[发明专利]一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种传统民居木构架砌体围护墙面外加载装置及测试方法，包括木柱钢箍、木柱支撑架、气囊系统、平面支撑架、滑动连接装置、可移动反力架和力传感器。木柱支撑架与木柱钢箍通过滑动连接装置连接；气囊系统紧贴砌体围护墙的侧部，气囊系统的外部设置平面支撑架；平面支撑架的外部设有可移动反力架。当气囊系统充气时，获取砌体围护墙上测点的面外位移值，施加给砌体围护墙上的作用力通过力传感器测量，气囊系统的压强通过气囊压力表测量。通过对气囊系统进行充气和抽气实现位移控制加载。该发明通过对气囊的充气抽气可直接实现面外加卸载，减少试验加载装置对试验设备及场地环境的要求。

技术领域

本发明涉及建筑工程实验装置领域，特别涉及一套适于传统民居木构架承重的砌体围护墙平面外试验加载装置及试验方法。

背景技术

在传统民居建筑中，木构架砌体围护墙是最常见的建筑结构形式，木构架为承重体系，围护墙多为土坯、石块、砖等砌筑的墙体。木构架通过榫卯节点进行连接，木柱直立于基础上，没有任何锚固，通过内部围护墙保证木构架的稳定。从围护墙自身的受力变形考虑，围护墙平面内可提供大的抗侧力刚度，但围护墙本身还需要具备足够的能力来抵抗其自身在地震作用下产生的惯性力。传统村落民居中墙体与木构架之间无可靠拉结，围护墙整体性较差，如土石围护墙结构，石墙体通过大小不一、形状各异的块石、卵石结合黏土进行砌筑，表面粗糙，整体性差，在地震作用下容易出现平面外的塌落、外闪。

中国专利202110948073.3公开了一种位移控制的墙体平面外气囊加载的试验装置和试验方法，适于现代建筑结构中的钢框架填充墙结构单纯的平面外加载。在传统民居中，木构架包含圆截面的木顶梁和木立柱，顶梁和立柱仅通过薄弱的榫卯节点进行连接，木柱直立于基础上，没有任何锚固，通过传下来的屋顶配重和内部围护墙保证木构架的稳定，因此采用中国专利202110948073.3中的螺杆与墙体框架的顶梁螺栓连接，显然不能适于木构架，可能直接导致木构架倾覆。因此我们发明了专门针对木柱的钢箍约束以及连接端，设计了木柱支撑架，此外设计滑动连接装置实现钢箍与木柱支撑架之间的连接，安装方便灵活且可拆卸，此外该装置扩展了试验装置的适用性，既适用于单纯的平面外加载，又可结合平面内加载装置，开展平面内和平面外的同时双向加载。

中国专利202110948073.3是利用气囊充气至一个大气压，利用液压制动器进行位移加载，且气囊粘贴在气囊支撑架上，本专利是利用气囊进行充气抽气，自主提供面外推覆力，通过墙面位移进行控制加载，本试验装置容易实现，不再借助反力墙和液压制动器，反力架上设置多个支撑点并连接多个力传感器，相比一个液压制动器对气囊支撑架更能施加均匀的平面外荷载，相比多个液压制动器共同工作更容易控制，且力传感器价格低廉。此外，传统民居的砌体围护墙多为土坯、石块、砖等砌筑的墙体，墙面粗糙，特别是毛石砌筑的墙体，气囊非常容易发生扎破漏气，本专利设计方便气囊破损后的修补更换。

中国专利202110948073.3加载试验方法置首先为力控制加载，直至墙体构件产生第一条裂缝后改为位移控制分级加载。该方法不适于传统民居木构架砌体围护墙结构。在传统民居中连接材料为粘接性差的砂浆或者黏土，特别对于土石围护墙，力加载和裂缝无法作为控制点，因此本专利提出全程墙面位移控制加载方法，且本专利强调若墙面不出现外闪或塌落可采用千分表、拉线位移计等位移传感器，若墙面容易出现外闪或塌落如土石墙体，可采用激光位移计。而已有专利采用一个位移支撑架及拉线位移计并不适用。

发明内容