[发明专利]一种建筑膜结构风驱雨荷载的测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种建筑膜结构风驱雨荷载的测试系统及方法，系统包括：张拉机构，设置在风驱雨环境中，用于对待测膜结构进行张拉并形成具有稳定预张力的第一膜面；风速探测装置，安装在张拉机构迎风的一侧，风速探测装置用于采集风驱雨环境的风速数据；雨量采集装置，设置在风驱雨环境中，雨量采集装置用于采集风驱雨环境的雨量数据；位移采集装置，设置在张拉机构的下方，位移采集装置用于采集第一膜面上测点的位移数据；数据处理模块，风速探测装置、雨量采集装置、位移采集装置均与数据处理模块连接。本发明结构简单，降低了膜结构风驱雨荷载测试的成本，且便于操作，在保证高测试精度的同时适用范围更广，可广泛应用于建筑膜结构技术领域。

技术领域

本发明涉及建筑膜结构技术领域，尤其涉及一种建筑膜结构风驱雨荷载的测试系统及方 法。

背景技术

建筑膜结构是近几十年来发展起来的新型空间结构，是柔性张拉膜和其他轻型空间结构 的有机结合，具有丰富的建筑造型、优异的结构受力特点，被广泛地应用于体育场馆、展览 馆、娱乐商业中心等大跨度建筑物中。

由于膜结构自重轻、刚度小，对动力荷载作用(如风、风驱雨和冰雹等)非常敏感，容 易发生大幅度的振动和变形，所以膜结构的工程事故也屡见不鲜。目前，膜结构设计会参照 国内唯一的膜结构设计规程——《膜结构技术规程》(CECS 158:2015)进行预先设计：以风 荷载为主要不利荷载，同时兼并考虑其它不利荷载如雨、雪等对其产生的消极作用。但是在 实际工程中，风荷载一般都会伴随着暴雨荷载，从而形成风驱雨荷载。在风驱雨荷载作用下 产生的效应比单独风荷载或雨荷载要大，所以工程上会出现实际风速小于临界风速而失稳的 情况，因此在膜结构设计中一般需要考虑风驱雨荷载作用的影响，以确定结构的最不利受荷 情况。因此有必要研究膜结构风驱雨荷载的测量方法。

如何测量风驱雨荷载的大小是研究膜结构在风驱雨荷载作用下动力响应的前提。目前研 究风驱雨荷载的主要方法有数值模拟和实验研究，并且都是对建筑房屋和桥梁的风驱雨荷载 进行研究，尚未提出膜结构的风驱雨荷载的测量系统和方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种低成本、方便快捷、测试精度高、 适用范围广的建筑膜结构风驱雨荷载的测试系统及方法。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种建筑膜结构风驱雨荷载的测试系统，包括：

张拉机构，所述张拉机构设置在风驱雨环境中，所述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第一膜面；

风速探测装置，所述风速探测装置安装在所述张拉机构迎风的一侧，所述风速探测装置 用于采集所述风驱雨环境的风速数据；

雨量采集装置，所述雨量采集装置设置在所述风驱雨环境中，所述雨量采集装置用于采 集所述风驱雨环境的雨量数据；

位移采集装置，所述位移采集装置设置在所述张拉机构的下方，所述位移采集装置用于 采集所述第一膜面上测点的位移数据；

数据处理模块，所述风速探测装置、所述雨量采集装置、所述位移采集装置均与所述数 据处理模块连接。

进一步，所述张拉机构包括钢骨架和夹持装置，所述钢骨架包括水平支撑部和竖直支撑 部，所述夹持装置用于将所述待测膜结构固定在水平支撑部和竖直支撑部上，使得所述待测 膜结构形成具有稳定预张力的第一膜面。

进一步，所述夹持装置包括上夹板和下夹板，所述上夹板可拆卸地连接于所述下夹板， 所述待测膜结构置于所述上夹板与所述下夹板之间。

进一步，所述风速探测装置包括风速探测针和钢支架，所述钢支架的底端通过夹具固定 在所述钢骨架迎风的一侧，所述风速探测针通过螺栓固定在所述钢支架的顶端，所述风速探 测针与所述数据处理模块连接。

进一步，所述雨量采集装置为雨量传感器。