一種用于工業(yè)建筑的樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置和測試方法
【專利摘要】一種用于工業(yè)建筑的樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置和測試方法，屬建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明根據(jù)工業(yè)廠房樓板的特性，取其局部進行落錘沖擊試驗，試驗裝置由鋼板、樓板、減震層、彈簧支座和作動器五部分組成。其中，彈簧支座用于模擬廠房樓板周邊結(jié)構(gòu)對樓板的水平約束，鋼板和滑動鋼球用于確保試件在平面內(nèi)發(fā)生移動，作動器用于固定試件，通過開展落錘試驗來測量減震材料的減震效果，通過傳感器進行數(shù)據(jù)采集并進行分析。本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著性進步，構(gòu)造合理，測試方便，大大簡化了大型工業(yè)廠房樓板振動測試方法。
【專利說明】
一種用于工業(yè)建筑的樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置和測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及工業(yè)建筑樓板抗沖擊性能試驗測試，也可用于核電站乏燃料廠房樓板墜落沖擊試驗
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)廠房及核電站經(jīng)常進行大噸位的吊裝運輸，在重物的吊裝運輸中，有可能發(fā)生墜落事故，尤其是在核電站乏燃料廠房中，乏燃料容器重達百噸以上，一旦墜落，將對廠房樓板造成非常大的沖擊，并可能威脅到反應(yīng)堆的安全，甚至有可能造成核泄漏，因此，對工業(yè)廠房樓板進行沖擊減震測試就變得尤為重要。一般工業(yè)廠房面積較大，對其進行原型沖擊測試變得很不現(xiàn)實，因此，須取出廠房樓板中的一部分進行測試，并合理考慮樓板的邊界條件。豎向沖擊作用下，遠距離出水平振動也比較強烈，因此，需考慮局部樓板沖擊作用下如何產(chǎn)生水平移動問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是在原型建筑廠房樓板面積過大無法進行沖擊性能測試的背景下，提出一種用于工業(yè)建筑的樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置和測試方法，采用固定約束和彈性約束來測試沖擊作用下局部結(jié)構(gòu)的破壞和沖擊對周邊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動力效應(yīng)。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種用于工業(yè)建筑的樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置和測試方法，包括鋼板、鋼球、樓板、減震層、作動器、彈簧，其特征在于:樓板置于帶鋼球的鋼板上，彈簧與作動器相連來固定樓板，樓板上方放置減震層來進行落錘沖擊試驗。其中，鋼球凸起在鋼板上，與鋼板成為一個整體，且鋼球表面需足夠光滑。所述的抗沖擊性能試驗裝置，樓板置于鋼球上，保證樓板在豎向落錘沖擊作用下可以測得水平位移及加速度，鋼板與基礎(chǔ)固定，保證鋼板在試驗過程中不發(fā)生相對滑動。
[0006]所述的建筑樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置，作用器與彈簧相連，每個方向各放置一個，作動器用于固定樓板，彈簧用于模擬樓板周邊結(jié)構(gòu)對待撞樓板的水平約束作用。
[0007]試驗開始前通過作動器施壓一定的初始荷載F(F= aFo，α是荷載折減系數(shù)，根據(jù)試算取值，保證彈簧在試驗中不發(fā)生屈服，F(xiàn)o是試驗試件軸向壓縮時的屈服壓力)。
[0008]樓板四邊用應(yīng)變片測量水平和豎向的應(yīng)變；四周分別布置水平和豎向加速度傳感器用于測量樓板的動力響應(yīng);四周分別布置位移傳感器測量樓板的水平位移。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:構(gòu)造簡單，測試方便，充分考慮原型各種因素，且裝置較小，所用試驗場地及器材均較少，可對大型工業(yè)建筑樓板進行振動沖擊試驗。
【附圖說明】
[0010]圖1工業(yè)建筑的樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置示意圖。[0011 ]圖中:1、鋼板，2、鋼球，3、樓板，4、減震層，5、作動器，6、彈簧。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明:
[0013]如圖1所示，一種用于工業(yè)建筑的樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置，包括鋼板(I)、鋼球(2)、樓板(3)、減震層(4)、作動器(5)、彈簧(6)，其特征在于:樓板(3)置于帶鋼球(2)的鋼板(I)上，彈簧(6)與作動器(5)相連以固定樓板(3)上方放置的減震層(4)進行落錘沖擊試驗。
[0014]鋼球(2)凸起于鋼板(I)上，鋼球(2)與鋼板(I)為一整體，且鋼球(2)表面光滑。
[0015]樓板(3)置于鋼球(2)上，保證樓板(3)在豎向沖擊作用下可以測得水平位移及加速度。
[0016]鋼板(I)與基礎(chǔ)固定，保證鋼板(I)在試驗過程中不發(fā)生相對滑動。
[0017]作動器(5)與彈簧(6)相連，沿減震層(4)的四個方向各放置一個，其中，作動器(5)用于固定樓板，彈簧(6)用于模擬樓板周邊結(jié)構(gòu)對待撞樓板的水平約束作用。
[0018]試驗開始前通過作動器(5)施壓一定的初始荷載F，F(xiàn)= aFo，a是荷載折減系數(shù)，根據(jù)試算取值，保證彈簧在試驗中不發(fā)生屈服，F(xiàn)o是試驗試件軸向壓縮時的屈服壓力。
