本实用新型专利技术公开了传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置，由木柱钢箍，木柱支撑架、气囊系统、平面支撑架、力传感器、可移动反力架组成。木柱上设置木柱钢箍及其连接端；木柱支撑架通过地锚固定在实验室地面上；木柱支撑架与钢箍采用螺栓连接；气囊系统紧贴墙面；气囊系统后面放置平面支撑架；多个力传感器均匀分布于反力架上，且顶紧平面支撑架。当气囊充气抽气时，墙面测点的面外位移可以获取，施加给墙面的作用力通过力传感器测量，气囊的压强通过气囊压力表测量。该装置不借助反力墙和液压制动器，减少对试验场地及设备要求；适合传统民居木构架承重但力和裂缝无法作为控制点的围护墙体面外加载。护墙体面外加载。护墙体面外加载。
【技术实现步骤摘要】
传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置
[0001]本技术涉及建筑工程实验装置领域，特别涉及一套适于传统民居木构架承重的砌体围护墙平面外试验加载装置及试验方法。
技术介绍
[0002]在传统民居建筑中，木构架砌体围护墙是最常见的建筑结构形式，木构架为承重体系，围护墙多为土坯、石块、砖等砌筑的墙体。木构架通过榫卯节点进行连接，木柱直立于基础上，没有任何锚固，通过内部围护墙保证木构架的稳定。从围护墙自身的受力变形考虑，围护墙平面内可提供大的抗侧力刚度，但围护墙本身还需要具备足够的能力来抵抗其自身在地震作用下产生的惯性力。传统村落民居中墙体与木构架之间无可靠拉结，围护墙整体性较差，如土石围护墙结构，石墙体通过大小不一、形状各异的块石、卵石结合黏土进行砌筑，表面粗糙，整体性差，在地震作用下容易出现平面外的塌落、外闪。
[0003]中国专利202110948073.3公开了一种位移控制的墙体平面外气囊加载的试验装置和试验方法，适于现代建筑结构中的钢框架填充墙结构单纯的平面外加载。在传统民居中，木构架包含圆截面的木顶梁和木立柱，顶梁和立柱仅通过薄弱的榫卯节点进行连接，木柱直立于基础上，没有任何锚固，通过传下来的屋顶配重和内部围护墙保证木构架的稳定，因此采用中国专利202110948073.3中的螺杆与墙体框架的顶梁螺栓连接，显然不能适于木构架，可能直接导致木构架倾覆。因此设计了专门针对木柱的钢箍约束以及连接端，设计了木柱支撑架，钢箍与木柱支撑架之间采用螺栓连接，安装方便灵活且可拆卸。
[0004]中国专利202110948073.3该专利是利用气囊充气至一个大气压，利用液压制动器进行位移加载，且气囊粘贴在气囊支撑架上，本专利是利用气囊进行充气抽气，自主提供面外推覆力，通过墙面位移进行控制加载，本试验装置容易实现，不再借助反力墙和液压制动器，反力架设置多个支撑点并连接多个力传感器，相比一个液压制动器对气囊支撑架更能施加均匀的平面外荷载，相比多个液压制动器共同工作更容易控制，且力传感器价格低廉。此外，传统民居的砌体围护墙多为土坯、石块、砖等砌筑的墙体，墙面粗糙，特别是毛石砌筑的墙体，气囊非常容易发生扎破漏气，本专利设计方便气囊破损后的修补更换。
[0005]中国专利202110948073.3加载试验方法置首先为力控制加载，直至墙体构件产生第一条裂缝后改为位移控制分级加载。该方法不适于传统民居木构架砌体围护墙结构。在传统民居中连接材料为粘接性差的砂浆或者黏土，特别对于土石围护墙，力加载和裂缝无法作为控制点，因此本专利提出全程墙面位移控制加载方法，且本专利强调若墙面不出现外闪或塌落可采用千分表、拉线位移计等位移传感器，若墙面容易出现外闪或塌落如土石墙体，可采用激光位移计。而已有专利采用一个位移支撑架及拉线位移计并不适用。
技术实现思路
[0006]传统民居木构架砌体围护墙结构，木构架为竖向承重体系，围护墙多为土坯、毛石、砖等砌筑的墙体，木构架通过薄弱的榫卯节点进行连接，木柱直立于基础上，没有任何
锚固，内部围护墙保证木构架的稳定。由于砌筑材料粘结强度低，在平面外地震作用下往往导致围护墙的塌落或外闪。对墙体平面外受力性能的试验研究多采用振动台试验和拟静力试验中的液压作动器加载试验或气囊加载试验。振动台试验虽然能真实反映墙体受平面外地震作用的破坏形态，但其试验成本高且试验操作复杂往往难以推广使用，此外墙体的塌落或外闪对振动台的台面及下方的附属装置容易造成损伤。液压作动器加载，为实现墙面的均匀受力一般是采用多个作动器接触墙体表面，加载装置容易实现，加载过程不容易协调控制，此外最重要的是这种加载方式传递给墙体的是多个集中荷载，无法模拟均匀的面外地震作用。在拟静力试验中使用气囊或水囊系统施加面外均布力更能真实地模拟面外的地震作用，本技术提供了一套针对传统民居木构架承重的砌体围护墙平面外受力性能测试的试验装置及其测试方法。该技术通过气囊施加面外荷载在围护墙体上，实现均布荷载加载模拟真实的地震作用；加载装置简单，容易实现，力传感器价格低廉，不再借助液压制动器和反力墙，通过对气囊的充气抽气可直接实现面外加卸载，减少试验加载装置对试验设备及场地环境的要求；为防止木构架的倾覆设置木柱钢箍及支撑装置，通过安装方便且可拆卸的螺栓连接实现对木柱的平面外支撑；传统民居的砌体围护墙多为土坯、石块、砖等砌筑的墙体，墙面粗糙，特别是毛石砌筑的墙体，气囊非常容易发生损伤漏气，本专利设计方便气囊破损后的修补更换；所采用的平面外加载位移控制方法，具有普遍适用意义，适合于土坯、石块、砖等砌筑的围护墙体，特别适合于力和裂缝无法作为控制点的黏土和毛石砌筑的围护墙体。
