而膜結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。通常情況下膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只是將各種最不利效應(yīng)進(jìn)行組合設(shè)計(jì)而未考慮不利荷載相互作用下的耦合作用，而作為主要設(shè)計(jì)條件的風(fēng)通常伴隨著雨的降落，因此有必要研究膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)雨耦合作用下的動(dòng)力響應(yīng)。

現(xiàn)有的研究風(fēng)雨耦合作用的主要辦法有理論解析、數(shù)值模擬以及試驗(yàn)研究。實(shí)際工程中，膜結(jié)構(gòu)具有較大的跨度和高度，幾乎不可能一比一復(fù)刻進(jìn)行試驗(yàn)。通常情況是將試驗(yàn)對象進(jìn)行等比縮小制作模型，然后在風(fēng)洞中進(jìn)行風(fēng)雨試驗(yàn)，而常規(guī)意義上的風(fēng)洞造價(jià)極高導(dǎo)致試驗(yàn)費(fèi)用昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于：提供一種低成本、方便快捷、適用性強(qiáng)的膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)驅(qū)雨荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)測試裝置及方法。

本發(fā)明所采用的第一技術(shù)方案是：

一種膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)驅(qū)雨荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)測試裝置，包括：

風(fēng)室，所述風(fēng)室的兩個(gè)側(cè)面上分別設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口；

張拉組件，所述張拉組件設(shè)置于所述風(fēng)室內(nèi)，所述張拉組件用于對待測膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行張拉并形成具有穩(wěn)定預(yù)張力的第一膜面；

降雨組件，所述降雨組件位于所述風(fēng)室內(nèi)，并設(shè)置于所述張拉組件的上方，所述降雨組件用于降落雨滴至所述第一膜面上；

供風(fēng)組件，所述供風(fēng)組件設(shè)置于所述風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)口處，所述供風(fēng)組件用于為所述風(fēng)室提供穩(wěn)定的風(fēng)場；

信號采集組件，所述信號采集組件包括激光位移傳感器和風(fēng)速計(jì)，所述激光位移傳感器位于所述風(fēng)室外，并設(shè)置于所述張拉組件的下方，所述風(fēng)速計(jì)位于所述風(fēng)室內(nèi)，并設(shè)置于所述張拉組件的上方；

控制組件，所述降雨組件、所述供風(fēng)組件、所述激光位移傳感器以及所述風(fēng)速計(jì)均與所述控制組件通信連接。

進(jìn)一步，所述張拉組件包括水平支撐部、豎直支撐部以及夾持裝置，所述夾持裝置用于將所述待測膜結(jié)構(gòu)固定在水平支撐部和豎直支撐部上，使得所述待測膜結(jié)構(gòu)形成具有穩(wěn)定預(yù)張力的第一膜面。