轻型铝合金活动房屋足尺试验研究

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会轻型铝合金活动房屋足尺试验研究向往郝际平晁新强李源(西安建筑科技大学，西安7lo。55)(解放军总后勤部建筑工程研究所)摘要：对一种新开发的轻型铝合金活动房进行了在标准雪荷载下的足尺试验研究。在20cm厚雪、40cm厚雪、60cⅢ厚雪三种工况下，通过对结构荷载—位穆全过程的跟踪分析，研究了结构的受力机理及承载能力，并分析比较了试件加板前后的试验结果．同时对结构在正常使用荷载作用下的安全性和可靠性提出了评价。关键词，活动房，足尺试验，雪载，承载能力一、引言活动房屋具有标准设计、结构简单、工厂加工、一房多用和适应性强等特点“’。它能够

2、重复拆迁和建设，能快速提供使用和节约修建费用。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，以金属蒙皮夹心板、轻型薄波纹金属板以及复台材料等作维护板材。．本文主要目的是通过对结构荷载一位移全过程的跟踪分析，研究结构在雪荷载作用下的受力机理和承载能力，并对比分析活动房加板前后的承载特性。根据试验与理论分析结果的比较，验证结构的合理性和可靠性，为这种结构的应用和推广提供了

3、试验依据。二、试件介绍本次试验是对解放军总后勤部建筑工程研究所开发的轻型铝合金活动房屋进行全尺寸静力试验。活动房由高强度轻质铝合金骨架和铝蒙皮一聚氨酯夹芯复合板拼装而成[2】，外形结构及尺寸如图1所示。铝合金骨架采用折叠结构，展开时用螺栓紧固折叠点。在骨架对接处，通过螺栓和托板连接整榀骨架。活动房屋架及柱均设计有凹槽，其截面形状如图2所示，墙板、屋面板及门窗板均嵌入凹槽内，与骨架紧密连接。房架柱用螺栓固定在地圈粱上。地圈梁采用c型钢材，通过锚拴与地面连接。工业建筑2007增刊7280图1活动房外形结构及尺寸第t届全国现代结构T程学术研讨会三、试验过程’R塑州．、

4、H．中0／l

5、二翦晒图2骨架各截面形状和尺寸试验在西安建筑科技大学结构与抗震试验室进行。．试件支承方案：活动房纵向沿南北放置，考虑到试验室地面情况。我们先将地圈粱通过螺栓与支承粱紧同，支承梁采用槽钢加工制作，通过地脚螺栓与试验室地槽可靠连接(图3)。考虑到试验过程中试件会整体滑动，故在地面上沿滑动方向设置支撑(图4)，在中间两跨跨中布置，共计4个。1548图3试件与试验室地面的连接图4防止整体滑动的支撑图5加载照片雪荷载自“载点示意图世件2屋面板颓留孔徊3荷重吊熄图6加载点布置rLt$壁工业建筑2007增刊第七届全国现代结构工程学术研讨会试验方法：本试验采用直接

6、重力加载法。““，在加载点悬吊硅码(图5)，用多点加载模拟均布荷载，按照力灼等效集中原则将雪载发屋面板重等效到各个加载点。加载点每跨6个，沿屋架均匀布置，总计30个吊点(图6)。这里要注意试件加扳后应在板上加载点位置打孔以便吊绳能顺利穿过。由于试件与荷载具有对称性，本试验只在北侧布置测点，如图7所示。图中1到9为竖向位移采集装置，采用坐标纸测量，11到19为水平位移采集装置，采用位移计测量，2L到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，31，32，33为各柱的应变测点位置，柱内外两侧各布置一个应变片。加载过程：为了更好地对比试件加板前后的承载特

7、性，我们考虑了板自重对骨架产生的初始效应，在正式加载前，我们预加了一部分荷载，荷载值即为板重。试验开始时，先对活动房骨架分五级均匀加载至0．3l(N／m2(20cm厚雪，设计荷载)”1之后卸下所有荷载，装上复合板，对活动房分五级均匀加载至O．3kN／口。以后，分三级加至0．6kN／一(40cm厚雪)，最后分五级均匀加至0．9kN／一(60cm厚雪)。各吊点的加载值见表1。广———■——]@北IoI7c，日)cIq斜2‘-．，。0鑫‘＆o●0；琶陪．岫“·∥5～●5’●_7：萼活●，。●7一●·{秀岛，b““。。吵。图7’测点布置表1各吊点加载值雪载值单个吊点每级

8、加载值(增)单个吊点荷载值(船)(kN／奇)边跨中跨边跨中跨第一阶段0，3510．2550(分五级加裁)第二{5『r段O．610／10／520／20／10j0100(分三数加载)笫三阶段0．95．1075150(分五级加戴)工业建筑2007增刊1549骠医一、日商啦麓_垂惭丁jJ』王丐第七届全国现代结构工程学术研讨会四、试验结果及分析试件加板前．在0．3I【N／m2雪载作用下，屋架比较明显地向下凹出，柱项相对略微张开。粱与下弦相交处有最大变形，最大竖向位移达到21．7m。由于试件存在初始缺陷以及每个作用点上吊重迭加的偏心荷载，屋架还发生平面外位移，中间几榀屋架发

9、生明显的平面外扭曲。试件