一种测试任意形状建筑薄膜结构力学性能的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种测试任意形状建筑薄膜结构力学性能的装置，若干个张拉装置安装在试验平台的上表面。试验时，作为试验对象的建筑薄膜被张拉装置的夹具夹持。若干个便携式节点支座放置在建筑薄膜的下方。相邻两个便携式节点支座之间安装一根连接杆件。每一根连接杆件的两端固定在便携式节点支座的圆环节点上。磁铁放置在建筑薄膜的上表面，使其与连接杆件相吸引。所述建筑薄膜下方设置激光位移传感器，分别对应建筑薄膜的各个特征测点，以记录建筑薄膜各测点的振动位移数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑薄膜结构力学性能测试。
技术介绍
膜结构是近几十年发展起来的一种新型的大跨度空间结构，它由具有优良性能的织物(膜材)通过支撑构件(如刚性梁、柱、柔性索)，或给膜内空气加压以一定的方式组合并施加适当的初始预张力而形成具有一定刚度的空间结构形状，从而承受一定外荷载的一种空间结构形式。它的历史可以追溯到远古时期的人们利用树木的纤维和兽皮建造的帐篷。膜结构是一种全新的建筑结构形式，它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学.计算机技术等为一体，具有很高技术含量。其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化，结合整体环境，建筑出标志性的形象工程。在阳光的照射下，由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光，无强反差的着光面与阴影的区分，室内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚，建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空，建筑物的体形显现出梦幻般的效果。它的作用等同于传统的刚性结构中的混凝土、钢筋等材料。早期的膜结构由于膜材开发的缓慢，一直处于停滞状态。直到现代，由于科学技术的发展，新材料的出现，特别是20世纪七十年代后，美国杜邦公司开发出以聚四氟乙烯为涂层(PTEF)的玻璃纤维织物作为膜材，才引发了膜结构在近几十年的突飞猛进的发展。1970年日本大阪万国博览会，由美国工程师DavidGeiger和H.Berger设计的美国馆采用气承式膜结构，首次以聚氯乙稀(PVC)为涂层的玻璃纤维织物作为覆盖材料，是第一个现代意义上的大跨度膜结构。PTFE建筑膜材的最大特点是：重量轻、强度高、防火难燃、自洁性好，不受紫外线影响、抗疲劳、耐扭曲、耐老化、使用寿命长。具有高透光率，热吸收量很少。由于建筑膜材广泛应用于大型公共设施，成为现代化的永久性建筑，其力学性能的测试非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是测试任意形状的建筑薄膜结构的力学性能。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种测试多边形建筑薄膜结构力学性能的装置，包括试验平台、张拉装置、磁铁、便携式节点支座和连接杆件。所述试验平台为水平混凝土平台。若干个张拉装置安装在试验平台的上表面。所述张拉装置包括支架、气缸和夹具。所述支架的下端固定在试验平台的上表面。所述气缸被安装在支架的上端。所述气缸的伸缩杆的端头连接夹具。试验时，作为试验对象的建筑薄膜被张拉装置的夹具夹持。所述便携式节点支座包括底座、内螺纹套筒、外螺纹钢管和圆环节点。所述内螺纹套筒的下端垂直地安装在所述底座上。所述外螺纹钢管的下端旋入内螺纹套筒中。所述外螺纹钢管的上端安装圆环节点。所述圆环节点为一圆盘，这个圆盘上具有贯穿其上下表面的若干个圆弧孔，这些圆弧孔分布在同一个圆周上。