[发明专利]一种剪力墙抗震试验装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种剪力墙抗震试验装置及其使用方法，试验装置包括反力场地、四柱自平衡刚架、三角形反力刚架、加载横梁、竖向加载装置、水平加载装置、数据采集系统和控制系统等。所述反力场地包括反力墙、反力地坪和地下室；所述四柱自平衡刚架由顶梁、四个立柱和底梁组成，所述竖向加载装置安装在四柱自平衡刚架的顶梁底部，通过加载横梁对剪力墙试件施加竖向荷载；所述水平加载装置分别安装在反力墙和三角形反力刚架上，通过加载横梁对剪力墙试件施加低周水平往复荷载；所述数据采集系统用于采集各测点的力、位移和应变；所述控制系统用于控制千斤顶和液压伺服作动器。利用本装置可以完成水平单向最大5000kN的剪力墙低周往复抗震试验。

技术领域

本发明属于结构性能试验与检测技术领域，具体涉及一种剪力墙抗震试验装置及其使用方法。

背景技术

在建筑结构中，剪力墙主要承受由风荷载或地震作用引起的水平荷载，同时也承受有上部结构及自重引起的竖向荷载，其抗震能力和竖向承载能力对结构安全起着重要作用，因此需要对其进行深入研究。

结构试验技术是研究结构性能，发展结构计算理论，研发新材料、新结构和新施工工艺的重要手段，对土木工程学科发展和重大工程建设具有重大推进作用。试验装置是试验研究最基本的技术保证，通常包括加载装置系统和反力装置系统两大部分，其中加载装置系统用于给试验模型施加荷载，反力装置系统用于平衡试验模型受荷后传给加载装置的反力，同时为加载装置和试验模型提供可靠的边界条件。

为了真实反映结构的实际受力状态和变形特征，消除构件尺寸和材料性能等方面对试验结果的影响，试验研究应尽可能采用足尺模型。实际结构中，每层剪力墙的高度通常为2700-3000mm，宽度通常大于1500mm，因此要求试验装置需具有足够的加载空间和加载能力。

然而现有的试验装置存在较大局限，难以满足上述要求，例如：目前常见的长柱压力机最大加载能力约为10000kN，但其加载空间和试验对象都十分有限；目前常用的门式反力刚架虽具有较大的加载空间，但其竖向加载能力大多不超过20000kN，且刚架立柱必须进行可靠锚固，对使用场地要求较高；目前常用的压剪试验机可进行较大压力作用下的剪切试验，但其加载空间有限，试验对象也局限于橡胶支座等构件。因此，研发具有足够加载能力和加载空间，实现足尺剪力墙抗震性能的试验装置，对新型剪力墙的研究和应用具有重大意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种剪力墙抗震试验装置及其使用方法，试验装置具有较大加载能力和加载空间，设计合理，使用方便，可以完成水平单向最大5000kN的剪力墙低周往复抗震试验。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种剪力墙抗震试验装置，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；