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专利名称：一种建筑结构表面风压测试装置及测试方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑结构表面风压测试装置及测试方法。
背景技术：
现有建筑结构模型风洞试验，往往需要采用较大缩尺比例模型，然而受风洞截面积与风速限制，造成风洞的边界层中雷诺模型规律不满足，影响建筑结构模型风洞试验是否可以真实的、准确的反映在实际建筑结构风荷载。建筑表面风压的原型实测是解决这一问题极为重要的途径，并为现有风洞试验模拟手段和方法提供基准和验证。现有风压实测方法是在建筑结构表面开孔，通过设计管路系统，运用微差压传感器对表面风压进行原型测试。但受管路系统频率失真、实际建筑使用条件限制和在极端气候条件下(如台风强风雨天气)，测压孔洞极易堵塞和受降雨等因素影响下，现有风压测试方法很难提供可靠、准确的原型实测结果。

发明内容
本发明的目的在于克服现有风压测试方法在强风雨天气条件下存在局限和失真的缺点，提供一种测试原理简单，测试精度高、频响特性、稳定性较好的建筑结构表面风压测试装置，能广泛适用于强风雨(如台风)天气条件下建筑结构表面风压测试。本发明的技术方案是基于测力原理通过对建筑结构表面来流风压与参考内压力作用在单位面积上压力差大小测试，实现对建筑结构表面来流风压测试。本发明设有一个由薄壁壳体、底盘、顶部的受荷面板密封而成的薄壁空腔盒体，薄壁空腔盒体内设有微型力传感器，微型力传感器的上部通过连接件与平衡盘连接，其下部与底盘固定，在空腔盒体侧面设有与参考压力系统连通的管路。所述薄壁壳体的形状为圆筒形或正方形；所述受荷面板及平衡盘的形状与薄壁壳体的形状相同。薄壁壳体为圆筒形，其受荷面板具有较好的对称性，能较好的对不同方向来流风速压力进行测试。所述薄壁壳体为圆筒形，其直径为50mm 100mm，其壁厚为2mm 3mm;高度为 26 30mm ；所述底盘直径为70mm 120mm，厚度为2mm 3mm ；所述受荷面板直径为50mm 100mm，厚度为 2mm。所述微型拉压力传感器采用经典梁式结构，其高度为20mm-25mm、直径为 20mm-60mm ；双向量程范围选用为士 10 25N、对应测试压差范围为士 1. 2kPa 士3. 2kPa。所述受荷面板面积和拉压力传感器量程是根据外部参考压力大小和建筑结构原型测试中风速压力大小选用相应的值。建筑结构表面风压测试的方法，包括以下步骤
(1)标定风压测试装置的测试精度；按照现有技术中的1:1刚性模型的风洞测压试验， 确定在不同仰角工况下，风压测试装置测试风压与来流风速压力的相应关系；
(2)建筑结构表面风压的测试将表面风压测试装置的底盘固定在建筑结构表面，来流风速压力作用于受荷面板的上表面，导流孔管连通外部的参考压力在空腔盒体内形成参考内压作用于受荷面板的下表面，受荷面板上下表面的压力差经平衡圆盘转换集中力，通过连接件传递给拉压力传感器，拉压力传感器测量的力大小与内外压力差大小相对应。
本发明解决了在强风雨天气条件下，现有风压测试方法的失真和局限性，提供的风压测试装置具有测试精度高、稳定性较好、不受雨水影响、且结构简单、重量轻、易安装，便携性好等优点。可广泛适用于强风雨(如台风)天气条件下建筑结构表面风压力原型测试。


图1为风压测试装置结构示意图2为风压测试装置风洞标定试验示意图。图中1-薄壁空腔筒体；2-固定底盘；3-受荷面板；4-密封构造；5-平衡圆盘； 6-连接件；7-梁式结构的微型力传感器；8-参考压孔管；9-参考内压系统；10-风压测试装置；11-刚性模型；12-平板支架。
具体实施例方式实施例1 参照附图
