[发明专利]矩形杆件空间结构连续倒塌试验自动化初始失效装置

说明书

本发明公开了一种矩形杆件空间结构连续倒塌试验自动化初始失效装置，矩形杆件空间结构的待破坏节点处的矩形杆件靠近待破坏节点的部分切除两腹板和下翼缘，采用初始失效装置替代矩形杆件的切除部分，初始失效装置包括开口矩形管，相互配合的第一电磁铁和第二电磁铁以及弹簧，开口矩形管设置在矩形杆件本体和装配式空心毂节点之间，并位于切除部分上翼缘的下方；第一电磁铁设置在开口矩形管的开口内，第二电磁铁设置在切除部分上翼缘的下表面；弹簧设置在开口矩形管与切除部分上翼缘之间。本发明利用电磁铁通电有强磁，断电失去磁力的原理，实现矩形杆件和装配式节点连接处的自动失效，可以有效的模拟杆件失效、节点失效和连接失效。

技术领域

本发明涉及空间结构、钢结构、结构试验技术，特别涉及一种矩形杆件空间 结构连续倒塌试验自动化初始失效装置。

背景技术

近年来，结构抗连续性倒塌已经成为工程研究的热点问题，结构抗连续倒塌 的设计和分析也因此受到更多关注。实际工程中涉及的结构类型繁多且复杂，不 同结构均存在连续倒塌的风险，大量难题亟待解决。

在结构连续倒塌试验过程中，通常引入一种初始失效装置来模拟结构内部关 键构件或节点因偶然因素发生的破坏。对于大跨空间结构，通常采用人工锯断、 钢夹等方式引入初始化失效装置。这些机械式初始破坏装置往往只能模拟圆钢管 杆件的初始失效，且触发时需要人工操作，很难保证试验的准确性和安全性。在 此基础上，部分研究学者提出了钢夹式电磁铁初始破坏装置，可以模拟杆件中部 的初始破坏，但上述初始破坏装置主要适用于圆形截面杆件，无法应用于矩形截 面杆件，也无法模拟节点失效以及节点与杆件的连接失效。为了能更加准确的模 拟矩形杆件空间结构初始失效构件以及周围杆件的受力状态，需研发一套适用于 矩形杆件空间结构连续倒塌试验的初始失效装置，可以有效的模拟杆件失效、节 点失效和连接失效，保证试验的准确性、安全性和可重复性。

发明内容

本发明基于装配式空心毂节点单层柱面网壳连续倒塌试验研究，为了能更加 准确的模拟矩形杆件空间结构初始失效构件以及周围杆件的受力状态，提供一套 适用于矩形杆件空间结构连续倒塌试验的初始失效装置，利用电磁铁通电有强磁， 断电失去磁力的原理，实现矩形管和装配式节点连接处的自动失效，可以有效的 模拟杆件失效、节点失效和连接失效，保证试验的准确性、安全性和可重复性。

本发明所采用的技术方案是：一种矩形杆件空间结构连续倒塌试验自动化初 始失效装置，所述矩形杆件空间结构的待破坏节点包括装配式空心毂节点和与所 述装配式空心毂节点相连接的矩形杆件，所述矩形杆件靠近待破坏节点的部分切 除除上翼缘外的两腹板和下翼缘，形成矩形杆件本体和与所述矩形杆件本体相连 接的切除部分上翼缘；采用所述初始失效装置替代所述矩形杆件的切除部分；所 述初始失效装置包括：

开口矩形管，所述开口矩形管设置在所述矩形杆件本体和所述装配式空心毂 节点之间，并位于所述切除部分上翼缘的下方；所述开口矩形管的下表面和所述 切除部分上翼缘的上表面均设置有加劲肋；

相互配合的第一电磁铁和第二电磁铁，所述第一电磁铁设置在所述开口矩形 管的开口内，所述第二电磁铁设置在所述切除部分上翼缘的下表面，并与所述第 一电磁铁相对布置；所述第一电磁铁和所述第二电磁铁能在通电时相互吸合，使 得所述开口矩形管连接所述矩形杆件本体和所述装配式空心毂节点；以及，

弹簧，所述弹簧设置在所述开口矩形管与所述切除部分上翼缘之间，使得所 述初始失效装置在断电后与所述矩形杆件本体、所述装配式空心毂节点分离，实 现矩形杆件与装配式空心毂节点的连接失效。

进一步地，所述开口矩形管的截面尺寸与所述矩形杆件的切除部分的截面尺 寸相同，使得所述开口矩形管在连接所述矩形杆件本体与所述装配式空心毂节点 时，所述开口矩形管与所述切除部分上翼缘的共同截面尺寸与所述矩形杆件本体 的截面尺寸相同。