一種對(duì)簡(jiǎn)易鐵皮房屋抗風(fēng)安全性的檢測(cè)方法

鄧?yán)^鋒

摘 要： 簡(jiǎn)易鐵皮屋產(chǎn)品近幾年在珠三角地區(qū)應(yīng)外貿(mào)的需求而快速增長(zhǎng)。這種簡(jiǎn)易鐵皮房屋的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工廠制造很方便，主要由0.3mm， 0.5mm， 0.7mm等不同厚度規(guī)格白鐵皮加上鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)件由鉚釘拼接組成， 采用膨脹螺栓與水泥地面進(jìn)行固定安裝。一般只配備一個(gè)出入口，但會(huì)有不同的屋頂結(jié)構(gòu)，主要用來存放物品或作為貓，狗等寵物的居所。本文將主要對(duì)這種簡(jiǎn)易鐵皮房屋的抗風(fēng)壓安全性的檢測(cè)方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞： 簡(jiǎn)易鐵皮房屋；抗橫風(fēng)壓；集中載荷；均布載荷

引言

我國(guó)自2003年加入世界貿(mào)易組織以來，進(jìn)出口貿(mào)易持續(xù)增長(zhǎng)，在廣東地區(qū)出現(xiàn)了多家專門生產(chǎn)鐵皮房屋的外貿(mào)型企業(yè)，它們主要生產(chǎn)此類簡(jiǎn)易房屋， 它的主要終端用途則是作為存放物品或?qū)櫸锏木铀?由于簡(jiǎn)易鐵皮房屋本身的用途決定了此類房屋不能成本太高， 結(jié)構(gòu)也不能太復(fù)雜。由于簡(jiǎn)易鐵皮房屋簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，以及使用不同結(jié)構(gòu)與不同厚度材料會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變化很大等因素，導(dǎo)致貿(mào)易雙方對(duì)此類房屋的安全性產(chǎn)生很大的疑問，如果有一種簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法可以分辨出此類簡(jiǎn)易鐵皮房屋的抗風(fēng)壓性能，則可以使生產(chǎn)廠家對(duì)自己的產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)現(xiàn)可控，也使國(guó)外買家能夠放心采購(gòu)，減少貿(mào)易摩擦，也會(huì)讓終端消費(fèi)者有更強(qiáng)的信心，促進(jìn)我國(guó)進(jìn)出口貿(mào)易以此產(chǎn)生一定的社會(huì)價(jià)值。本文從參考我國(guó)以及澳洲地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，同時(shí)考慮此類房屋的基本結(jié)構(gòu)安全性要素角度，著重從抗風(fēng)性能如何進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估進(jìn)行探討。

1.簡(jiǎn)易鐵皮房屋結(jié)構(gòu)安全性的要求

簡(jiǎn)易鐵皮房屋由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 安裝便利， 深受海內(nèi)外喜歡DIY的消費(fèi)者的歡迎。簡(jiǎn)易鐵皮房屋通常由0.3mm， 0.5mm， 0.7mm等不同厚度規(guī)格白鐵皮作為外維護(hù)墻板，結(jié)構(gòu)則由1mm， 3mm等不同厚度的鍍鋅槽鋼支撐。簡(jiǎn)易鐵皮房的安裝，主要靠十多個(gè)膨脹螺栓在水泥地面上打孔固定。由于受到安裝地點(diǎn)的氣候的不同，受到的安全性威脅等級(jí)也不同， 如果在威脅等級(jí)高的區(qū)域，則要考慮如何防范簡(jiǎn)易鐵皮房屋的牢固性。這些安全性危害主要有極端氣候下的颶風(fēng)，大雪， 冰雹等。有些地區(qū)需要抗風(fēng)性很高，就對(duì)簡(jiǎn)易鐵皮房屋結(jié)構(gòu)安全性提出更高的要求。通過對(duì)簡(jiǎn)易建筑的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行分析，得出簡(jiǎn)易鐵皮房屋目前主要受到來自于極端天氣下的風(fēng)壓和雪壓的安全威脅。本文將對(duì)簡(jiǎn)易鐵皮房屋受到的抗風(fēng)壓進(jìn)行研究。

2.房屋抗風(fēng)性能的要求

抗風(fēng)壓分為抗橫風(fēng)的壓力以及來自于自下而上的龍卷風(fēng)的抗風(fēng)揭壓力，本文將著重分析抗靜態(tài)橫風(fēng)的檢測(cè)方法。根據(jù)我們國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50009 《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》的定義，下面是簡(jiǎn)易鐵皮屋側(cè)面（圍護(hù)結(jié)構(gòu)）承受的風(fēng)荷載計(jì)算公式。

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：Wk= βgz x μz x μs x Wo； 其中：Wk 為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（單位：KN/m2）

βgz 為高度Z處陣風(fēng)系數(shù)； μs 為風(fēng)荷載體型系數(shù)； μz 為風(fēng)壓高度變化系數(shù)； Wo 為基本風(fēng)壓 （KN/m2）； 由于本文中的相關(guān)測(cè)試位于廣州市， 接近海平面， 同時(shí)位于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試， 相關(guān)系數(shù)按工程上要求取值。

本文中簡(jiǎn)易鐵皮屋需要達(dá)到如下澳洲標(biāo)準(zhǔn)AS1170.2等級(jí)3的風(fēng)壓級(jí)別，以模擬相應(yīng)最高風(fēng)速等級(jí)61 m/s下的真實(shí)抗風(fēng)要求， 等級(jí)3 要求均布載荷下抗靜態(tài)風(fēng)壓2.25kPa.

