CN105937922A - 一种建筑屋面的综合性能测试装置及方法 - Google Patents

一种建筑屋面的综合性能测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种建筑屋面的综合性能测试装置，包括压力箱体、风机和控制单元，所述压力箱体的底部设有用于支撑待测试件的安装架，所述压力箱体与待测试件形成密闭空间，进风管设有阵风模拟器，旁通管上设有温度调节单元。本装置简单却精妙，通过设置温度调节单元，模拟建筑屋面处于高温/低温状态，再通过设置阵风模拟器，模拟建筑屋面受到动态风载荷。本发明还公开了一种建筑屋面的综合性能测试方法。本测试方法有效地结合温度调节单元和阵风模拟器，模拟屋面结构在受到风/雪载荷与冷热温度共同作用下的功况，检测建筑屋面在动态风载荷以及低温/高温作用下的综合性能。

Description

一种建筑屋面的综合性能测试装置及方法
技术领域
本发明涉及建筑屋面技术领域，尤其涉及一种建筑屋面的综合性能测试装置及方法。
背景技术
随着科学技术的发展，出现了各种各样的现代建筑物的屋面，如薄板金属屋面、膜结构屋面、玻璃采光顶等，建筑屋面的抗风承载力、抗雪压、防渗漏、冷热膨胀等性能直接影响到建筑物本身的安全、通用性和耐久性，事关生活和生产。目前，对包括建筑屋面系统的检测手段有限，基本以经验性的目测为主要方法，需要工作人员的经验积累，另外也有一些对屋面系统进行简单检测的仪器及方法，但是目前的检测主要针对金属屋面的气密性、水密性、抗风性等单个性能指标进行检测，无法通过一个装置及方法对建筑屋面在多种环境因素影响下的性能进行综合检测。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种建筑屋面的综合性能测试装置及方法，其能够有效地检测建筑屋面在多重环境因素下的综合性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种建筑屋面的综合性能测试装置，包括压力箱体、风机和控制单元，所述压力箱体的底部设有用于支撑待测试件的安装架，所述压力箱体与待测试件形成密闭空间，所述压力箱体顶端还设有进风口和出风口，所述进风口和出风口分别通过进风管和出风管与风机相连通，所述出风管上设有第一开关阀，所述进风管设有阵风模拟器和第二开关阀，所述进风管位于第二开关阀两端连通有旁通管，所述旁通管上设有温度调节单元，所述旁通管位于温度调节单元两端均设有第三开关阀，所述控制单元通过变频器控制风机的转速，所述箱体内还设有压力传感器和温度传感器，所述待测试件上还连接有位移测量单元和应力测量单元，所述压力传感器、温度传感器、位移测量单元和应力测量单元分别与控制单元电连接。
作为上述技术方案的改进，所述阵风模拟器一端设有与进风管相连接的入口，另一端设有与进风口相连通的出口，所述阵风模拟器内安装有高频气缸，所述高频气缸一端连接有可封堵入口的挡板。
作为上述技术方案的改进，所述进风口与阵风模拟器出口之间还设有可调节流量大小的调节阀门。
作为上述技术方案的改进，所述进风管位于阵风模拟器的入口附近还分设有一连接外界空气的调压管，所述调压管上设有第四开关阀。
作为上述技术方案的改进，所述进风管上还设有储气罐，所述储气罐一端连接有减压阀。
一种建筑屋面的综合性能测试方法，该方法包括：
步骤一、本装置所处室内环境模拟使用状态下建筑屋面内部环境，只打开第一开关阀，风机开始工作，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气并排至室内，箱体内为负压状态，待测试件上表面受负压作用，下表面受室内环境影响，检测待测试件在静态气压差作用下的结构性能；
步骤二、高频气缸启动，按照设定的频率驱动挡板和入口来回闭合、张开，打开调节阀门并调至一定的大小，打开第四开关阀，箱体内的压力值呈动态变化，检测待测试件的动态风载荷作用下抗风掀承载力的性能；
