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专利名称：适用于空间相贯节点的试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种试验装置，特别涉及一种空间相贯节点试验装置，该装置适用于任意空间相贯节点的静力试验。
背景技术：
随着我国国民经济的持续快速发展，大跨空间钢结构在工程中得到了越来越广泛的应用。在大跨钢结构工程中空间管桁架体系的应用较多。空间管桁架是由钢管与钢管相贯焊接而成的空间桁架结构。因此，节点是空间管桁架的传力枢纽，其构造复杂，相交杆件多，焊缝交错，受力复杂。为确保结构安全，一般都需进行空间管桁架节点的试验研究。一般的做法是针对某一特定空间节点加工专用的试验装置，这类试验装置往往是一次性的或临时性的，缺乏通用性，造成很大的浪费。或者将空间管桁架节点简化为平面节点，然后利用较为简单的门架装置对简化后的平面节点进行试验研究，但对简化处理得到的平面节点进行研究，只能在一定程度上反映原节点的实际力学性能，具有很大的局限性。

发明内容
本发明的目的在于，提供一种能用于任意空间相贯节点的试验装置，该装置具有很大的灵活性，能适应空间任意角度的加载。为实现上述任务，本发明通过以下技术方案予以实现一种适用于空间相贯节点的试验装置，包括两榀相互垂直的门架，所述的两榀门架分别由带耳板的主门架箱形柱、次门架箱形柱和主门架横梁、次门架横梁组成，其中次门架横梁中部断开，次门架横梁采用高强螺栓与主门架横梁连接；在两榀门架的顶部和底部对称设置有环梁；在两榀门架带耳板的箱形柱的内侧设置有可沿箱形柱竖直方向上下移动的箱形环梁，所述可移动箱形环梁与带耳板的箱形柱内侧相交处的顶面和底面设置有“L” 形接头，所述“L”形接头通过高强螺栓与带耳板的箱形柱的耳板及内侧翼缘板连接；在两榀门架的底部设置有两根相互垂直的主地梁和次地梁，其中次地梁中部断开，在两根相互垂直的相邻地梁之间分别设置有斜向联系梁，主地梁、次地梁和斜向联系梁的上翼缘均勻布置有等间距的螺栓孔，用于连接试验试件的底座。所述的主门架箱形柱和次门架箱形柱的内外两侧翼缘设置耳板，耳板上和主门架箱形柱、次门架箱形柱两侧翼缘布置均勻间距的螺栓孔，耳板螺栓孔之间布置加劲肋，在主门架箱形柱和次门架箱形柱竖直方向任意高度设置用于连接试验加载端头。所述的两榀门架的底部设置相互垂直的主地梁和次地梁分别与主门架箱形柱和次门架箱形柱内侧翼缘焊接连接，主地梁和次地梁通过高强螺栓进行连接。所述的主门架箱形柱、次门架箱形柱其箱形柱顶和箱形柱脚均设置柱-环梁连接接头，顶部的环梁、底部的环梁通过柱-环梁连接接头分别与主门架箱形柱和次门架箱形柱相连，顶部的环梁和底部的环梁均采用高强螺栓与柱-环梁连接接头连接。所述的两根相互垂直的相邻地梁之间分别设置的斜向联系梁分别通过高强螺栓与主地梁和次地梁相连；主地梁、次地梁和斜向联系梁的上翼缘均勻设有等间距的螺栓孔。本发明通过主/次门架箱形柱、主/次门架横梁、主/次地梁及其斜向联系梁、可移动环梁实现空间多点受力、多点加载，尤其是螺栓连接的可移动箱形环梁的设置，改变了以往试验装置空间加载适应性差的缺点。它更适用于空间相贯节点的试验装置，可用于空间任意角度的加载，各部件可拆卸运输方便。


图1为本发明的结构整体立面示意图；图2为本发明的主门架立面示意图；图3为本发明的次门架立面示意图；图4为本发明的顶部平面示意图；图5为本发明的门架柱内侧可上下移动环梁平面示意图；图6为本发明的底部平面示意图；图7为本发明的门架横梁(地梁)连接节点示意图；图8为本发明的门架柱与顶部(底部)环梁连接节点示意图；图9为本发明的门架柱与可上下移动环梁连接节点示意图；图10为本发明的地梁与斜向联系梁连接节点示意图。其中图中各符号表示1、主门架箱形柱；2、主横梁；3、次门架箱形柱；4、次横梁； 5、顶部环梁；6、可上下移动的箱形环梁；7、底部环梁；8、主地梁；9、次地梁；10、斜向联系梁；11、柱-环梁连接接头；12、“L”形接头；13、试件加载端头。