1.将已有的平面加载系统升级为空间加载系统的设计方法，其特征在于：在已有平面加载框架系统的基础上，增设诸如底座、反力梁、反力柱等组件，根据用户需求，将这些组件的部分或全部与已有平面加载框架连接，以期用较少的投入，升级既有平面加载系统从而实现土木教学和科研时的空间加载方案，具体包括如下步骤：步骤S1，根据已有平面加载系统伺服仪的最大输出荷载T确定底座(实现试件的支座功能)的截面尺寸d×t(圆钢管直径和壁厚)，并设计底座底板(尺寸b0×h0×t0)和相关锚栓(或螺栓)；

步骤S2，在已有平面加载框架的基础上增加反力梁，反力梁近似为两跨连续梁，根据试验室可用空间和升级需求确定反力梁跨度lb，反力梁与原有平面加载框架构成能给试件施加平面外弯矩的加载系统；

步骤S3，反力梁采用H型钢梁、或两个槽钢组合成的格构梁、或四块板焊接而成的箱型截面梁，根据伺服仪最大输出荷载进行反力梁设计；

步骤S4，根据反力梁的截面高度hb和原有平面框架净高Hf确定反力柱长度lc，反力柱选用箱型截面梁；

步骤S5，由反力梁和反力柱构成新平面加载框架垂直于老的(即已有的)平面加载框架，用螺栓将反力梁和已有加载框架梁连接在一起形成空间加载系统，反力梁和反力柱之间也采用螺栓连接，进行这些螺栓设计；

步骤S6，根据用户需求，选择不同模块的加载系统升级方案，模块1为在平面加载框架系统基础上仅增加2个反力梁，模块2为增加1个垂直于原平面加载框架系统的新平面加载框架，新平面加载框架由反力梁和反力梁各2根构成，模块3为模块2基础上再增加1个新平面加载框架。

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：所述步骤S1中，将底座偏安全地视为底部(下端)固定、上端自由、长0.5Hf、承受轴压力N、竖向伺服仪最大输出荷载T1的柱，按照轴压稳定构件计算确定截面。底座的顶部配有可拆卸的连接头(用于模拟试件的铰接或固定支座)、底座的底部通过底板和螺栓(锚栓)固定于平面加载框架的底部框架梁上或者新增的底部反力梁上。螺栓(锚栓)的直径根据已有加载框架梁翼缘上的孔直径确定，锚栓数量n1根据承受的最大拉力T1确定，底板的平面尺寸b0×h0根据底座截面钢管外径d、螺栓(锚栓)孔的布置以及构造要求确定，底板厚度t0则根据锚栓受拉承载力和布置按照不同支承分区计算得到，底板厚度t0计算如下：

式中，f为钢板抗拉强度设计值，n2为布置在底板一边的螺栓(锚栓)数量，Nt一个锚栓(螺栓)抗拉承载力设计值，ew、ef为螺栓(锚栓)中心到底座加劲肋的距离。

3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：所述步骤S2中，反力梁(视为两跨连续梁)垂直于已有平面加载框架，反力梁中间支承在平面框架的顶部或底部框架梁上、两端支承于反力柱或墩子(固定在地面)，再根据试验室可利用的空间和升级需求(能实现最大试件的尺寸)确定新增反力梁的跨度lb。

4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：所述步骤S3中，反力梁的截面宽度必须满足底座安装所需，根据截面宽度要求可以设计成H型钢梁、或两个槽钢组成的格构梁、或箱型截面梁。反力梁视为承受底座传来的集中力作用的两跨连续梁，集中力最大值取为竖向伺服仪最大输出荷载，根据连续梁理论求出反力梁承受的最大弯矩，再算出截面模量后进行设计反力梁的截面；反力梁近似两跨连续梁(跨度lb)，每跨梁上常见荷载为一个竖向伺服仪传来的集中荷载，根据多跨梁理论，当一个荷载作用在跨中而相邻跨无荷载时，跨中弯矩达到最大值M1max，当两跨都跨中作用荷载时，中间支座处弯矩达到最大值M2max，计算如下：

式中，Pmax为竖向伺服仪最大输出荷载，lb为反力梁跨度；根据最大弯矩M1max和钢材强度f算出截面模量Wx＝M1max/f，结合S1步骤确定的底座截面确定梁截面宽度，设计梁截面。

5.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：所述步骤S4中，反力柱的长度为平面框架净高减去两倍反力梁截面高度：lc＝Hf‑2hb；反力柱截面设计如下：首先按照两端铰接轴心受压构件(轴力为竖向伺服仪的最大输出荷载T1)并假定一个长细比λ，算出柱截面面积Ac0并查型钢规格表初步选择一个宽翼缘H型钢截面(截面尺寸h×b×tw×tf)；初步选反力柱截面为高1.1h～1.2h、宽1.1b～1.2b的四块板(板厚度tf)焊接而成的箱型截面梁，按照两端铰接压弯构件进行反力柱的强度和稳定验算，其中轴力为T1、弯矩取为水平伺服仪施加的最不利弯矩值T2lc/4，T2为水平伺服仪最大输出荷载。反力梁和反力柱之间的螺栓连接，按照承受拉力(竖向伺服仪最大荷载T1)和剪力(水平伺服仪最大荷载T2)的螺栓群计算。

6.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：所述步骤S5中，反力梁和原有平面加载系统的框架梁之间、反力梁和反力柱之间、反力梁和底部墩子之间都通过螺栓(锚栓连接)，这些螺栓(锚栓)受拉、或受剪、或拉和剪共同作用，进行螺栓设计。

7.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：所述步骤S6中，根据用户需求采用不同模块对原平面加载系统进行升级，其中，第一模块为仅增加2个垂直于原平面加载框架系统的反力梁、以及若干个底座，第一模块用于能对试件(如板结构等)形成平面外弯矩作用效果的加载装置，第一模块还用于试件所需要施加的所有水平荷载在一个平面内、但施加的竖向荷载不在这个平面内的情况；第二模块为增加1个垂直于原平面加载框架系统的新平面加载框架，第二模块除了完成第一模块的功能外，还能实现试件所需施加的水平荷载不在同一个平面内的情况，如在柱、梁柱节点等试件上实现两个水平方向的拟静力往复加载；第三模块为第二模块基础上再增加1个新平面加载框架，用于复杂结构的多点、多方向空间加载方案。