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某轻型铝合金活动房试验研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-05-09  来源:中国立体车库网
核心提示:  某轻型铝合金活动房试验研究bookmark0晁新强郝际平向往李强李源bookmark1(西安建筑科技大学土木工程学院西安710055)模拟试验,用分配梁系统将荷载施加到各个加载点上,得出了骨架及整

  某轻型铝合金活动房试验研究bookmark0晁新强郝际平向往李强李源bookmark1(西安建筑科技大学土木工程学院西安710055)模拟试验,用分配梁系统将荷载施加到各个加载点上,得出了骨架及整体的荷载一位移和荷载一应力曲线,并比较了骨架试验和整体试验的试验结果,总结了房屋承载特点,提出了一些建议。

  活动房屋,古已有之。它源于民而用于军,其具有标准设计、结构简单、工厂加工、一房多用和适应性强等特点。活动房屋的设计要求考虑适于战区的任何地形和环境条件,而且要按模数设计并使构件能够互相更换,以便非熟练工迅速装配和拆除。目前活动房屋的研究重点是结构和材料两个方面。在结构方面,尽量选取受力合理、形式简单,体积小、便于搭设与撤收的结构形式;在材料方面,以提高结构强度、减轻房屋重量、改善活动房的保温隔热性能为目标。一般活动房屋多选用轻质高强的型钢和铝合金作结构用材,以金属蒙皮夹芯板、轻型薄波纹金属板以及复合材料等作围护板材。在野外条件下及时有效地为部队提供各种用途的活动房屋,对恢复参战人员体力,避免非战斗性减员和保持部队战斗力,乃至圆满地完成战斗任务,都会起到极其重要的作用。二次世界大战期间,侵苏德军就曾因野营住房保障不力,致使其军队在天寒地冻的苏联境内惨遭大量非战斗性减员,并因此而导致失败。由此可以看出野营活动房屋在各国军事活动中有着不容忽视的实际军事效益和地位。

  对一种轻型铝合金活动房屋进行足尺静力承载力试验,确定其在标准荷载下的结构水平位移及应力测点的应变情况。活动房屋由基础、房架、板块、附件等四部分组成。房架采用折叠结构,展开时用螺栓紧固折叠点。在房架对接处,通过螺栓和托板连接整榀房架。整榀房架展开状态见。墙板,屋面板,门窗板均插在房架的凹槽内。插板示意见。房架柱用螺栓固定在地圈梁上。

  整榀房架一柱子;2―板;3―地圈梁插板示意第一作者:晁新强男1982年4月出生硕士研究生1活动房试验bookmark2 1.结构简介1.2试验荷载骨架风载:分两级加载,第一级加到标准荷载0.18kN/m2;第二级加到标准荷载0.35kN/m2.整体风载:分三级加载,第一级加到标准荷载0.35kN/m2,第二级加到标准荷载0.5kN/m2,第三级加到标准荷载0. 1.3试验装置试验采用多点加载模拟均布荷载,通过分配梁系统将作动器和千斤顶传来的荷载分配到柱子和梁上。墙体迎风面分配梁系统由型钢梁制作而成。第一级分配梁与柱子之间用螺栓连接,通过钢板夹紧固定。这套体系通过合理的分配比例将总荷载均匀分配给各加载点,考虑到试件变形后各节点在受力方向会产生相对位移,型钢梁必须能作相应的转动,分配梁间采用较接,使梁能够随着节点的相对位移而自由转动。分配梁布置如、所示(中分配梁两侧相同,故只画出一半)位移和应力测定装置如所示。中,11 ~19为水平位移采集装置,采用位移计测量。其中11、14、17为30cm位移计,13为5cm位移计,其他为10cm位移计;21~28为各屋架的应变测点位置,屋架上下两侧各布置一个应变片。屋架由中间向边上依次编号为W1,W2W3.W1上21测点位置上下两个应变片编号依次为W1―21―1,W1―21―2其余编号以此1.4试验结果1.4.1骨架风载试验由于房屋骨架自身刚度较小,加荷后活动房骨架整体变形比较大。整体顺荷载方向倾斜,中间榀柱倾斜最为明显,从中间榀到端部柱子倾斜度逐渐减小。在标准荷载0. 35kN/m2时,中间榀柱顶最大水平位移达到156mm. 1.4.2整体风载试验加板后活动房也发生顺风倾斜,但变形和加板前相比明显减小,在0. 35kN/m2级风荷载下无明显变形,柱顶最大位移仅为18. 2mm;荷载加至0 65kN/m2风荷载后变形较大,角柱柱底地圈梁产生扭曲变形,梁上的弯曲变形较小,柱顶最大水平位1.5数据分析为了简化分析,仅对变形较大的迎风一侧的柱和应力较大的中间一榀房架进行了变形和应力分析。

  从中试验数据可以看出,房屋骨架在风载作用下,发生了较大的水平位移。活动房骨架在设计风荷载(0.35kN/m2)作用下最大水平位移为156mh/607=35mm,最大水平位移是容许位移的450%.从0中试验数据可以看出,房屋骨架风载作用下,梁主要受弯,随荷载增大,上下侧的应力均匀增大。随风载的增大,房屋整体水平位移不断增大,应力也不断增大。屋架迎风侧节点处,下部受拉力作用,上部受压力作用,而屋架背风侧节点处,屋架下部受压力作用,上部受拉力作用。活动房骨架在设计风荷载(0.35kN/m2)作用下最大应力为66.7MPa最大应力在屋架下弦与梁交接处,为铝合金屈服强度的32%活动房杆件的强度满足要求。

  0骨架房屋W1在风载下应力综上可知,活动房屋架在设计荷载(0.35kN/m2)作用下材料强度满足要求,但位移变形超标,说明骨架刚度较弱。

  从1可以看出,整体房屋加上板后柱顶的水平位移明显减小。活动房整体在0. 5kN/m2风荷载作用下位移均不大于容许位移。但在065kN/m2风荷载作用下最大水平位移是39.6画>h/60=35最大水平位移是容许位移的113%,超出容许位移的要求。从2、3可以看出,在整体结构中,由于屋面板的存在,极大地改善了房屋骨架的受力性能,房架的应力分布与不加板时相似,但应力值大幅减小。活动房整体在0. 65kN/m2风荷载作用下最大应力为41.2MPa,且仍位于屋架下弦与梁交接处,其值为铝合金屈服强度的19. 8%,活动房杆件的强度仍能满足要求。

  综上可知,加上墙板和屋面板后,最大水平位移比房屋骨架时减小了87%而且水平位移变化较均匀。应力也大幅下降。整体除在设计风荷载(065kN/m2)作用下位移超出限值,在其他设计风5kN/m2作用下,位移均满足要求。材2结论从活动房骨架试验与活动房整体试验结果对比可以看出,在风荷载作用下,安装上复合板后,杆件的应力减小了65.7%;水平位移减小了86.7%.由此可见,复合板对房屋整体刚度贡献较大,虽然复合板与房架间采用的是插入式连接,连接中有间隙,并不如传统房屋那么紧密,但是由于构造的限值,板的活动范围有限,这使得复合板能与房架连在一起起到共同抗弯的作用,且由于板自身抗弯刚度较大,房屋整体刚度大大增强,承载能力也显著提高。因此,在房屋设计时要充分考虑复合板对房屋承载力的巨大作用,采取合理的构造措施,使复合板的贡献充分发挥出来,从而节约材料、降低工程造价。

 
 
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