以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式本发明的适用于空间相贯节点的试验装置，包括两榀相互垂直的门架，所述的两榀门架分别由带耳板的主门架箱形柱1、次门架箱形柱3和主门架横梁2、次门架横梁4组成，其中次门架横梁4中部断开，次门架横梁4采用高强螺栓与主门架横梁2连接；在两榀门架的顶部和底部对称设置有顶部环梁5和底部环梁7 ；在两榀门架带耳板的箱形柱(1、3) 的内侧设置有可沿箱形柱(1、；3)竖直方向上下移动的箱形环梁6，可移动箱形环梁6与带耳板的箱形柱(1、3)内侧相交处的顶面和底面设置有“L”形接头12，所述“L”形接头12通过高强螺栓与带耳板的箱形柱(1、3)的耳板及内侧翼缘板连接。在两榀门架的底部设置有两根相互垂直的主地梁8和次地梁9，其中次地梁9中部断开，在两根相互垂直的相邻地梁(8、9)之间可分别设置有斜向联系梁10，主地梁8、次地梁9和斜向联系梁10的上翼缘均勻布置有等间距的螺栓孔，用于连接试验试件的底座。主门架箱形柱1和次门架箱形柱3的内外两侧翼缘设置耳板，耳板上和主门架箱形柱1、次门架箱形柱3两侧翼缘布置均勻间距的螺栓孔，与可移动箱形环梁6的“L”12形接头连接，以减小接头端板厚度和变形。耳板螺栓孔之间布置加劲肋，在主门架箱形柱1和次门架箱形柱3竖直方向任意高度设置用于连接试验加载端头13。两榀门架的底部设置相互垂直的主地梁8和次地梁9分别与主门架箱形柱1和次门架箱形柱3内侧翼缘焊接连接，主地梁8和次地梁9通过高强螺栓进行连接。
主门架箱形柱1、次门架箱形柱3其箱形柱顶和箱形柱脚均设置柱-环梁连接接头 11，顶部的环梁5、底部的环梁7通过柱-环梁连接接头11分别与主门架箱形柱1和次门架箱形柱3相连，顶部环梁5和底部环梁7均采用高强螺栓与柱-环梁连接接头11连接。两根相互垂直的相邻地梁(8、9)之间分别设置的斜向联系梁10分别通过高强螺栓与主地梁8和次地梁9相连；主地梁8、次地梁9和斜向联系梁10的上翼缘均勻设有等间距的螺栓孔。对于任意的空间相贯节点试验试件，具有很强的空间适应性。可在两榀门架的任意高度安装试验试件的加载端头13或定位可移动箱形环梁6，在可上下移动的箱形环梁 6，平面内任意角度可连接试验试件，在地梁与地梁之间的斜向联系梁上可连接试验试件底座。参见图1 图10。图1是本发明试验装置整体结构的立面示意图，本发明试验装置主体由图2、图3所示的两榀门架垂直相交构成，门架由带耳板的箱型主门架柱1或次门架箱形柱3和主横梁2或次横梁4组成，梁柱之间焊接连接，箱型主门架柱1和次门架箱形柱3内侧耳板布置均勻间距的螺栓孔，耳板之间设置加劲肋，可在箱型主门架柱1或次门架箱形柱3任意高度连接试验加载端头13。图4-图6分别为门架顶部环梁、可上下移动环梁、底部环梁平面示意图。图4所示的顶部平面示意图中，顶部环梁5与主门架箱形柱(或次门架箱形柱幻柱顶相连，具体连接方式见图8。图5所示的可上下移动环梁平面示意图中，门架柱内侧的可上下移动的箱形环梁6通过“L”形接头12与主门架箱形柱1或次门架箱形柱3内侧翼缘相连，具体见图 9。可上下移动的箱形环梁6内侧翼缘设有耳板，耳板布置均勻间距的螺栓孔，螺栓孔之间布置加劲肋，可在环梁平面内任意角度连接试验加载端头13。图6所示的底部平面示意图中，底部环梁7与主门架箱形柱1或次门架箱形柱3柱底相连，具体连接方式见图8。在图6所示的试验装置底部平面示意图中，主地梁8与次地梁9相互垂直，主地梁 8、次地梁9分别与主门架箱形柱1、次门架箱形柱3柱脚内侧翼缘焊接连接，根据试验试件的需要，在相邻地梁之间设置斜向联系梁10，主地梁8、次地梁9和斜向联系梁10的上翼缘布置均勻间距的螺栓孔，用于连接试验试件的底座。图7为门架横梁(地梁)连接节点示意图，主横梁2 (或主地梁8)与次横梁4(或次地梁9)采用高强螺栓连接，其中次横梁4和次地梁9在中部断开。图8为门架柱与顶部(底部)环梁连接节点示意图，在主门架柱1和次门架柱3 的柱顶和柱脚均设置柱-环梁连接接头11，将顶部环梁5 (或底部环梁7)通过柱-环梁连接接头11与主门架箱形柱1 (或次门架箱形柱幻相连，顶部环梁5和底部环梁7均采用高强螺栓与柱-环梁连接接头11连接。图9为门架柱与可上下移动环梁连接节点示意图。门架柱内侧可上下移动环梁6 与主门架箱形柱1(或次门架箱形柱3)相交处的顶面和底面设置“L”型接头12，“L”型接头12与可上下移动的箱形环梁6焊接连接。“L”型接头12可在门架任意高度处通过高强螺栓与主门架箱形柱1，或次门架箱形柱3耳板及内侧翼缘板连接。图10为地梁与斜向联系梁连接节点示意图。斜向联系梁10与主地梁8或次地梁 9采用高强螺栓连接。