一种可用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，该装置包括与万能试验机装配固定的装置底板、装配轻钢框架柱的下卡槽、上卡槽、固定轻钢框架柱的紧固螺栓、固定轻钢框架柱的上盖板、用于改变加载点位置的底板长槽、连接底板与顶板的侧板、梁端加载的夹板、加载端头的铰杆、梁柱连接节点试件、力学万能试验机组成。整个试验装置不仅能较有效的实现梁柱节点受力性能试验约束条件；还可以在加载的同时利用应变片、百分表、位移传感器、力传感器等工具来测量梁柱节点试件在荷载下的力学参数，从而对其受力机理和力学模型进行分析、研究。整套装置构造明确、使用方便、成本较低，是一种适用于小型轻钢梁柱节点试件的新型试验装置。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种可用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置
本专利技术涉及一种可用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，属于建筑工程

技术介绍
近年来随着人们对环保节能、住宅产业化的日益重视和我国钢产量的大幅提高，污染小、工期短、保温节能效果良好的装配式轻钢结构引起了政府和研究机构的高度关注，越来越多的学者对这种结构的开展了深入的研究。基于轻钢梁、轻钢柱的构件层次的研究已经较多，而从构件层次的研究上升到结构层次的研究，梁柱连接节点的受力性能是最关键的环节。梁柱连接节点在结构体系中连接着各种构件，起着传递荷载、分配荷载的作用，因此梁柱节点的受力性能某种程度上决定着整个结构的受力性能，对梁柱节点的研究也是轻钢框架结构研究的关键。传统的钢结构梁柱节点受力性能试验往往需要在大跨度的结构实验大厅进行，需要反力墙、地锚螺杆、大型千斤顶和大吨位作动器，以及吊装试件等物品需要的天车吊，试验成本较高，周期较长。和高层及大跨钢结构梁柱节点试件相比，轻钢框架梁柱节点具有构件截面小、荷载小、位移小等特点，在研究其受力性能时如果还沿用前述方法，不仅作动器、千斤顶等装置都难以完全匹配，而且地锚孔的孔距、反力墙的孔距都较大，对小尺寸试件的试验，所有固定试件的装置都需要重新定制。本专利技术提供一种可用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置及作法，以解决传统试验装置尺寸过大、试验成本高、场地要求高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置及作法，以解决传统节点试验装置占用空间大、成本高、更换不方便等问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一套可用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，该装置包括装置底板(1)、下卡槽(2)、上卡槽(3)、紧固螺栓(4)、上盖板(5)、底板长槽(6)、侧板(7)、夹板(8)、铰杆(9)、梁柱连接节点试件(10)、力学万能试验机(11)。梁柱连接节点试件(10)为T形试件，试件的上下两端分别为柱的结构，水平方向为梁的结构。力学万能试验机(11)与装置底板(1)通过螺栓连接，侧板(7)竖直焊接在装置底板(1)的两侧，梁柱连接节点试件(10)的上下两端分别通过上盖板(5)、装置底板(1)固定，下卡槽(2)设置在装置底板(1)上，上卡槽(3)设置在上盖板(5)上，下卡槽(2)和上卡槽(3)的位置相对应；梁柱连接节点试件(10)的上下两端分别装入上卡槽(3)、下卡槽(2)内，梁柱连接节点试件(10)与下卡槽(2)、上卡槽(3)通过紧固螺栓(4)紧固；底板长槽(6)设置在装置底板(1)上，用于改变加载点位置。夹板(8)设置在梁柱连接节点试件(10)梁端加载处，力学万能试验机(11)通过铰杆(9)与夹板(8)连接。与万能试验机装配固定的装置底板(1)设置在试验装置的底部，是整个试验装置与力学万能试验机(11)连接的关键部件。装置底板(1)由Q235钢或Q345钢制作，厚度为25mm～35mm，由5～6个直径为24mm～30mm的螺栓固定在万能试验机(11)的加载底板上，力学试验机的加载底板厚35mm～40mm，具有较大的刚度，能承受较大的竖向荷载，连接在其上的装置底板为侧板(7)及梁柱节点试件(10)提供可靠的支承。装配轻钢框架柱的下卡槽(2)形状与梁柱节点试件(10)的下端的柱截面相同，为了便于梁柱节点试件(10)的安装固定，下卡槽(2)的尺寸大于下端的柱截面尺寸，下卡槽(2)沿四边向外各多出1mm。