本实施例设有一个直径为100mm、高为沈mm的圆筒形壳体，其下部与直径为120mm， 厚度为2 3mm的底盘2用机械加工形成薄壁空腔筒体1。空腔筒体1的上部设有直径为 100mm、厚度为2mm的圆盘形受荷面板3，圆盘形受荷面板3的下端，通过密封构造4盖住空腔筒体；它们共同构成一个薄壁空腔盒体。薄壁空腔盒体内设有高度为20mm-25mm、梁式结构的微型力传感器7。微型力传感器7的上部与平衡圆盘5连接，下部与底盘2固定连接。 薄壁空腔盒体的侧面设有一个直径为6mm的孔管8，孔管内通过硅胶管与测试参考压力系统连通，薄壁空腔盒内形成参考内压系统9。测量时通过底盘固定在建筑结构表面，来流风速压力作用于受荷面板的上表面， 导流孔管连通外部的参考压力在空腔盒体内形成参考内压作用于受荷面板的下表面，受荷面板3上下表面的压力差，通过连接件6经平衡圆盘5转换集中力传递给拉压力传感器，拉压力传感器测量的力大小与内外压力差大小相对应。本实施例的建筑结构原型测试中参考内压系统9可选取室内压力或标准高度大气压为参考。在静风(无风)时期，对安装在建筑结构不同部位的风压测试装置的相对零点进行修正，以确保测试风压具有较好精度。实施例2:
(1)标定风压测试装置的测试精度；按照现有技术中的1:1刚性模型的风洞测压试验， 确定在不同仰角工况下，风压测试装置测试风压与来流风速压力的相应关系。风洞试验中首先设计一个可在竖向方向自由转动的平板支架12，转动时其仰角变化范围为(Γ90度；在平板支架12上对称布置有风压测试装置10和1:1的刚性模型11，所示刚性模型11的测压点按15度角度和沿直径方向8等份布置。根据风洞测压试验结果，标定风压测试装置测试精度，和确定在不同仰角工况下，风压测试装置测试风压与来流风速压力相应关系。(2)建筑结构表面风压的测试将表面风压测试装置的底盘固定在建筑结构表面， 来流风速压力作用于受荷面板的上表面，导流孔管连通外部的参考压力在空腔盒体内形成参考内压作用于受荷面板的下表面，受荷面板上下表面的压力差经平衡圆盘转换集中力， 通过连接件传递给拉压力传感器，拉压力传感器测量的力大小与内外压力差大小相对应。
权利要求
1.一种建筑结构表面风压测试装置，其特征在于，设有一个由薄壁壳体、底盘、顶部的受荷面板密封而成的薄壁空腔盒体，薄壁空腔盒体内设有微型拉压力传感器，微型拉压力传感器的上部通过连接件与平衡盘连接，其下部与底盘固定，在空腔盒体侧面设有与参考压力系统连通的管路。
2.根据权利要求1所述的建筑结构表面风压测试装置，其特征在于，所述薄壁壳体的形状为圆筒形或正方形；所述受荷面板及平衡盘的形状与薄壁壳体的形状相同。
3.根据权利要求1或2所述的建筑结构表面风压测试装置，其特征在于，所述薄壁壳体为圆筒形，其直径为50mm 100mm，其壁厚为2mm 3mm ；高度为沈 30mm ；其底盘直径为 70mm 120mm，厚度为2mm 3mm ；其受荷面板直径为50mm 100mm，厚度为2mm。
4.根据权利要求1所述的建筑结构表面风压测试装置，其特征在于，所述微型拉压力传感器是经典梁式结构，其高度为20mm 25mm、直径为20mm 60mm ；双向量程范围为士 10 25N、对应测试压差范围为士 1. 2kPa 士3. 2kPa。
5.一种建筑结构表面风压测试的方法，包括以下步骤(1)标定风压测试装置的测试精度；按照现有技术中的1:1刚性模型的风洞测压试验，确定在不同仰角工况下，风压测试装置测试风压与来流风速压力的相应关系；(2)建筑结构表面风压的测试将表面风压测试装置的底盘固定在建筑结构表面，来流风速压力作用于受荷面板的上表面，导流孔管连通外部的参考压力在空腔盒体内形成参考内压作用于受荷面板的下表面，受荷面板上下表面的压力差经平衡圆盘转换集中力，通过连接件传递给拉压力传感器，拉压力传感器测量的力大小与内外压力差大小相对应。
全文摘要
一种建筑结构表面风压测试装置及测试方法。设有一个由薄壁壳体、底盘、顶部的受荷面板密封而成的薄壁空腔盒体，薄壁空腔盒体内设有微型力传感器，微型力传感器的上部通过连接件与平衡盘连接，其下部与底盘固定，在空腔盒体侧面设有与参考压力系统连通的管路。测量时将底盘固定在建筑结构表面，来流风速压力作用于受荷面板的上表面，导流孔管连通外部的参考压力在空腔盒体内形成参考内压作用于受荷面板的下表面，受荷面板的压力差经平衡圆盘转换集中力，通过连接件传递给拉压力传感器，拉压力传感器测量的力大小与内外压力差大小相对应。本发明测试精度高、频响特性、稳定性较好，可广泛适用于极端气候条件下建筑结构表面风压原型测试。
文档编号G01M9/06GK102359861SQ201110319529
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者李秋胜, 胡尚瑜 申请人:湖南大学