[发明专利]一种剪力墙抗震试验装置及其使用方法

权利要求书

1.一种剪力墙抗震试验装置，其特征在于：包括反力场地、四柱自平衡刚架、三角形反力刚架、竖向加载装置、水平加载装置、加载横梁、数据采集系统和控制系统；

所述反力场地包括反力墙、反力地坪以及地下室三部分；所述反力墙采用双肢钢筋混凝土剪力墙结构，墙肢上开有等距锚孔；反力地坪采用预应力钢筋混凝土结构，地坪上开有等距锚孔；反力地坪下方为地下室，所述反力墙、反力地坪和地下室一体浇筑而成；

所述四柱自平衡刚架包括四个立柱、一根顶梁和一根底梁；所述四个立柱底部分别焊接在底梁四个角部上面；四个立柱内侧翼缘上部开有若干螺栓孔，所述顶梁通过螺栓与立柱内侧翼缘相连；

所述反力墙竖直设置在反力地坪一侧上方，所述三角形反力刚架设置在反力地坪另一侧上方，剪力墙试件设置在三角形反力刚架与反力墙之间；

所述加载横梁设置在顶梁下方，加载横梁固定在剪力墙试件上方；

所述竖向加载装置包括连接第一液压液系统的千斤顶和水平滑动支座，所述水平滑动支座固定在所述顶梁下方，所述千斤顶放置所述水平滑动支座和所述加载横梁之间；

所述水平加载装置包括连接第二液压液系统的第一液压伺服作动器和第二液压伺服作动器、第一支座和第二支座；所述第一液压伺服作动器的一端通过第一支座与所述反力墙相连，所述第一液压伺服作动器的另一端通过螺栓与加载横梁一侧相连；所述第二液压伺服作动器的一端通过第二支座与所述三角形反力刚架相连，所述第二液压伺服作动器的另一端通过螺栓与加载横梁另一侧相连；

所述数据采集系统通过各布置在各测点的力传感器、位移计和应变片分别采集力、位移和应变数据；所述控制系统通过设备内置元件控制千斤顶和液压伺服作动器。

2.根据权利要求1所述的一种剪力墙抗震试验装置，其特征在于：所述三角形反力刚架由两片刚架组成，其中每片刚架包括竖杆、斜杆、地梁、横腹杆和斜腹杆，所述竖杆、斜杆、地梁构成一个封闭的直角三角形结构，横腹杆和斜腹杆设置在三角形内，各组成部分通过焊接相连，两片刚架通过连杆连成一体，并通过锚杆固定在反力地坪上。

3.根据权利要求1所述的一种剪力墙抗震试验装置，其特征在于：所述四柱自平衡刚架的立柱之间设置侧向支撑。

4.根据权利要求1所述的一种剪力墙抗震试验装置，其特征在于：所述反力墙与四柱自平衡刚架之间设置第一水平约束钢梁，三角形反力刚架与四柱自平衡刚架之间设置第二水平约束钢梁。

5.根据权利要求1所述的一种剪力墙抗震试验装置，其特征在于：所述底梁和顶梁为变截面异形梁，底梁呈工字型结构，底梁上翼缘开有螺栓孔，顶梁两端设有钢板，钢板上开有螺栓孔，通过高强度螺栓与四根立柱内侧翼缘相连。

6.根据权利要求1所述的一种剪力墙抗震试验装置，其特征在于：所述立柱、底梁和顶梁的上下翼缘间每隔一定的距离都焊有加劲肋。

7.根据权利要求1所述的一种剪力墙抗震试验装置，其特征在于：所述加载横梁为焊接双腹板H型钢梁，加载横梁两侧分别焊有连接端头，通过螺栓连接第一液压伺服作动器和第二液压伺服作动器，加载横梁的两端分别焊有侧板。

8.根据权利要求1所述的一种剪力墙抗震试验装置，其特征在于：所述第一液压液系统、数据采集系统和控制系统放置在反力地坪上，所述第二液压液系统置在地下室内。

9.一种利用上述装置进行剪力墙试件低周往复抗震试验的方法，包括以下步骤：

1）用螺栓将剪力墙试件的底板固定在底梁顶面；

2）用螺栓将加载横梁固定在剪力墙试件的顶板上；

3）根据剪力墙试件的高度将顶梁移动到合适的位置并通过高强度螺栓固定在立柱内侧翼缘；

4）将滑动支座固定在顶梁下方；

5）将连有第一液压液系统的千斤顶放置在滑动支座和加载横梁之间；

6）通过锚栓将第一水平约束钢梁一端与反力墙相连，通过螺栓将第一水平约束钢梁另一端与底梁相连；通过螺栓将第二水平约束钢梁一端与所述三角形反力刚架相连，通过螺栓将第二水平约束钢梁另一端与所述底梁相连；

7）将第一液压伺服作动器的一端通过第一支座与反力墙相连，将第一液压伺服作动器的另一端通过螺栓与加载横梁相连；将第二液压伺服作动器的一端通过第二支座与三角形反力刚架相连，将第二液压伺服作动器的另一端通过螺栓与加载横梁相连；

8）在剪力墙一侧端柱上中下布置测量平面内变形的水平位移计，沿墙面四角对角线布置测量墙体剪切变形的交叉位移计；在双钢板混凝土组合剪力墙的钢板表面，钢筋混凝土剪力墙的内部钢筋和混凝土表面布置应变片，并将位移计和应变片连接到数据采集系统；

9）通过螺栓把侧向支撑安装在立柱相对于剪力墙试件中上部高度处的内侧翼缘；

10）启动第一液压液系统通过千斤顶对剪力墙试件施加一定的竖向荷载，并同步启动数据采集系统采集位移和应变；

11）打开控制系统设定加载程序，启动第二液压液系统，通过控制系统控制第一液压伺服作动器和第二液压伺服作动器对剪力墙试件施加拉压循环荷载；

12）试验过程中，对于双钢板混凝土组合剪力墙试件，观察钢板局部屈曲的形态和墙体整体破坏的特征；对于混凝土剪力墙试件，观察裂缝的发展过程和宽度，以及墙体整体破坏的特征。