3.檢測(cè)簡(jiǎn)易鐵皮屋抗風(fēng)性能的設(shè)計(jì)

由于本文涉及到的簡(jiǎn)易鐵皮屋受到的橫風(fēng)主要考慮來自于側(cè)面承受的風(fēng)荷載，而其中受最大風(fēng)荷載來自于簡(jiǎn)易鐵皮屋面積最大的一個(gè)受風(fēng)面，因此我們只要測(cè)試其中面積最大的一個(gè)面就可以檢測(cè)出最惡劣情況下整個(gè)簡(jiǎn)易鐵皮屋承受最大的風(fēng)荷載的狀況。 本文中的簡(jiǎn)易鐵皮屋的尺寸為2.25x2.4m，同時(shí)高2.25米. 我們將選取側(cè)面2.4x2.25m 作為測(cè)試面。

由于是靜態(tài)風(fēng)壓，目前有多種施加均布載荷的方法可以被用來模擬檢測(cè)這一個(gè)壓力，比如使用4點(diǎn)彎曲來模擬均布載荷施加靜態(tài)壓力， 也可以采用一個(gè)腔體來模擬施加壓力，也可以采用氣袋法施加壓力。這其中4點(diǎn)彎曲的模擬效果最差， 對(duì)這種表面不是很平整的薄鐵皮屋墻體很難達(dá)到測(cè)試效果，會(huì)導(dǎo)致施加的壓力過于集中，從而破壞某一處測(cè)試樣品表面，對(duì)評(píng)估整體房屋的安全性產(chǎn)生錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。對(duì)于腔體法，需要特殊材料制作一個(gè)固定大小的腔體， 且需要一面固定在實(shí)心剛性的墻面上，成本會(huì)很高，同時(shí)測(cè)試中樣品的安裝比較麻煩，整個(gè)檢測(cè)裝置使用起來極度不方便。

本文通過一種氣袋法來模擬靜態(tài)載荷的橫向施力，達(dá)到一種均布載荷的測(cè)試效應(yīng)。氣袋由高強(qiáng)度尼龍材料編織而成并沿邊緣縫制好，并預(yù)留一個(gè)充/放氣口， 這種氣袋使用方便，成本低廉，簡(jiǎn)單可靠。由于產(chǎn)品的側(cè)面大小為2.4mx2.25m， 我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)大小為3m x 3m的氣袋，壓力來源于實(shí)驗(yàn)室的空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的普通工業(yè)壓力，由一個(gè)氣體調(diào)節(jié)閥開關(guān)控制，并通過一個(gè)三通接頭連上一個(gè)數(shù)字壓力表。整個(gè)檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單，高效，并能達(dá)到很好的工程模擬。通過前文計(jì)算出簡(jiǎn)易鐵皮屋受到的最大的受風(fēng)面的靜態(tài)壓力，將簡(jiǎn)易鐵皮屋安裝在一面能承受大壓力的垂直的墻體旁邊，使用一個(gè)大于或等于受風(fēng)面的氣袋，通過一個(gè)壓力開關(guān)調(diào)節(jié)來自于空壓機(jī)施加的氣壓，在氣壓達(dá)到要求值后，保持壓力10分鐘，如果受風(fēng)面沒有任何不可恢復(fù)的形變或者破損，則判為合格。否則，沒有通過檢測(cè)，判為不合格。 按照步驟經(jīng)過檢測(cè)后，簡(jiǎn)易鐵皮屋的圍護(hù)面未見不可恢復(fù)的變形，在接縫處以及與地腳的貓拴也沒有變形破壞，此產(chǎn)品測(cè)試判斷為合格。

4 簡(jiǎn)易房屋抗風(fēng)性能的總結(jié)

本文著重對(duì)簡(jiǎn)易鐵皮屋受到的橫風(fēng)根據(jù)我們國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了理論研究，通過換算確定施加的氣壓，并采用了一種氣袋法實(shí)現(xiàn)了對(duì)橫風(fēng)的風(fēng)壓測(cè)試，通過對(duì)測(cè)試結(jié)果的觀察，很好地模擬了真實(shí)環(huán)境中簡(jiǎn)易鐵皮屋的圍護(hù)面抗風(fēng)壓的能力。

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