步骤三、关闭高频气缸和风机，阵风模拟器的挡板与入口分离，连通进风管与进风口，直至箱体内部与室内的压力一致后，关闭第四开关阀，打开第三开关阀和风机，温度调节单元设定模拟温度，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气，再将此部分空气通过进风管从进风口向箱体内部注入，整个装置内部形成内循环；
步骤四、当箱体内的空气达到模拟温度时，关闭第三开关阀，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气并排至室内，箱体内迅速达到一定的负压值，再次打开第三开关阀，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气，再将此部分空气通过进风管从进风口向箱体内部注入，整个装置形成负压状态的内循环，检测待测试件在静态气压差及高温/低温作用下的综合性能；
步骤五、高频气缸启动，按照设定的频率驱动挡板和入口来回闭合、张开，打开调节阀门并调至一定的大小，箱体内的压力值呈动态变化，检测待测试件在动态风载荷以及低温/高温作用下的综合性能。
作为上述技术方案的改进，所述步骤一替换为：本装置所处室内环境模拟使用状态下建筑屋面内部环境，只打开第二开关阀，阵风模拟器的挡板与入口分离，连通进风管与进风口，风机开始工作，风机从室内吸入空气并通过进风管从进风口向箱体内部注入空气，箱体内为正压状态，待测试件上表面受正压作用，下表面受室内环境影响，检测待测试件在静态气压差作用下的结构性能。
作为上述技术方案的改进，所述步骤四替换为：当箱体内的空气达到模拟温度时，关闭第一开关阀，风机从室内吸入空气并通过进风管从进风口向箱体内部注入模拟温度的空气，箱体内迅速达到一定的正压值，再次打开第一开关阀，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气，再将此部分空气通过进风管从进风口向箱体内部注入，整个装置形成正压状态的内循环，检测待测试件在静态气压差及高温/低温作用下的综合性能。
本发明的有益效果有：
本测试装置简单却精妙，通过设置温度调节单元，模拟建筑屋面处于高温/低温状态，再通过设置阵风模拟器，模拟建筑屋面受到动态风载荷，本测试方法有效地结合温度调节单元和阵风模拟器，模拟屋面结构在受到风/雪载荷与冷热温度共同作用下的功况，检测建筑屋面在动态风载荷以及低温/高温作用下的综合性能。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例中阵风模拟器的结构示意图。
具体实施方式
参见图1 ，本发明的一种建筑屋面的综合性能测试装置，包括压力箱体1、风机2和控制单元3，所述压力箱体1的底部设有用于支撑待测试件4的安装架11，所述压力箱体1与待测试件4形成密闭空间，所述压力箱体1顶端还设有进风口12和出风口13，所述进风口12和出风口13分别通过进风管5和出风管6与风机2相连通，所述出风管6上设有第一开关阀61，所述进风管5设有阵风模拟器7和第二开关阀51，所述进风管5位于第二开关阀51两端连通有旁通管52，所述旁通管52上设有温度调节单元53，温度调节单元53可模拟建筑屋面处于高温/低温状态，所述旁通管52位于温度调节单元53两端均设有第三开关阀54，所述控制单元3通过变频器8控制风机2的转速，所述箱体1内还设有压力传感器14和温度传感器15，所述待测试件4上还连接有位移测量单元16和应力测量单元17，所述压力传感器14、温度传感器15、位移测量单元16和应力测量单元17分别与控制单元3电连接。
进一步参见图2，所述阵风模拟器7一端设有与进风管5相连接的入口，另一端设有与进风口12相连通的出口，所述进风口12与阵风模拟器7的出口之间还设有可调节流量大小的调节阀门9，所述阵风模拟器7内安装有高频气缸71，所述高频气缸71一端连接有可封堵入口的挡板72，阵风模拟器7可有效地模拟建筑屋面受到动态风载荷。
