CN218211864U - 一种金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，金属屋面包括面板、多根檩条，其中面板由多块金属板拼接而成，试验装置包括：框架；夹持单元，其包括吸盘，其中吸盘有多个且均匀分布在试验区；动力单元，其定位在框架上，且包括与吸盘一一对应连接的伸缩拉杆，其中伸缩拉杆拉动金属板向上变形；监测单元，其包括测量模块和评估模块，其中测量模块用于实测金属板的形变量，评估模块用于评估形变量所对应的抗风性能指标。本实用新型通过吸附在屋面上的吸盘，由伸缩拉杆带动吸盘伸缩，进而能够模拟实际风荷载作用下屋面的形变，无需在试验中搭建试件，实现现场对屋面系统抗风性能的试验和评估，结构简单、可靠，便于安装和实施。

Description

一种金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置

技术领域

本实用新型属于金属屋面检测技术领域，具体涉及一种金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置。

背景技术

金属屋面系统是以具有自保性防腐能力、轻质、高强、耐久的钛锌、铜、钛、镀铝锌彩板等金属薄板以及铝合金、不锈钢薄板作为面材的建筑屋面系统。

从上世纪80年代开始，金属屋面系统开始引入我国，且随着我国经济建设高速发展，人们思想的不断改变，金属墙面和金属屋面在建筑领域的运用也越来越广泛，尤其是在机场、火车站、体育场馆、会议中心、展览馆、剧院、工业厂房、仓储物流园等众多大型建筑中，随处可见他们的身影。伴随着金属屋面在各类工程建设中的应用，我国工程界对金属屋面的设计、施工、检验知识储备不够凸显出来，导致对金属屋面的设计应用及施工检验标准相对滞后，特别是对金属屋面安全性影响最大的抗风性能没有得到很好的解决。

随着各方对金属屋面的抗风性能的越来越重视，最近五年，国内关于抗风性能的测试陆续建立起来，参照国外的FM4471、UL580、ASTM E1592、CSAA123.21等标准，国内相继编写了GB50896、建筑金属围护系统工程技术标准、金属屋面抗风掀性能检测方法。

然而，在实际测试过程中，现有的标准都是在实验室里按照工程实际参数情况进行搭建大型试件，模拟正压或负压或正负压结合，从0开始测试至试件破坏或按一定频率进行波动检测，需要花费大量的人力物力财力，并且均需在工程开始前进行，而对于那些早已建成多年，甚至几十年，且各类原材料已无法再现的建筑屋面，没有办法在实验室内对它们的抗风性能做一个有效评价，也没有现行可以参照的标准或规范对这一类金属屋面系统做一个抗风性能的评估，因此需要设计一种能够现场评估屋面系统抗风性能的试验装置。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，金属屋面包括面板、设置在面板底面的多根檩条，其中面板由多块金属板拼接而成，试验装置包括：

框架；

夹持单元，其包括吸附在金属板上的吸盘，其中吸盘有多个且均匀分布在试验区；

动力单元，其定位在框架上，且包括与吸盘一一对应连接的伸缩拉杆，其中伸缩拉杆拉动金属板向上变形；

监测单元，其包括测量模块和评估模块，其中测量模块用于实测金属板的形变量，评估模块用于评估形变量所对应的抗风性能指标。

优选地，多个吸盘在试验区内呈阵列分布。这样设置，保证面板受力均匀，准确模拟风荷载作用下屋面的形变，提高试验结果的准确性。

具体的，每根檩条与多个吸盘中的每一行或者每一列一一对应，且每根檩条与对应一行或者一列中的多个吸盘沿着面板厚度方向对齐设置。

进一步的，每块金属板上形成有多个向上拱起的凸起部，其中每个吸盘对应罩设在一个凸起部上。这样设置，便于吸盘的定位和安装；同时，试验时，凸起部有效限制吸盘在金属板表面上的运动，保证试验结果准确性。

优选地，每根伸缩拉杆与对应的金属板相垂直设置。这样设置，金属板变形速度快，提高试验效率。

具体的，测量模块对应设置在每根伸缩拉杆的顶部，并用于检测该伸缩拉杆的伸缩距离。这样设置，能够通过伸缩拉杆的伸缩距离获知金属板的形变量，简单方便，易于理解。

优选地，测量模块为红外位移计，且红外位移计的红外探测点直射在对应伸缩拉杆上的吸盘上。这样设置，操作简单，测量数据可靠。

优选地，动力单元还包括拉力机，其中拉力机的拉杆自上而下延伸，并自下端部与金属板相固定连接。

具体的，拉杆与对应的金属板相垂直设置。

此外，每相邻两个金属板的拼接处形成有一个外接部，动力单元还包括设置在拉力机的拉杆下端的夹头，且夹头与外接部相匹配设置。这样设置，夹取稳定、可靠。

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型通过吸附在屋面上的吸盘，由伸缩拉杆带动吸盘伸缩，进而能够模拟实际风荷载作用下屋面的形变，无需在试验中搭建试件，实现现场对屋面系统抗风性能的试验和评估，结构简单、可靠，便于安装和实施。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置的结构示意图（另一视角）；

