[发明专利]一种测试建筑薄膜结构模拟暴雨冲击下性能的方法

摘要

本发明提供一种测试建筑薄膜结构模拟暴雨冲击下性能的方法，该方法采用的装置包括十字形膜材张拉装置、人工模拟降雨装置和数据采集系统；首先将建筑薄膜水平绷紧，通过人工模拟降雨装置使得雨滴滴落在薄膜上，从而通过数据采集系统测得薄膜在雨滴冲击下的振动，最后通过数据分析研究薄膜在模拟暴雨冲击下的动力响应。本发明的测试原理简单，操作和拆装方便，同时在试验过程中可根据设计需要调控雨滴的大小。

主权项

1.一种测试建筑薄膜结构模拟暴雨冲击下性能的方法，其特征在于：该方法所采用的装置包括十字形膜材张拉装置、人工模拟降雨装置和数据采集系统；所述十字形膜材张拉装置包括薄膜(1)、夹具(2)、数显拉力计(3)、微型牛腿(4)、螺纹杆(5)和支撑架体(6)；所述支撑架体(6)的上端面为十字形框架，这个十字形框架的四个端部均设置有微型牛腿(4)；所述微型牛腿(4)上开有供螺纹杆(5)穿过的通孔；所述薄膜(1)的形状为十字形；所述薄膜(1)的四边分别通过一个夹具(2)固定，每个夹具(2)对应连接一根螺纹杆(5)；所述夹具(2)与螺纹杆(5)之间设置有一个数显拉力计(3)；每根螺纹杆(5)对应穿入微型牛腿(4)的通孔并旋入螺母紧固；通过调整螺纹杆(5)的穿入长度，对薄膜(1)施加某定值的预张力，同时保持薄膜(1)的中心与十字形框架的中心重合；所述人工模拟降雨装置包括输水管(7)、喷头(8)、降雨支撑架(9)、控制器(10)和输水动力源(11)；所述降雨支撑架(9)上设置有铁纱网(901)和不透水布(902)；所述不透水布(902)位于薄膜(1)的上方，所述铁纱网(901)位于不透水布(902)的上方；所述铁纱网(901)和不透水布(902)在竖直方向上的投影面积均大于薄膜(1)的面积；所述输水管(7)的一端连接输水动力源(11)，另一端连接喷头(8)；所述喷头(8)固定在降雨支撑架(9)上；所述喷头(8)位于铁纱网(901)的上方，且在竖直方向上的投影处于薄膜(1)的中心；所述控制器(10)调节输水动力源(11)的输水动力；所述数据采集系统包括激光位移传感器(12)和计算机(13)；所述激光位移传感器(12)放置在薄膜(1)的下方，并通过数据线与计算机(13)连接；基于上述装置，所述一种测试建筑薄膜结构模拟暴雨冲击下性能的方法，包括以下步骤：1)将十字形膜材张拉装置放置在水平基础平面上，并用水平仪校平；2)将待测试薄膜(1)的四边分别通过夹具(2)固定，所述夹具(2)外侧连有数显拉力计(3)，所述数显拉力计(3)外侧连有螺纹杆(5)；然后螺纹杆(5)穿入微型牛腿(4)的通孔并旋入螺母；3)旋拧螺纹杆(5)上的螺母，使薄膜(1)初步绷紧，再继续旋拧螺母，逐渐调节螺纹杆(5)穿过微型牛腿(4)上通孔的长度，使得薄膜(1)与十字形膜材张拉装置上端的十字形框架几何对中；4)将降雨支撑架(9)放置在与十字形膜材张拉装置几何中心竖直重合的位置，将不透水布(902)一边的两个角固定在降雨支撑架(9)的两个竖向支撑杆上，且位于薄膜(1)上方；所述不透水布(902)的另外两个角分别系一根绳子；5)将铁纱网(901)固定在降雨支撑架(9)上，且位于薄膜(1)的正上方；所述铁纱网(901)的几何中心与十字形膜材张拉装置的几何中心在竖直线上重合；6)将喷头(8)固定在铁纱网(901)几何中心的上方，所述喷头(8)与输水管(7)连接，输水管(7)与输水动力源(11)连接，输水动力源(11)与控制器(10)连接；7)旋拧四个方向的螺纹杆(5)上的螺母，观测数显拉力计(3)的读数，对薄膜(1)施加F1大小的预张力；之后静置一段时间，观测数显式拉力计(3)的读数，再次调节螺母使得读数保持F1，反复数次，直到数显式拉力计(3)的读数保持不变；8)在薄膜(1)上随机标记若干个特征点，每个特征点对应一个激光位移传感器(12)；每个激光位移传感器(12)通过接线与计算机(13)连接；这些激光位移传感器(12)分别通过支架固定并放置与薄膜(1)的下方；每个激光位移传感器(12)与薄膜(1)相距一定距离，并用水平仪校平，使激光发射处对准各特征点；9)拉起不透水布(902)的两根绳子，使得不透水布(902)横置在薄膜(1)上方；然后打开控制器(10)，调节输水动力源(11)的动力为30％，开始采集激光位移传感器(12)的数据，观测通过铁纱网(901)的雨水稳定后，迅速放松不透水布(902)的两根绳子，90秒后，关闭输水动力源(11)，拉起不透水布(902)的两根绳子，30秒后，停止采集激光位移传感器(12)的数据；10)分别调节输水动力源(11)动力为60％、90％，重复步骤9)；11)分别调节薄膜(1)的预张力为其他定值，F2、F3、F4、…，重复以上步骤8)至步骤10)；12)所述计算机(13)处理并分析各个特征点的位移时程数据。