[发明专利]一种墙体构件平面外受力性能试验装置及试验方法

说明书

一种墙体构件平面外受力性能试验装置及试验方法，该装置由框架式反力架、气囊、反力板、荷载传感器组件和位移传感器组成；反力板位于反力架内部，气囊位于墙体构件与反力板之间，反力板通过荷载传感器组件与反力架相接；位移传感器一端与墙体构件相接触，另一端与位移传感器支架固定连接。试验步骤包括组装实验装置、调整反力板与墙体构件表面平行；调整气囊与墙体构件表面贴合；加载试验。该发明在保留现有技术优点的基础上通过荷载传感器组件调整反力板与墙体构件表面平行，调整气囊与墙体构件表面贴合，提高了试验数据的准确性。

技术领域

本发明涉及土木工程结构性能试验，特别是一种墙体构件平面外受力性能试验装置及试验方法。

背景技术

历次地震灾害表明，地震作用下建筑结构中的墙体构件会发生严重的平面外方向倒塌，不仅造成建筑物使用功能的破坏，且震后墙体构件的维修费用巨大。更为严重的是，墙体的倒塌以及甩出掉落会危及人民生命和财产安全，阻断救援路线。因此研究墙体构件平面外受力性能十分必要，而墙体构件平面外受力性能试验装置是该项研究的重要手段。

已有的墙体构件平面外受力性能试验装置主要分为地震模拟振动台、液压作动器加载试验装置及气囊加载试验装置。

地震模拟振动台虽然可以模拟构件在真实地震作用下的受力过程，但无法准确掌握墙体构件平面外承载能力和变形能力，且试验成本高昂，难以推广。

地震作用下，墙体受到地震引发的墙体自身惯性力作用。已有研究表明，用施加在墙体表面的均布荷载来模拟这种自身惯性力作用是合理的。液压作动器加载试验装置虽然可以通过位移控制实现循环往复加载，但对墙体传递集中荷载，无法模拟真实的均布荷载；气囊加载试验装置可以较好地模拟真实的均布荷载。

现有气囊加载试验装置，以CN109211549A专利申请披露的“一种结构构件平面外气囊加载试验装置”为例，由可移动反力框、气囊、反力板和位移测量仪器组成，该装置依靠气囊通过反力板对被试验墙体构件进行均布加载，加载荷载通过气压传感器读取，墙体构件的变形通过安装在墙体构件和支架之间的位移测量仪器测量。该装置具有通过气囊对墙体构件平面施加均布荷载以真实模拟地震作用、通过自反力平衡系统使试验不需大型反力墙的优点。但在实际使用过程中发现尚存在两个技术问题：①因气囊充气膨胀后其表面边缘处具有一定的弧度，在与墙体构件表面接触时，边缘处无法保证与墙体构件表面完全贴合，此时如将气囊尺寸设计的大于墙体表面尺寸(使膨胀气囊能与墙体构件表面完全贴合)，因气囊会同时对墙体周围的框架进行加载而不可取。墙体构件加载试验的目的是要获得其平面外荷载-位移曲线，荷载数据来源于气压与墙体表面积的乘积，如果气囊与墙体构件表面贴合程度不好，这个乘积会大于墙体试件实际受到的荷载，由此影响试验结果的准确性。此外，对于大尺寸墙体构件，由于墙体表面较大，通常采用由多个气囊同时覆盖墙体表面，此时各气囊充气膨胀时，相互接触的边缘处会产生空隙，导致气囊与墙体构件表面贴合不良，这种情况因不发生在墙体边缘难以通过观察发现，同样影响试验结果的准确性。②气囊加载时采用自制反力板代替反力墙形成自反力平衡系统，此时气囊通过反力板支撑，若反力板不能与墙体构件表面保持平行，气囊对于墙体表面各处传递荷载会不均匀，也影响试验结果的准确性。

发明内容

针对现有气囊加载试验装置存在的上述技术问题，本发明提供一种墙体构件平面外受力性能试验装置及试验方法，以提高试验结果的准确性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种墙体构件平面外受力性能试验装置，包括气囊、反力架、反力板、荷载传感器组件和位移传感器；

所述气囊为单个气囊或多个相互紧靠的气囊(多个气囊适用于大尺寸墙体构件)；

所述反力架为长方体形或立方体形(取决于墙体构件的形状)框架结构，反力架后侧两根框架柱之间安装有一组上下均匀间隔分布的反力横梁；