为了避免加载时对力学万能试验机(11)的加载底板造成损坏，下卡槽(2)的深度比装置底板(1)小10mm左右，应为20mm～25mm，这个深度保证在加载时下卡槽(2)能牢固的对梁柱节点试件(10)的柱下端起到嵌固作用。按照梁柱节点试验的理论要求，在梁柱节点试件(10)的柱下端被固定在下卡槽(2)后，要形成理论上铰接的一种机构，试验装置的装配轻钢框架柱的下卡槽(2)完全符合试验的理论要求。上卡槽(3)形状与梁柱节点试件的柱上端截面相同，为了便于梁柱节点试件(10)从下方倾斜穿进上卡槽(3)，上卡槽(3)的尺寸比柱上端截面尺寸大，上卡槽(3)的四边向外各多出10mm～15mm。上卡槽(3)的钢板厚度与下卡槽(2)的深度相同，保证梁柱节点试件的上端、下端都处于铰接状态。固定轻钢框架柱的紧固螺栓(4)一共有八个，下卡槽(2)处有四个，上卡槽(3)处有四个，紧固螺栓(4)是确保上下卡槽卡紧梁柱节点试件(10)的关键措施。由于机械加工装置时，梁柱节点试件(10)、上卡槽(3)、下卡槽(2)之间的间隙难以避免，而这些间隙在加载时会造成梁柱节点试件(10)的上下柱端出现水平位移，继而影响到梁端位移的读数，这是试验所不允许出现的。在把梁柱节点试件(10)装入上卡槽(3)、下卡槽(2)中后，盖上上盖板(5)，栓入轻钢框架柱的紧固螺栓(4)后拧紧，确保在加载时，上下柱端处于夹紧的状态，将可能因为冗余位移造成的实验误差降低到最小限度。固定轻钢框架柱的上盖板(5)是确保梁柱节点试件上端固定和施加轴压力的关键部件。由于上卡槽(3)的尺寸比梁柱节点试件(10)的柱上端每侧多出10mm～15mm，如图2所示，在上盖板(5)的底部，有个方形的方框状突起，正好占据了这多出的10mm～15mm的间隙，在上盖板(5)盖上，并用四个螺栓把上盖板与上卡槽(3)连接固定后，再用四个紧固螺栓(4)拧紧，就使得梁柱节点试件的上端完全被限制了水平位移，而且不限制弯曲，符合理论铰接的力学模型，达到梁柱节点受力性能试验的要求。如图2所示，在上盖板(5)上方还能够安装小型千斤顶或强力弹簧(20kN～80kN)，为柱端施加轴压力，完全模拟轻钢柱在工作时候的受力状态。用于改变加载点位置的底板长槽(6)是使梁柱连接节点受力性能试验时改变加载点的关键设计。根据试验目的，梁柱节点试件(10)在需要研究节点区受弯性能时，加载点需要靠近梁端部，如果需要研究节点区受剪性能时，加载点需要移动到梁柱节点根部附近，节点区之外，由于力学万能试验机(11)无法移动，而梁柱节点试件(10)又是被固定在试验装置上的，只能移动整个试验装置来改变加载点的位置，这个移动就要靠用于改变加载点位置的底板长槽(6)来实现，松开装置底板(1)与力学万能试验机(11)加载底板之间的螺栓，使整个装置滑动到设计位置，再拧紧螺栓，即可实现加载点位置的改变。连接底板与顶板的侧板(7)对试验装置的整体性起着关键的作用。侧板下部和装置底板(1)焊接，上部和上卡槽(3)所在的顶板焊接，侧板(7)要有足够的刚度能保证下卡槽(2)和上卡槽(3)的相对位置，同时侧板(7)要有足够的抗拉能力，在梁端受到较大拉力时，梁柱节点试件(10)会把这个拉力传给顶板，而顶板需要侧板拉着才能保证试验正常进行。侧板(7)的厚度根据竖向荷载的大小选用15mm～25mm之间的值。由于试验过程需要连接位移传感器、应变传感器、力传感器等连接线，另外还需要观察节点区的试验现象，所以在两个侧板中受力不大的区域开了三角形的孔，如图1所示。梁端加载的夹板(8)作用是固定梁端，把加载端头的荷载传给梁端，因此在梁柱节点试件(10)安装就位后夹板(8)的上下必须用高强螺杆固定。由于梁端加载时分为拉力和压力，夹板(8)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，其特征在于：该装置包括装置底板(1)、下卡槽(2)、上卡槽(3)、紧固螺栓(4)、上盖板(5)、底板长槽(6)、侧板(7)、夹板(8)、铰杆(9)、梁柱连接节点试件(10)、力学万能试验机(11)；梁柱连接节点试件(10)为T形试件，试件的上下两端分别为柱的结构，水平方向为梁的结构；力学万能试验机(11)与装置底板(1)通过螺栓连接，侧板(7)竖直焊接在装置底板(1)的两侧，梁柱连接节点试件(10)的上下两端分别通过上盖板(5)、装置底板(1)固定，下卡槽(2)设置在装置底板(1)上，上卡槽(3)设置在上盖板(5)上，下卡槽(2)和上卡槽(3)的位置相对应；梁柱连接节点试件(10)的上下两端分别装入上卡槽(3)、下卡槽(2)内，梁柱连接节点试件(10)与下卡槽(2)、上卡槽(3)通过紧固螺栓(4)紧固；底板长槽(6)设置在装置底板(1)上，用于改变加载点位置；夹板