所述连接杆件的两端具有螺纹孔。试验时，若干个便携式节点支座放置在建筑薄膜的下方。相邻两个便携式节点支座之间安装一根连接杆件。每一根连接杆件的两端均搁置在便携式节点支座的圆环节点上。通过旋入圆弧孔和连接杆件上的螺纹孔的螺栓，将连接杆件与圆环节点固定。试验时，若干磁铁放置在建筑薄膜的上表面，使其与连接杆件相吸引。所述建筑薄膜下方设置激光位移传感器，分别对应建筑薄膜的各个特征测点，以记录建筑薄膜各测点的振动位移数据。进一步，所述试验平台为混凝土试验平台。进一步，所述夹具包括两块叠合在一起的圆弧形钢片，以及安装在伸缩杆端头的夹头。试验时，建筑薄膜被夹在这两块圆弧形钢片之间，这两块圆弧形钢片又被夹头夹紧。进一步，所述底座为三角底座，它的每一个分支上均安装有调节螺栓。本专利技术通过多向气缸式膜材张拉装置对膜材施加预张力，采用任意形状的支架和磁铁为薄膜提供所需的边界条件，通过数据采集系统观测膜面位移振动，确定薄膜在激励下的动态响应特征，具有以下优点和积极效果：1.提供任意形状的几何边界条件，用于研究任意形状建筑薄膜结构力学性能；2.磁铁的磁力提供力学边界条件，对薄膜无损伤，且不影响预张力的传递；3.便携式节点支座可自由连接各个钢片，灵活调整支架高度，且精度较高；4.该装置测试原理简单、灵活多变，便于调整和操作、精度高、拆卸方便。附图说明图1-任意形状的建筑薄膜力学性能测试装置示意图。图2-便携式节点支座装置示意图。图3-任意形状装置示意图。图中：试验平台1、张拉装置2、支架201、气缸202、伸缩杆2021、夹具203、建筑薄膜3、磁铁4、便携式节点支座5、底座501、调节螺栓5011、内螺纹套筒502、外螺纹钢管503、圆环节点504、圆弧孔5041、连接杆件6。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。一种测试任意形状建筑薄膜结构力学性能的装置，包括试验平台1、张拉装置2、磁铁4、便携式节点支座5和连接杆件6。参见图1，所述试验平台1为一上表面水平的平板。若干个张拉装置2安装在试验平台1的上表面。实施例中，所述试验平台1为混凝土试验平台。所述张拉装置2包括支架201、气缸202和夹具203。所述支架201的下端固定在试验平台1的上表面。所述气缸202被安装在支架201的上端。所述气缸202的伸缩杆2021的端头连接夹具203。试验时，作为试验对象的建筑薄膜3被张拉装置2的夹具203夹持。参见图2，所述便携式节点支座5包括底座501、内螺纹套筒502、外螺纹钢管503和圆环节点504。所述内螺纹套筒502的下端垂直地安装在所述底座501上。所述外螺纹钢管503的下端旋入内螺纹套筒502中。所述外螺纹钢管503的上端安装圆环节点504。所述圆环节点504为一圆盘，这个圆盘上具有贯穿其上下表面的若干个圆弧孔5041，这些圆弧孔5041分布在同一个圆周上。参见图3，所述连接杆件6的两端具有螺纹孔。试验时，若干个便携式节点支座5放置在建筑薄膜3的下方。相邻两个便携式节点支座5之间安装一根连接杆件6。每一根连接杆件6的两端均搁置在便携式节点支座5的圆环节点504上。通过旋入圆弧孔5041和连接杆件6上的螺纹孔的螺栓，将连接杆件6与圆环节点504固定。试验时，若干磁铁4放置在建筑薄膜3的上表面，使其与连接杆件6相吸引。所述建筑薄膜3下方设置激光位移传感器，分别对应建筑薄膜3的各个特征测点，以记录建筑薄膜3各测点的振动位移数据。使用所述装置时，包括以下步骤：1)八个张拉装置2固定在试验平台1上，并围成一个圆周。2)将待测的建筑薄膜3裁剪成圆形，并将其固定在八夹具203上。所述夹具203包括两块叠合在一起的圆弧形钢片，以及安装在伸缩杆2021端头的夹头。试验时，建筑薄膜3被夹在这两块圆弧形钢片之间，这两块圆弧形钢片又被夹头夹紧。参见图1，这些夹具203的圆弧钢片组合成圆形。将这些夹具203的夹头与气缸连接。