此外，所述进风管5位于阵风模拟器7的入口附近还分设有一连接外界空气的调压管55，所述调压管55上设有第四开关阀56，所述进风管上还设有储气罐57，当整个装置内部处于内循环状态时，阵风模拟器7启动后，储气罐57能够短暂地储存进风管5里的空气，尤其是当阵风模拟器7的挡板72封堵入口的瞬间，风机2通过出风管6从出风口13抽取箱体内部分空气，再将此部分空气通过进风管5向储气罐57内部注入，相当于储气罐57可短暂地保管箱体1内损失的空气，待挡板72与入口分离，此部分空气又重新回到箱体1内，为了防止意外，储气罐57一端还连接有减压阀58，当储气罐57内压力过载，可通过减压阀58向室内释压。
一种建筑屋面的综合性能测试方法，所述方法采用上述建筑屋面的综合性能测试装置进行测试，该方法具体包括：
步骤一、本装置所处室内环境模拟使用状态下建筑屋面内部环境，只打开第一开关阀61，风机2开始工作，风机2通过出风管6从出风口13抽取箱体1内部空气并排至室内，箱体1内为负压状态，待测试件4上表面受负压作用，下表面受室内环境影响，检测待测试件4在静态气压差作用下的结构性能；
步骤二、高频气缸71启动，按照设定的频率驱动挡板72和入口来回闭合、张开，打开调节阀门9并调至一定的大小，打开第四开关阀56，箱体1内的压力值呈动态变化，检测待测试件4的动态风载荷作用下抗风掀承载力的性能；
步骤三、关闭高频气缸8和风机2，阵风模拟器7的挡板72与入口分离，连通进风管5与进风口12，直至箱体1内部与室内的压力一致后，关闭第四开关阀56，打开第三开关阀54和风机2，温度调节单元53设定模拟温度，风机2通过出风管6从出风口13抽取箱体内部空气，再将此部分空气通过进风管5从进风口12向箱体内部注入，整个装置内部形成内循环；
步骤四、当箱体1内的空气达到模拟温度时，关闭第三开关阀54，风机2通过出风管6从出风口13抽取箱体1内部空气并排至室内，箱体1内迅速达到一定的负压值，再次打开第三开关阀54，风机2通过出风管6从出风口13抽取箱体内部空气，再将此部分空气通过进风管5从进风口12向箱体内部注入，整个装置形成负压状态的内循环，检测待测试件4在静态气压差及高温/低温作用下的综合性能。
步骤五、高频气缸8启动，按照设定的频率驱动挡板72和入口来回闭合、张开，打开调节阀门9并调至一定的大小，箱体内的压力值呈动态变化，检测待测试件4在动态风载荷以及低温/高温作用下的综合性能。
另外，为了进一步检测待测试件4在正压状态下结构性能，上述步骤一可替换为：本装置所处室内环境模拟使用状态下建筑屋面内部环境，只打开第二开关阀51，阵风模拟器7的挡板72与入口分离，连通进风管5与进风口12，风机2开始工作，风机从室内吸入空气并通过进风管5从进风口12向箱体内部注入空气，箱体内为正压状态，待测试件4上表面受正压作用，下表面受室内环境影响，检测待测试件4在静态气压差作用下的结构性能。
更进一步地，上述步骤四也可替换为：当箱体内的空气达到模拟温度时，关闭第一开关阀61，风机2从室内吸入空气并通过进风管5从进风口12向箱体内部注入模拟温度的空气，箱体1内迅速达到一定的正压值，再次打开第一开关阀61，风机2通过出风管6从出风口13抽取箱体内部空气，再将此部分空气通过进风管5从进风口12向箱体内部注入，整个装置形成正压状态的内循环，检测待测试件4在静态气压差及高温/低温作用下的综合性能。
另外，需要作出说明的是：当关闭第一开关阀61/第二开关阀51时，默认将风机2对应的一端外接室内，当同时打开第一开关阀61和第二开关阀51时，风机2与室内隔绝，此外，风机2与进风管5以及出风管6之间还可通过一个二位四通换向阀实现进风管5与出风管6之间功能的互换。
本测试方法可有效地模拟建筑屋面受到风压、雪压、冷热膨胀等常见问题，可同时对建筑屋面进行动态风载荷和气候变化的综合性能测试，此外，也可在箱体内设置喷淋系统，对建筑屋面的水密性进行单独或者结合风压和或温度进行综合性测试。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种建筑屋面的综合性能测试装置，其特征在于：包括压力箱体、风机和控制单元，所述压力箱体的底部设有用于支撑待测试件的安装架，所述压力箱体与待测试件形成密闭空间，所述压力箱体顶端还设有进风口和出风口，所述进风口和出风口分别通过进风管和出风管与风机相连通，所述出风管上设有第一开关阀，所述进风管设有阵风模拟器和第二开关阀，所述进风管位于第二开关阀两端连通有旁通管，所述旁通管上设有温度调节单元，所述旁通管位于温度调节单元两端均设有第三开关阀，所述控制单元通过变频器控制风机的转速，所述箱体内还设有压力传感器和温度传感器，所述待测试件上还连接有位移测量单元和应力测量单元，所述压力传感器、温度传感器、位移测量单元和应力测量单元分别与控制单元电连接。
