[实用新型]膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置

说明书

本申请公开一种膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置，涉及张拉膜结构技术领域。膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置包括机架、张拉机构、冰雹发射机构以及信号采集机构；张拉机构安装于机架，张拉机构用于对待测膜结构进行张拉并形成具有稳定预张力的膜面；冰雹发射机构连接于机架，并置于膜面的上方位置，冰雹发射机构用于发射冰雹至膜面上；信号采集机构连接于机架，信号采集机构包括激光位移传感器，激光位移传感器置于膜面的下方位置。膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置能够对膜结构在冰雹冲击荷载作用下的动力响应进行深入研究，为膜结构的抗冲击设计提供理论基础，膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置使用时方便快捷、适用范围广、精度高。

技术领域

本申请涉及张拉膜结构技术领域，具体而言，涉及一种膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置。

背景技术

膜结构作为一种新型空间结构形式，代表着当今建筑技术与材料科学的发展水平，是艺术与技术的完美结合。膜结构凭借其优越的建筑特性、卓越的结构特性和适宜的经济性，被广泛地应用于大跨度空间结构中。工程实践表明膜结构建筑重量轻，施工速度快，跨越能力强，力学性能好，建筑造型丰富，具有适度透光性，外形简洁、轻盈舒展、富有动感，可折叠，具有拆装、运输方便和适宜工业化生产等优点。

随着膜结构的应用越来越广泛，发生在膜结构中的工程事故也越来越多。大量工程事故分析表明，冰雹等的冲击作用使膜结构产生了大幅振动，导致了较大松弛变形，使其膜内预张力大大降低。因此，实际工程中膜结构虽然都经过了严格的抗风设计，但仍有很多是在实际风速远小于设计失稳临界风速时就发生了破坏，说明冰雹等的冲击荷载对膜结构产生的不利影响不可忽视。目前国内唯一的关于膜结构设计的规程——《膜结构技术规程》(CECS 158:2015)规定：“膜结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，并取各自的最不利效应组合进行设计”。但该规程未将冰雹产生的冲击动力荷载纳入荷载效应组合之内。

实用新型内容

本申请提供了一种膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置，能够对膜结构在冰雹冲击荷载作用下的动力响应进行深入研究，为膜结构的抗冲击设计提供理论基础，膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置使用时方便快捷、适用范围广、精度高。

本申请提供了一种膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置，膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置包括机架、张拉机构、冰雹发射机构以及信号采集机构；张拉机构安装于机架，张拉机构用于对待测膜结构进行张拉并形成具有稳定预张力的膜面；冰雹发射机构连接于机架，并置于膜面的上方位置，冰雹发射机构用于发射冰雹至膜面上；信号采集机构连接于机架，信号采集机构包括激光位移传感器，激光位移传感器置于膜面的下方位置。

上述技术方案，张拉机构用于对待测膜结构进行张拉并形成具有稳定预张力的膜面，从而模拟出待测膜结构实际使用时的受力状态；冰雹发射机构用于发射冰雹至膜面上，从而模拟出冰雹实际中冲击膜面的运动状态；激光位移传感器通过监测膜面在竖直方向上的位移状况，从而反映出冰雹刚接触膜面时的第一时刻和膜面在冰雹的冲击下达到最大位移时的第二时刻。膜结构的冰雹冲击荷载的测量装置只需测得待测膜结构受冰雹冲击的第一时刻和第二时刻的数据，则完成整个试验检测，从而能够算出冰雹对待测膜结构的冲击载荷大小，进而为对待测膜结构在冰雹冲击荷载作用下的动力响应进行深入研究打下基础。

在本申请的第一种可能的实现方式中，机架为十字形张拉架，机架形成有四个间隔对称设置的安装端；四个张拉机构分别安装于四个安装端。

上述技术方案，机架采用十字形张拉架，能够更加准确地模拟待测膜结构在实际使用过程中的沿正交两方向上双轴受力的状态，使得测量结果更加准确。

结合本申请的第一种可能的实现方式，在本申请的第二种可能的实现方式中，张拉机构包括夹持装置和电液推拉杆；夹持装置用于夹持待测膜结构，电液推拉杆安装于安装端；电液推拉杆用于驱动夹持装置移动，使得夹持装置对待测膜结构张拉并形成具有稳定预张力的膜面。