[0007]为达到上述目的，本技术提供以下技术方案：
[0008]一种木构架承重的砌体围护墙特有的平面外加载装置，由木柱钢箍1，木柱支撑架2、气囊系统3、平面支撑架4、力传感器5、可移动反力架6组成。木柱支撑架2与木柱钢箍1通过螺栓连接；气囊系统3内侧紧贴传统民居木构架砌体围护墙面；气囊系统3外侧设置平面支撑架4；平面支撑架4外侧设置可移动反力架6；固定在可移动反力架6上的力传感器5顶住平面支撑架4；可移动反力架6通过地锚固定在实验室地面上；利用平面反力架装置9的水平钢梁91吊装连接平面支撑架4和气囊系统3。未设置气囊系统3的另一侧砌体围护墙上设置有位移传感器，当气囊系统3充气时，获取砌体围护墙上测点的面外位移值，施加给砌体围护墙上的作用力通过力传感器5测量，气囊系统3的压强通过气囊压力表测量。通过对气囊系统3进行充气和抽气，对砌体围护墙进行平面外加载，实现位移控制加载。
[0009]优选的，木柱钢箍1为环形，内径略大于木柱直径，且具有开口预紧端11，开口预紧端11沿柱长方向开设多个螺栓孔，通过螺栓进行预紧；钢箍表1面设有多个螺钉通孔12，通过螺钉连接将钢箍固定于木柱上。
[0010]优选的，每个木柱上设置两个木柱钢箍1，木柱钢箍1具有连接端14，该连接端截面呈工字型，十字形、T型、π型，并在端部设置第一带螺栓孔的封板13。
[0011]优选的，木柱支撑架2包括两根第一斜撑杆21和第一底板22，第一斜撑杆21一端设置第二带螺栓孔的封板23，一端与第一底板连接，第一底板通过地锚固定在实验室地面。
[0012]优选的，钢箍连接端14的第一带螺孔的封板13的螺栓孔距、大小与木柱支撑架的第二带螺栓孔的封板23的螺栓孔相对应，两者可进行螺栓连接。
[0013]可选的，所述第一斜撑杆21为方管、圆管、工字钢。
[0014]可选的，平面支撑架4包括平面板41、方格加载42和吊钩43。
[0015]优选的，平面支撑架4的平面板41为结构用欧松板或胶合板，厚度不小于8mm。
[0016]优选的，平面支撑架的方格架子42由竖向立柱以及垂直设置的多道横梁连接而成。立柱包括方管、工字钢、槽钢，横梁包括方管、工字钢、槽钢和角钢。吊钩43设置在最上层的横梁上。
[0017]优选的，平面支撑架4中的平面板41通过螺钉连接于平面支撑本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置，其特征在于，由木柱钢箍（1）、木柱支撑架（2）、气囊系统（3）、平面支撑架（4）、力传感器（5）、可移动反力架（6）组成；木柱上设置木柱钢箍（1），木柱钢箍（1）上附有连接端（14）；木柱支撑架（2）通过地锚固定在实验室地面上；木柱支撑架（2）与木柱钢箍（1）进行螺栓连接；气囊系统（3）内侧紧贴传统民居木构架砌体围护墙面；气囊系统（3）外侧设置平面支撑架（4）；平面支撑架（4）外侧设置可移动反力架（6）；固定在可移动反力架（6）上的力传感器（5）顶住平面支撑架（4）；可移动反力架（6）通过地锚固定在实验室地面上。2.根据权利要求1所述的传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置，其特征在于，所述的木柱钢箍（1）内径大于木柱直径，且具有开口预紧端（11），开口预紧端（11）沿木柱的长度方向开设多个螺栓孔，通过螺栓进行预紧；木柱钢箍（1）表面设有多个螺钉通孔（12），通过螺钉连接将木柱钢箍固定于木柱上；每个木柱上设置两个木柱钢箍（1），木柱钢箍（1）具有钢箍连接端（14），并在钢箍连接端（14）的端部设置第一带螺栓孔的封板（13）；木柱支撑架（2）包括两根第一斜撑杆（21）和第一底板（22），第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈银澜，阎星辰，贾宏宇，林炜鹏，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：
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