[发明专利]一种适合于型钢混凝土异形柱的复合受力试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种适合于型钢混凝土异形柱的复合受力试验装置及方法，包括固定于试验台上的试件，试件顶部与十字箱型钢梁连接，试验台与十字箱型钢梁之间架设有竖向电液伺服作动器；试件的侧部设有一对连接到L形反力墙上的水平电液伺服作动器；竖向电液伺服作动器通过十字箱型钢梁对试件施加竖向荷载；水平电液伺服作动器通过设在十字箱型钢梁侧部的竖直钢梁对试件施加剪力、弯矩和扭矩。通过试验台、十字箱型钢梁分别与试件连接，模拟框架柱两端固结的边界条件；调整水平作动器的位移，实现试件纯扭状态下的性能研究；同时调整竖向作动器和水平作动器的位移，实现试件复合受力(压弯剪、拉弯剪、压弯剪扭、拉弯剪扭)状态下的性能研究。

技术领域

本发明涉及一种试验加载装置，特别是一种针对型钢混凝土异形柱能够提供复合受力状态的试验加载装置及方法。

背景技术

异形柱结构因其具有室内柱楞不凸出及便于家具布置的优点得以快速地发展，特别是在住宅建筑中应用较为广泛，深受地产开发商的青睐。该类结构最初应用较为广泛的是混凝土异形柱结构，但随着人们对土地空间利用及建筑结构要求的提高，高层及超高层建筑如雨后春笋般在中国大地拔地而起。此时，混凝土异形柱结构的缺点，如承载能力低、轴压比限值小、延性差等，就显现出来了。针对其缺点，有学者提出在异形柱截面中配置型钢，从而来提高其承载能力及延性性能，故型钢混凝土异形柱结构就此诞生。

型钢混凝土异形柱结构自出现后，广大研究人员对其抗震性能进行了大量的试验研究及理论分析，研究结果均表明：相较于钢筋混凝土异形柱，其具有较高的承载能力及良好的延性性能。因此，型钢混凝土异形柱结构备受国家青睐。必须指出的是，异形柱截面的特殊性虽然为建筑美观带来了便利，但同时也为其在地震作用下的受力性能带来了安全隐患。随机地震作用下，正是由于其截面的不规则特性，截面的受力性能变得非常复杂，特别是一般作为角柱使用的L形柱。因此，为更好地推广型钢混凝土异形柱结构在高设防烈度区及高层建筑结构中的应用，对其在复杂受力状态下的性能进行研究是十分有必要的。

异形柱由于截面不对称，传统的悬臂式加载方式已经不适合异形柱的抗震性能试验研究。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种能够对SRC异形柱进行复合受力研究的试验加载装置及方法。目的在于通过这种加载装置能够模拟异形柱在框架结构中两端固定端连接的理想边界条件，并同时能够对异形柱在复合受力状态下的性能进行研究。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明给出了一种适合于型钢混凝土异形柱的复合受力试验装置，包括L形反力墙、试验台、竖向电液伺服作动器、水平电液伺服作动器、箱型十字钢梁和竖直钢梁；所述试验台设在L形反力墙下方，试件底部固定于试验台上，顶部与十字箱型钢梁连接，在试验台与十字箱型钢梁之间架设有竖向电液伺服作动器；在试件的侧部设有一对连接到L形反力墙上的水平电液伺服作动器；竖向电液伺服作动器通过十字箱型钢梁对试件施加竖向荷载；水平电液伺服作动器通过设在十字箱型钢梁的侧部的竖直钢梁对试件施加剪力、弯矩和扭矩。

进一步，所述试件底部通过地脚螺栓固定于试验台上，顶部通过高强螺栓与十字箱型钢梁连接；十字箱型钢梁上垫有刚性垫板。

进一步，所述试件为一根异形柱，即截面为L形、T形或十字形的结构柱；异形柱顶部为悬臂梁，十字箱型钢梁通过高强螺栓与悬臂梁连接；异形柱底部为十字形基座，十字形基座通过地脚螺栓与试验台固定连接。

进一步，四个竖向电液伺服作动器分别设于十字箱型钢梁的四个臂与试验台之间。

进一步，所述十字箱型钢梁侧部的竖直钢梁为两个，上部侧壁与十字箱型钢梁相接，水平电液伺服作动器为两个，其分别一端顶在L形反力墙上，一端顶在竖直钢梁上。

进一步，通过调节两个水平电液伺服作动器的长度对试件施加剪力、弯矩和扭矩。