[发明专利]一种基于3D打印技术的超高层建筑风洞试验模型

说明书

技术领域

本发明属于土木工程抗风技术领域，尤其涉及一种基于3D打印技术的超高层建筑风洞试验模型。

背景技术

进入二十一世纪，随着高强轻质材料的广泛应用、新型结构体系的出现和先进建造技术的发展，各国纷纷提出要建造“世界最高”的超高层建筑。目前世界最高建筑为160层、828m高的哈利法塔，而建造一栋千米级超高层建筑已经成为今后国际建筑发展的一个必然趋势。一般而言，此类建筑高宽比大、刚度和阻尼比小，属于风敏感性结构，风荷载往往成为其结构设计的控制性因素。为准确确定其设计风荷载并评价其抗风性能，应对其进行气弹模型试验研究，直接测量结构的风致响应。

然而就目前而言，没有针对超高层建筑的风洞试验模型设计方法，而且一般的模型难以保证结构的精确性因而难以确保试验结果准确，故无法对超高层建筑结构的气动弹性效应进行深入研究。为准确研究超高层建筑的气弹效应，需要提出一种能够模拟超高层建筑气动外形和结构动力特性的试验模型。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于3D打印技术的超高层建筑风洞试验模型，解决现有技术中存在实验结果不准确的缺点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明一种基于3D打印技术的超高层建筑风洞试验模型，其特点是包括框架主体，所述框架主体为多层长方体框架结构，所述框架主体的底部设有底座，所述底座固定在试验台上，所述框架主体内设有从下向上贯穿框架主体的中心管，所述中心管的底部固定在底座上，所述框架主体的四面和顶部均设有外衣板。

优选的，所述框架主体包括水平且四行六列矩阵排列的横梁，所述横梁上排列有四条纵梁，所述纵梁与横梁垂直，所述纵梁与横梁交叉处均固定有竖直设置的竖梁；所述框架主体为3D打印成型结构。

优选的，所述框架主体包括五个水平且等距排列的层板，所述层板包括水平排列的四条横梁，所述横梁上排列有四条纵梁，所述纵梁与横梁垂直，所述横梁和纵梁交叉处均设有安装孔，所述安装孔内插装有竖梁，所述竖梁竖直设置，所述安装孔侧面设有螺纹孔，螺纹孔内螺纹安装有定位销，定位销的端部卡在竖梁上；所述层板和竖梁均为3D打印成型结构。

优选的，所述框架主体包括竖直且四行四列矩阵排列的竖梁，所述竖梁上排列有四个连接头，所述连接头上设有结构为方形通孔的第一限位孔、第二限位孔和第三限位孔，所述第一限位孔竖直设置，所述第二限位孔水平设置，所述第三限位孔水平设置且与第二限位孔垂直，所述竖梁插装在第一限位孔内，所述第二限位孔内插装有纵梁，所述第三限位孔内插装有横梁，所述第一限位孔、第二限位孔和第三限位孔侧面均设有定位孔，所述定位孔内螺纹安装有定位销，所述竖梁、纵梁和横梁侧面均等距排列有圆柱形的定位槽，所述定位销卡在定位销内；所述竖梁、纵梁和横梁均为3D打印成型结构。

优选的，所述定位销包括圆柱状的主体，所述主体一端设有螺纹，主体另一端两侧对称设有两片长方形的旋转片。

优选的，所述竖梁、纵梁和横梁均为正方形钢管，所述底座包括两层长方形网格框架，两层长方形网格框架之间通过连杆连接，长方形网格框架中部设有多个方形套管，所述纵梁固定在套管内。

优选的，所述中心管为方形钢管，所述中心管卡在横梁和纵梁组成的长方体空间中，所述中心管为3D打印整体成型结构。

优选的，所述外衣板为PVC板或薄木板，所述外衣板与框架主体之间通过金属胶粘接。

本发明提出的一种基于3D打印技术的超高层建筑风洞试验模型，有益效果在于：采用中空的模型，测量装置可置于模型内部避免收到风载荷影响；采用3D打印成型，可以更好的保证模型精度以得到更精确的结果；采用多层可调节结构，可以更好的模拟不同结构不同刚性的超高层建筑，且各部件可以通用，制备方便可以重复使用；外衣板采用多块板拼接粘接的方法，避免了外衣板对整体结构刚度的影响；本发明使用方便，可以模拟不同结构刚度模型，且试验结果准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其特的附图。

图1为本发明一种基于3D打印技术的超高层建筑风洞试验模型的主视图。

图2为本发明一种基于3D打印技术的超高层建筑风洞试验模型的俯视图。