2.根据权利要求1所述的一种建筑屋面的综合性能测试装置，其特征在于：所述阵风模拟器一端设有与进风管相连接的入口，另一端设有与进风口相连通的出口，所述阵风模拟器内安装有高频气缸，所述高频气缸一端连接有可封堵入口的挡板。
3.根据权利要求2所述的一种建筑屋面的综合性能测试装置，其特征在于：所述进风口与阵风模拟器出口之间还设有可调节流量大小的调节阀门。
4.根据权利要求2所述的一种建筑屋面的综合性能测试装置，其特征在于：所述进风管位于阵风模拟器的入口附近还分设有一连接外界空气的调压管，所述调压管上设有第四开关阀。
5.根据权利要求1所述的一种建筑屋面的综合性能测试装置，其特征在于：所述进风管上还设有储气罐，所述储气罐一端连接有减压阀。
6.一种建筑屋面的综合性能测试方法，其特征在于：所述方法采用权利要求1-3任一项所述的一种建筑屋面的综合性能测试装置，该方法包括：
步骤一、本装置所处室内环境模拟使用状态下建筑屋面内部环境，只打开第一开关阀，风机开始工作，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气并排至室内，箱体内为负压状态，待测试件上表面受负压作用，下表面受室内环境影响，检测待测试件在静态气压差作用下的结构性能；
步骤二、高频气缸启动，按照设定的频率驱动挡板和入口来回闭合、张开，打开调节阀门并调至一定的大小，打开第四开关阀，箱体内的压力值呈动态变化，检测待测试件的动态风载荷作用下抗风掀承载力的性能；
步骤三、关闭高频气缸和风机，阵风模拟器的挡板与入口分离，连通进风管与进风口，直至箱体内部与室内的压力一致后，关闭第四开关阀，打开第三开关阀和风机，温度调节单元设定模拟温度，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气，再将此部分空气通过进风管从进风口向箱体内部注入，整个装置内部形成内循环；
步骤四、当箱体内的空气达到模拟温度时，关闭第三开关阀，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气并排至室内，箱体内迅速达到一定的负压值，再次打开第三开关阀，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气，再将此部分空气通过进风管从进风口向箱体内部注入，整个装置形成负压状态的内循环，检测待测试件在静态气压差及高温/低温作用下的综合性能；
步骤五、高频气缸启动，按照设定的频率驱动挡板和入口来回闭合、张开，打开调节阀门并调至一定的大小，箱体内的压力值呈动态变化，检测待测试件在动态风载荷以及低温/高温作用下的综合性能。
7.根据权利要求6所述的一种建筑屋面的综合性能测试方法，其特征在于：所述步骤一替换为：本装置所处室内环境模拟使用状态下建筑屋面内部环境，只打开第二开关阀，阵风模拟器的挡板与入口分离，连通进风管与进风口，风机开始工作，风机从室内吸入空气并通过进风管从进风口向箱体内部注入空气，箱体内为正压状态，待测试件上表面受正压作用，下表面受室内环境影响，检测待测试件在静态气压差作用下的结构性能。
8.根据权利要求7所述的一种建筑屋面的综合性能测试方法，其特征在于：所述步骤四替换为：当箱体内的空气达到模拟温度时，关闭第一开关阀，风机从室内吸入空气并通过进风管从进风口向箱体内部注入模拟温度的空气，箱体内迅速达到一定的正压值，再次打开第一开关阀，风机通过出风管从出风口抽取箱体内部空气，再将此部分空气通过进风管从进风口向箱体内部注入，整个装置形成正压状态的内循环，检测待测试件在静态气压差及高温/低温作用下的综合性能。
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