(8)设置在梁柱连接节点试件(10)梁端加载处，力学万能试验机(11)通过铰杆(9)与夹板(8)连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，其特征在于：该装置包括装置底板(1)、下卡槽(2)、上卡槽(3)、紧固螺栓(4)、上盖板(5)、底板长槽(6)、侧板(7)、夹板(8)、铰杆(9)、梁柱连接节点试件(10)、力学万能试验机(11)；梁柱连接节点试件(10)为T形试件，试件的上下两端分别为柱的结构，水平方向为梁的结构；力学万能试验机(11)与装置底板(1)通过螺栓连接，侧板(7)竖直焊接在装置底板(1)的两侧，梁柱连接节点试件(10)的上下两端分别通过上盖板(5)、装置底板(1)固定，下卡槽(2)设置在装置底板(1)上，上卡槽(3)设置在上盖板(5)上，下卡槽(2)和上卡槽(3)的位置相对应；梁柱连接节点试件(10)的上下两端分别装入上卡槽(3)、下卡槽(2)内，梁柱连接节点试件(10)与下卡槽(2)、上卡槽(3)通过紧固螺栓(4)紧固；底板长槽(6)设置在装置底板(1)上，用于改变加载点位置；夹板(8)设置在梁柱连接节点试件(10)梁端加载处，力学万能试验机(11)通过铰杆(9)与夹板(8)连接。2.根据权利要求1所述的一种用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，其特征在于：与万能试验机装配固定的装置底板(1)设置在试验装置的底部，是整个试验装置与力学万能试验机(11)连接的关键部件；装置底板(1)由Q235钢或Q345钢制作，厚度为25mm～35mm，由5～6个直径为24mm～30mm的螺栓固定在万能试验机(11)的加载底板上，力学试验机的加载底板厚35mm～40mm，具有较大的刚度，能承受较大的竖向荷载，连接在其上的装置底板为侧板(7)及梁柱节点试件(10)提供可靠的支承。3.根据权利要求1所述的一种用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，其特征在于：装配轻钢框架柱的下卡槽(2)形状与梁柱节点试件(10)的下端的柱截面相同，为了便于梁柱节点试件(10)的安装固定，下卡槽(2)的尺寸大于下端的柱截面尺寸，下卡槽(2)沿四边向外各多出1mm；下卡槽(2)的深度比装置底板(1)小10mm。4.根据权利要求1所述的一种用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，其特征在于：上卡槽(3)形状与梁柱节点试件的柱上端截面相同，为了便于梁柱节点试件(10)从下方倾斜穿进上卡槽(3)，上卡槽(3)的尺寸比柱上端截面尺寸大，上卡槽(3)的四边向外各多出10mm～15mm；上卡槽(3)的钢板厚度与下卡槽(2)的深度相同，保证梁柱节点试件的上端、下端都处于铰接状态。5.根据权利要求1所述的一种用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，其特征在于：固定轻钢框架柱的紧固螺栓(4)一共有八个，下卡槽(2)处有四个，上卡槽(3)处有四个，紧固螺栓(4)是确保上下卡槽卡紧梁柱节点试件(10)的关键措施；由于机械加工装置时，梁柱节点试件(10)、上卡槽(3)、下卡槽(2)之间的间隙难以避免，而这些间隙在加载时会造成梁柱节点试件(10)的上下柱端出现水平位移，继而影响到梁端位移的读数；在把梁柱节点试件(10)装入上卡槽(3)、下卡槽(2)中后，盖上上盖板(5)，栓入轻钢框架柱的紧固螺栓(4)后拧紧，确保在加载时，上下柱端处于夹紧的状态。6.根据权利要求1所述的一种用于轻钢框架梁柱节点受力性能试验的试验装置，其特征在于：固定轻钢框架柱的上盖板(5)是确保梁柱节点试件上端固定和施加轴压力的关键部件；由于上卡槽(3)的尺寸比梁柱节点试件(10)的柱上端每侧多出10mm～15mm，在上盖板(5)的底部，有个方形的方框状突起，正好占据了这多出的10mm～15mm的间隙，在上盖板(5)盖上，并用四个螺栓把上盖板与上卡槽(3)连接固定后，再用四个紧固螺栓(4)拧紧，就使得梁柱节点试件的上端完全被限制了水平位移，而且不限制弯曲，符合理论铰接的力学模型，达到梁柱节点受力性能试验的要求；在上盖板(5)上方还能够安装小型千斤顶或强力弹簧，为柱端施加轴压力，完全模拟轻钢柱在工作时候的受力状态。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗敏，曹万林，刘子斌，刘岩，边瑾靓，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11