本发明试验装置已成功应用于西安咸阳国际机场T3A航站楼屋面钢结构桁架3个空间相贯足尺节点的试验研究，该节点由9根空间相贯的钢管组成，杆件之间角度复杂，钢管截面分别为Φ300X 18、Φ273X 16、Φ 168X8，试验最大加载达450t，取得了很好的试验效果。试验过程中，由于本发明中螺栓连接的可移动环梁和斜向连系梁的存在，很好地适应了 3个试验节点杆件空间角度的变化。目前，通过本发明试验装置研究的空间节点已成功应用于西安咸阳国际机场T3A航站楼屋面钢结构桁架工程。 上述对本发明实施例的描述可帮助该技术领域的普通技术人员理解和应用本发明。对于熟悉本领域的技术人员可以容易地根据实际需求对实施例做出修改，不需创造性的劳动即可将此处说明的一般原理应用到其他实施例中。因此，本发明不限于上述实施例， 本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的改进和修改都应当在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种适用于空间相贯节点的试验装置，包括两榀相互垂直的门架，其特征在于所述的两榀门架分别由带耳板的主门架箱形柱(1)、次门架箱形柱C3)和主门架横梁O)、次门架横梁(4)组成，其中次门架横梁(4)中部断开，次门架横梁(4)采用高强螺栓与主门架横梁( 连接；在两榀门架的顶部和底部对称设置有顶部环梁( 和底部环梁(7)；在两榀门架带耳板的箱形柱(1、；3)的内侧设置有可沿箱形柱(1、；3)竖直方向上下移动的箱形环梁 (6)，所述可移动箱形环梁(6)与带耳板的箱形柱(1、3)内侧相交处的顶面和底面设置有 “L”形接头(12)，所述“L”形接头(12)通过高强螺栓与带耳板的箱形柱(1、3)的耳板及内侧翼缘板连接；在两榀门架的底部设置有两根相互垂直的主地梁⑶和次地梁(9)，其中次地梁(9)中部断开，在两根相互垂直的相邻地梁(8、9)之间分别设置有斜向联系梁(10)，主地梁(8)、 次地梁(9)和斜向联系梁(10)的上翼缘均勻布置有等间距的螺栓孔，用于连接试验试件的底座。
2.如权利要求1所述的适用于空间相贯节点的试验装置，其特征在于所述的主门架箱形柱(1)和次门架箱形柱(3)的内外两侧翼缘设置耳板，耳板上和主门架箱形柱(1)、次门架箱形柱C3)两侧翼缘布置均勻间距的螺栓孔，耳板螺栓孔之间布置加劲肋，在主门架箱形柱(1)和次门架箱形柱C3)竖直方向任意高度设置用于连接试验加载端头(13)。
3.如权利要求1所述的适用于空间相贯节点的试验装置，其特征在于所述的两榀门架的底部设置相互垂直的主地梁(8)和次地梁(9)分别与主门架箱形柱(1)和次门架箱形柱(3)内侧翼缘焊接连接，主地梁(8)和次地梁(9)通过高强螺栓进行连接。
4.如权利要求1所述的适用于空间相贯节点的试验装置，其特征在于所述的主门架箱形柱(1)、次门架箱形柱C3)其箱形柱顶和箱形柱脚均设置柱-环梁连接接头(11)，顶部的环梁(5)、底部的环梁(7)通过柱-环梁连接接头(11)分别与主门架箱形柱(1)和次门架箱形柱C3)相连，顶部环梁( 和底部环梁(7)均采用高强螺栓与柱-环梁连接接头 (11)连接。
5.如权利要求1所述的适用于空间相贯节点的试验装置，其特征在于所述的两根相互垂直的相邻地梁(8、9)之间分别设置的斜向联系梁(10)分别通过高强螺栓与主地梁(8) 和次地梁(9)相连；主地梁(8)、次地梁(9)和斜向联系梁(10)的上翼缘均勻设有等间距的螺栓孔。
全文摘要
本发明公开了一种适用于空间相贯节点的试验装置，包括两榀相互垂直的门架，所述的两榀门架分别由带耳板的主门架箱形柱、次门架箱形柱和主门架横梁、次门架横梁组成，在两榀门架的顶部和底部对称设置有环梁；在两榀门架带耳板的箱形柱的内侧设置有可沿箱形柱竖直方向上下移动的箱形环梁，在两榀门架的底部设置有两根相互垂直的主地梁和次地梁，在两根相互垂直的相邻地梁之间分别设置有斜向联系梁，主地梁、次地梁和斜向联系梁的上翼缘均匀布置有等间距的螺栓孔，用于连接试验试件的底座。本发明的可拆卸式试验装置，运输方便，具有很强的空间适应性，可用于空间任意角度的加载。
文档编号G01M99/00GK102519741SQ201110327719
公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者王先铁, 王迎春, 郑江, 郝际平, 钟炜辉, 陈向荣, 马尤苏夫 申请人:西安建筑科技大学