[0019]樓板(3)四邊用應(yīng)變片測量水平的應(yīng)變和豎向的應(yīng)變;樓板(3)四周分別布置水平和豎向加速度傳感器，用于測量樓板樓板(3)的動力響應(yīng)；四周分別布置位移傳感器測量樓板樓板(3)的水平位移。
[0020]本發(fā)明的一種用于工業(yè)建筑的樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置具體實施方法如下:[0021 ]將鋼球嵌入在鋼板上，使鋼板與鋼球融合成為一個整體，鋼球進行拋光，保證鋼球表面足夠光滑，最大限度減小摩擦，將鋼板用螺栓或焊接與固定裝置相連，保證鋼板在試驗過程中不發(fā)生相對滑動，樓板置于鋼球上，采用硬接觸，不需要進行特殊的固定，減震層放置于樓板上，間隙可用發(fā)泡膠填充，彈簧同作動器相連，分別放置于四邊中點，其中，彈簧剛度K可通過數(shù)值分析得到，然后由廠家制作特定的作動器，彈簧剛度K在數(shù)值分析中的求解過程為:首先將待研究的局部結(jié)構(gòu)從核電廠整體模型中刪除，然后依次在四個邊的方向逐級施加位移荷載D，從而得到反力F，最后畫出力-位移關(guān)系，即得彈簧剛度。樓板四邊用應(yīng)變片測量水平和豎向的應(yīng)變；四周分別布置水平和豎向加速度傳感器用于測量樓板的動力響應(yīng)；四周分別布置位移傳感器測量樓板的水平位移，傳感器分別與采集設(shè)備相連。調(diào)整落錘下落高度，對樓板進行沖擊試驗，紀錄一個沖擊過程中的時程曲線，通過調(diào)整落錘高度，減震層厚度，以及變換邊界條件來得到各個參數(shù)變化對樓板沖擊的影響，在此基礎(chǔ)上提出簡化沖擊力時程曲線。
【主權(quán)項】
1.一種用于工業(yè)建筑的樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置，包括鋼板(I)、鋼球(2)、樓板(3)、減震層(4)、作動器(5)、彈簧(6)，其特征在于:樓板(3)置于帶鋼球(2)的鋼板(I)上，彈簧(6)與作動器(5)相連以固定樓板(3)上方放置的減震層(4)進行落錘沖擊試驗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)建筑樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置，其特征在于:鋼球(2)凸起于鋼板(I)上，鋼球(2)與鋼板(I)為一整體，且鋼球(2)表面光滑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)建筑樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置，其特征在于:樓板(3)置于鋼球(2)上，保證樓板(3)在豎向沖擊作用下可以測得水平位移及加速度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)建筑樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置，其特征在于:鋼板(I)與基礎(chǔ)固定，保證鋼板(I)在試驗過程中不發(fā)生相對滑動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)建筑樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗裝置，其特征在于:作動器(5)與彈簧(6)相連，沿減震層(4)的四個方向各放置一個，其中，作動器(5)用于固定樓板，彈簧(6)用于模擬樓板周邊結(jié)構(gòu)對待撞樓板的水平約束作用。6.利用權(quán)利要求1所述裝置進行的一種工業(yè)建筑樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能測試方法，其特征在于:試驗開始前通過作動器(5)施壓一定的初始荷載F，F(xiàn) = CxFo，α是荷載折減系數(shù)，根據(jù)試算取值，保證彈簧在試驗中不發(fā)生屈服，F(xiàn)o是試驗試件軸向壓縮時的屈服壓力。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種工業(yè)建筑樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能測試方法，其特征在于:樓板(3)四邊用應(yīng)變片測量水平的應(yīng)變和豎向的應(yīng)變;樓板(3)四周分別布置水平和豎向加速度傳感器，用于測量樓板樓板(3)的動力響應(yīng)；四周分別布置位移傳感器測量樓板樓板(3)的水平位移。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種工業(yè)建筑樓板結(jié)構(gòu)抗沖擊性能測試方法，其特征在于:將鋼球嵌入在鋼板上，使鋼板與鋼球融合成為一個整體，鋼球進行拋光，保證鋼球表面足夠光滑，最大限度減小摩擦，將鋼板用螺栓或焊接與固定裝置相連，保證鋼板在試驗過程中不發(fā)生相對滑動，樓板置于鋼球上，采用硬接觸，不需要進行特殊的固定，減震層放置于樓板上，間隙可用發(fā)泡膠填充，彈簧同作動器相連，分別放置于四邊中點，其中，彈簧剛度K可通過數(shù)值分析得到，然后由廠家制作特定的作動器，彈簧剛度K在數(shù)值分析中的求解過程為:首先將待研究的局部結(jié)構(gòu)從核電廠整體模型中刪除，然后依次在四個邊的方向逐級施加位移荷載D，從而得到反力F，最后畫出力-位移關(guān)系，即得彈簧剛度;樓板四邊用應(yīng)變片測量水平和豎向的應(yīng)變；四周分別布置水平和豎向加速度傳感器用于測量樓板的動力響應(yīng)；四周分別布置位移傳感器測量樓板的水平位移，傳感器分別與采集設(shè)備相連;調(diào)整落錘下落高度，對樓板進行沖擊試驗，紀錄一個沖擊過程中的時程曲線，通過調(diào)整落錘高度，減震層厚度，以及變換邊界條件來得到各個參數(shù)變化對樓板沖擊的影響，在此基礎(chǔ)上提出簡化沖擊力時程曲線。
【文檔編號】G01N3/30GK105865944SQ201610231848
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】張學(xué)明, 閆維明, 李易, 陳適才, 宋林琳, 戴穎楠
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)