一種對簡易鐵皮房屋抗風安全性的檢測方法

鄧繼鋒

摘 要： 簡易鐵皮屋產品近幾年在珠三角地區應外貿的需求而快速增長。這種簡易鐵皮房屋的結構簡單，工廠制造很方便，主要由0.3mm， 0.5mm， 0.7mm等不同厚度規格白鐵皮加上鍍鋅鋼結構件由鉚釘拼接組成， 采用膨脹螺栓與水泥地面進行固定安裝。一般只配備一個出入口，但會有不同的屋頂結構，主要用來存放物品或作為貓，狗等寵物的居所。本文將主要對這種簡易鐵皮房屋的抗風壓安全性的檢測方法進行探討。

關鍵詞： 簡易鐵皮房屋；抗橫風壓；集中載荷；均布載荷

引言

我國自2003年加入世界貿易組織以來，進出口貿易持續增長，在廣東地區出現了多家專門生產鐵皮房屋的外貿型企業，它們主要生產此類簡易房屋， 它的主要終端用途則是作為存放物品或寵物的居所。 由于簡易鐵皮房屋本身的用途決定了此類房屋不能成本太高， 結構也不能太復雜。由于簡易鐵皮房屋簡單的結構，以及使用不同結構與不同厚度材料會導致結構強度變化很大等因素，導致貿易雙方對此類房屋的安全性產生很大的疑問，如果有一種簡單的檢測方法可以分辨出此類簡易鐵皮房屋的抗風壓性能，則可以使生產廠家對自己的產品質量實現可控，也使國外買家能夠放心采購，減少貿易摩擦，也會讓終端消費者有更強的信心，促進我國進出口貿易以此產生一定的社會價值。本文從參考我國以及澳洲地區的建筑設計規范，同時考慮此類房屋的基本結構安全性要素角度，著重從抗風性能如何進行檢測評估進行探討。

1.簡易鐵皮房屋結構安全性的要求

簡易鐵皮房屋由于結構簡單， 安裝便利， 深受海內外喜歡DIY的消費者的歡迎。簡易鐵皮房屋通常由0.3mm， 0.5mm， 0.7mm等不同厚度規格白鐵皮作為外維護墻板，結構則由1mm， 3mm等不同厚度的鍍鋅槽鋼支撐。簡易鐵皮房的安裝，主要靠十多個膨脹螺栓在水泥地面上打孔固定。由于受到安裝地點的氣候的不同，受到的安全性威脅等級也不同， 如果在威脅等級高的區域，則要考慮如何防范簡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，大雪， 冰雹等。有些地區需要抗風性很高，就對簡易鐵皮房屋結構安全性提出更高的要求。通過對簡易建筑的結構安全性進行分析，得出簡易鐵皮房屋目前主要受到來自于極端天氣下的風壓和雪壓的安全威脅。本文將對簡易鐵皮房屋受到的抗風壓進行研究。

2.房屋抗風性能的要求

抗風壓分為抗橫風的壓力以及來自于自下而上的龍卷風的抗風揭壓力，本文將著重分析抗靜態橫風的檢測方法。根據我們國家標準GB50009 《建筑結構載荷規范》的定義，下面是簡易鐵皮屋側面（圍護結構）承受的風荷載計算公式。

風荷載標準值為：Wk= βgz x μz x μs x Wo； 其中：Wk 為風荷載標準值（單位：KN/m2）

βgz 為高度Z處陣風系數； μs 為風荷載體型系數； μz 為風壓高度變化系數； Wo 為基本風壓 （KN/m2）； 由于本文中的相關測試位于廣州市， 接近海平面， 同時位于實驗室測試， 相關系數按工程上要求取值。

本文中簡易鐵皮屋需要達到如下澳洲標準AS1170.2等級3的風壓級別，以模擬相應最高風速等級61 m/s下的真實抗風要求， 等級3 要求均布載荷下抗靜態風壓2.25kPa.

3.檢測簡易鐵皮屋抗風性能的設計

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

由于是靜態風壓，目前有多種施加均布載荷的方法可以被用來模擬檢測這一個壓力，比如使用4點彎曲來模擬均布載荷施加靜態壓力， 也可以采用一個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點彎曲的模擬效果最差， 對這種表面不是很平整的薄鐵皮屋墻體很難達到測試效果，會導致施加的壓力過于集中，從而破壞某一處測試樣品表面，對評估整體房屋的安全性產生錯誤數據。對于腔體法，需要特殊材料制作一個固定大小的腔體， 且需要一面固定在實心剛性的墻面上，成本會很高，同時測試中樣品的安裝比較麻煩，整個檢測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載荷的橫向施力，達到一種均布載荷的測試效應。氣袋由高強度尼龍材料編織而成并沿邊緣縫制好，并預留一個充/放氣口， 這種氣袋使用方便，成本低廉，簡單可靠。由于產品的側面大小為2.4mx2.25m， 我們設計了一個大小為3m x 3m的氣袋，壓力來源于實驗室的空氣壓縮機產生的普通工業壓力，由一個氣體調節閥開關控制，并通過一個三通接頭連上一個數字壓力表。整個檢測設備簡單，高效，并能達到很好的工程模擬。通過前文計算出簡易鐵皮屋受到的最大的受風面的靜態壓力，將簡易鐵皮屋安裝在一面能承受大壓力的垂直的墻體旁邊，使用一個大于或等于受風面的氣袋，通過一個壓力開關調節來自于空壓機施加的氣壓，在氣壓達到要求值后，保持壓力10分鐘，如果受風面沒有任何不可恢復的形變或者破損，則判為合格。否則，沒有通過檢測，判為不合格。 按照步驟經過檢測后，簡易鐵皮屋的圍護面未見不可恢復的變形，在接縫處以及與地腳的貓拴也沒有變形破壞，此產品測試判斷為合格。

4 簡易房屋抗風性能的總結

本文著重對簡易鐵皮屋受到的橫風根據我們國家標準要求進行了理論研究，通過換算確定施加的氣壓，并采用了一種氣袋法實現了對橫風的風壓測試，通過對測試結果的觀察，很好地模擬了真實環境中簡易鐵皮屋的圍護面抗風壓的能力。

參考文獻

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