[发明专利]一种近长方体建筑表面风荷载模拟试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种近长方体建筑表面风荷载模拟试验装置，包括通电螺线管和设置在通电螺线管内的近长方体的建筑模型，建筑模型的前侧表面和后侧表面均设置有导线组，每组导线组均包括多根竖直均匀设置的并联导线，多根并联导线并联后与第一直流电源连接；通电螺线管内部水平设置有绝缘平台，建筑模型设置在绝缘平台上，通电螺线管上缠绕的线圈导线与第二直流电源连接，通电螺线管内部磁感线方向与建筑模型表面设置的多根并联导线的方向垂直。本发明能够快速准确地测得建筑模型所能承受的极限风荷载，同时在建筑模型被破坏的时候不会对试验装置造成损害。

技术领域

本发明涉及一种近长方体建筑表面风荷载模拟试验装置及试验方法，尤其涉及一种利用磁场对通电导线的产生的安培力模拟近长方体建筑表面风荷载的试验装置及试验方法。

背景技术

对于高层建筑和超高层建筑，其受到的风荷载较为显著。现阶段多通过风洞试验和结构计算以明确结构在风荷载作用下的响应，包括位移和内力等。但是，对于现阶段的风洞试验，刚体模型试验只能测得结构的整体和表面局部风荷载，气弹模型试验也只能得到结构的位移，均无法再现结构在风荷载作用下的破坏过程。众所周知，地震荷载是与风荷载相应的另一类动力作用，而振动台试验则可再现模拟结构在地震作用下的破坏过程。但在风洞试验中，如果结构模型破坏碎裂，则其碎片将飘散在风洞中，并会被卷入风机，造成风机损坏。因此，风洞试验无法进行破坏性试验，故无法再现结构在风荷载作用下的破坏过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种近长方体建筑表面风荷载模拟试验装置及试验方法，能够快速准确地测得建筑模型所能承受的极限风荷载，同时在建筑模型被破坏的时候不会对试验装置造成损害。

本发明采用下述技术方案：

一种近长方体建筑表面风荷载模拟试验装置，包括通电螺线管和设置在通电螺线管内的近长方体的建筑模型，建筑模型的前侧表面和后侧表面均设置有导线组，每组导线组均包括多根竖直均匀设置的并联导线，多根并联导线并联后与第一直流电源连接；通电螺线管内部水平设置有绝缘平台，建筑模型设置在绝缘平台上，通电螺线管上缠绕的线圈导线与第二直流电源连接，通电螺线管内部磁感线方向与建筑模型表面设置的多根并联导线的方向垂直。

建筑模型的前侧表面和后侧表面均设置两组导线组，每组导线组均包括多根竖直均匀设置的并联导线，每组导线组中的多根并联导线并联后分别与对应的可变电阻和对应的第一直流电源连接，两组导线组中的多根并联导线均相互平行且均匀分布在建筑模型的前侧表面和后侧表面上，可变电阻与第一直流电源均位于通电螺线管外部。

每根并联导线均上下竖直设置在建筑模型表面上，每根并联导线的上部均与建筑模型表面紧密贴合，多根并联导线中的至少一根并联导线的下部不与建筑物表面贴合，用于连接多根并联导线和直流电源的连接导线分别水平位于多根并联导线的上方和下方，通电螺线管内部磁感线方向与建筑模型表面所布置的用于连接多组并联导线和直流电源的连接导线的设置方向相平行。

通电螺线管设置在支座上，通电螺线管长度大于等于通电螺线管内径的2.5倍，支座上表面开设与通电螺线管形状相适配的弧形凹槽，通电螺线管设置在弧形凹槽内，支座为绝缘支座；建筑模型设置在绝缘平台上，且通过建筑模型固定装置与绝缘平台固定；多根并联导线通过胶粘的方式和/或通过横向设置的水平环箍均匀固定在建筑模型表面。

还包括用于测量建筑模型端部所产生的微小形变的激光位移计。

一种利用近长方体建筑表面风荷载模拟试验装置的实现的试验方法，包括以下步骤：

A：在近长方体的建筑模型的两个测试面进行导线布置；

定义建筑模型为具有四个侧面的近长方体，在建筑模型的前侧表面和后侧表面分别设置导线组，每组导线组均包括多根竖直均匀设置的并联导线，多根并联导线并联后与第一直流电源连接；

B：将完成导线布置的建筑模型放置在通电螺线管内；