3)将六个便携式节点支座5和连接杆件6组合在一起，形成支撑架，所述支撑架放置在若干个张拉装置2的中间。调整支撑架的高度和水平度，使得连接杆件6的上表面紧膜面并保持水平。实施例中，所述底座501为三角底座，它的每一个分支上均安装有调节螺栓5011，先通过旋转支座的下部钢管来粗略调整支架的高度，再通过调整下部螺丝的位置来精细调整支撑架的高度和水平度，保证支撑架上端的连接杆件贴紧膜面并保持水平。4)启动气缸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试任意形状建筑薄膜结构力学性能的装置，其特征在于:包括试验平台(1)、张拉装置(2)、磁铁(4)、便携式节点支座(5)和连接杆件(6)；所述试验平台(1)为水平混凝土平台；若干个张拉装置(2)安装在试验平台(1)的上表面；所述张拉装置(2)包括支架(201)、气缸(202)和夹具(203)；所述支架(201)的下端固定在试验平台(1)的上表面；所述气缸(202)被安装在支架(201)的上端；所述气缸(202)的伸缩杆(2021)的端头连接夹具(203)。试验时，作为试验对象的建筑薄膜(3)被张拉装置(2)的夹具(203)夹持；所述便携式节点支座(5)包括所述底座(501)、内螺纹套筒(502)、外螺纹钢管(503)和圆环节点(504)；所述内螺纹套筒(502)的下端垂直地安装在所述底座(501)上；所述外螺纹钢管(503)的下端旋入内螺纹套筒(502)中；所述外螺纹钢管(503)的上端安装圆环节点(504)；所述圆环节点(504)为一圆盘，这个圆盘上具有贯穿其上下表面的若干个圆弧孔(5041)，这些圆弧孔(5041)分布在同一个圆周上；所述连接杆件(6)的两端具有螺纹孔；试验时，若干个便携式节点支座(5)放置在建筑薄膜(3)的下方；相邻两个便携式节点支座(5)之间安装一根连接杆件(6)；每一根连接杆件(6)的两端均搁置在便携式节点支座(5)的圆环节点(504)上；通过旋入圆弧孔(5041)和连接杆件(6)上的螺纹孔的螺栓，将连接杆件(6)与圆环节点(504)固定；试验时，若干磁铁(4)放置在建筑薄膜(3)的上表面，使其与连接杆件(6)相吸引；所述建筑薄膜(3)下方设置激光位移传感器，分别对应建筑薄膜(3)的各个特征测点，以记录建筑薄膜(3)各测点的振动位移数据。...

【技术特征摘要】
1.一种测试任意形状建筑薄膜结构力学性能的装置，其特征在于:包括试验平台(1)、张拉装置(2)、磁铁(4)、便携式节点支座(5)和连接杆件(6)；所述试验平台(1)为水平混凝土平台；若干个张拉装置(2)安装在试验平台(1)的上表面；所述张拉装置(2)包括支架(201)、气缸(202)和夹具(203)；所述支架(201)的下端固定在试验平台(1)的上表面；所述气缸(202)被安装在支架(201)的上端；所述气缸(202)的伸缩杆(2021)的端头连接夹具(203)。试验时，作为试验对象的建筑薄膜(3)被张拉装置(2)的夹具(203)夹持；所述便携式节点支座(5)包括所述底座(501)、内螺纹套筒(502)、外螺纹钢管(503)和圆环节点(504)；所述内螺纹套筒(502)的下端垂直地安装在所述底座(501)上；所述外螺纹钢管(503)的下端旋入内螺纹套筒(502)中；所述外螺纹钢管(503)的上端安装圆环节点(504)；所述圆环节点(504)为一圆盘，这个圆盘上具有贯穿其上下表面的若干个圆弧孔(5041)，这些圆弧孔(5041)分布在同一个圆周上；所述连接杆件(6)的两端具有螺纹孔；试验时，若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑周练，李栋，张广欣，刘鹏，俞能文，田园，肖杨，谢骁蒙，练永盛，孙俊贻，何晓婷，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50