其中M、金属屋面；M0、面板；q、试验区；M00、金属板；a、外接部；b、凸起部；M1、檩条；

1、框架；

2、夹持单元；20、吸盘；

3、动力单元；30、伸缩拉杆；31、拉力机；32、夹头；

4、监测单元；40、测量模块。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

实施例1

如图1所示，本实施例的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其包括框架1、夹持单元2、动力单元3、及监测单元4。

本例中，金属屋面M包括水平设置的面板M0、并排设置在面板M0底面的多根檩条M1，其中面板M0上表面形成试验区q，且面板M0由多块金属板M00拼接而成，且每相邻的两块金属板M00之间的拼接处形成有一个外接部a。

本例中，框架1呈矩形状，并固定安装在金属屋面M的上方。

本例中，夹持单元2包括多个吸盘20，其中多个吸盘20均匀分布在试验区q，每个吸盘20与风机相连通设置，并通过风机将吸盘20的内腔抽真空，使得每个吸盘20牢牢吸附在对应的金属板M00的上表面。

结合图2所示，多个吸盘20在试验区q内呈阵列分布。这样设置，保证面板受力均匀，准确模拟风荷载作用下屋面的形变，提高试验结果的准确性。

同时，每根檩条M1与多个吸盘20中的每一行一一对应，且每根檩条M1与对应一行中的多个吸盘20沿着面板厚度方向对齐设置。

为了方便实施，面板M0上形成有多个向上拱起的凸起部b，试验时，每个吸盘20对应罩设在一个凸起部b上。这样设置，便于吸盘的定位和安装；同时，试验时，凸起部有效限制吸盘在金属板表面上的运动，保证试验结果准确性。

本例中，动力单元3定位在框架1上，且包括与吸盘20一一对应连接的伸缩拉杆30、及与伸缩拉杆30相连接并用于控制伸缩拉杆30伸缩的控制系统，其中伸缩拉杆30能够向上收缩并拉动面板M0向上起鼓变形、向下伸长并驱使面板M0恢复。

具体的，伸缩拉杆30自顶端固定连接在框架1上、自底端与对应的吸盘20固定连接。

同时，每根伸缩拉杆30与对应的金属板M00相垂直设置。这样设置，金属板变形速度快，提高试验效率。

具体的，控制系统连接至电脑。

同时，动力单元3还包括拉力机31，其中拉力机31的拉杆310自上而下延伸，并自下端部与金属板M00相固定连接。

具体的，拉杆310与金属板M00相垂直设置。

为了方便实施，动力单元3还包括固定连接在拉力机31的拉杆310下端的夹头32，且夹头32还与外接部a相匹配设置。这样设置，夹取稳定、可靠。

本例中，监测单元4包括测量模块40和评估模块，其中测量模块40用于实测金属板M00的形变量，评估模块用于评估形变量所对应的抗风性能指标。

具体的，测量模块40对应设置在每根伸缩拉杆30的顶部，并用于检测该伸缩拉杆30的伸缩距离。这样设置，能够通过伸缩拉杆的伸缩距离获知金属板的形变量，简单方便，易于理解。

此外，测量模块40为红外位移计，其中红外位移计的红外探测点直射在对应伸缩拉杆30下端的吸盘20上，且红外位移计终端输出连接至电脑，根据红外位移计实时监控数据来控制伸缩立柱30的上升高度，以控制调节面板M0的形变量。这样设置，操作简单，测量数据可靠。

综上，本实施例的实施方式如下：

1、根据金属屋面板系统在不同的风压作用下，面板M0会产生不同的形变，首先在实验室参照现有标准进行大型试样进行抗风性能测试，同时记录不同板型、不同材质、不同厚度、不同风压下屋面板的形变，形成数据汇总表，表征各板型的抗风性能和形变数据谱图；

2、现场检测时，在明确工程设计风荷载值的情况下，根据屋面板型，查找此类板型在对应风荷载值时屋面板的最大形变量，通过吸盘20吸附面板M0并匀速向上提升，以达到规定要求的形变量，此时启动拉力机31，拉杆310匀速向上拉伸夹头32，至工程设计单点拉力值为止，保持1分钟，回复原样，检查全部过程中是否有任何功能性损坏，若没有则表明符合设计要求。

因此，本实施例具有以下优势：

1、通过吸附在屋面上的吸盘，由伸缩拉杆带动吸盘伸缩，进而能够模拟实际风荷载作用下屋面的形变，无需在试验中搭建试件，实现现场对屋面系统抗风性能的试验和评估，结构简单、可靠，便于安装和实施；

2、通过将吸盘与金属板上凸起部对应，便于吸盘的定位和安装，且试验时，凸起部能够有效限制吸盘在金属板表面上的运动，保证试验结果准确性；

3、由电脑接收红外位移计的实时监控数据，并通过控制系统控制伸缩立柱的上升高度，保证面板形变精准，评估结果可靠，操作简单、方便。

实施例2

本实施例的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其适用的金属屋面M与实施例1相比，其结构基本一致，不同之处在于，本实施例的金属屋面M没有形成外接部a。

本实施例与实施例2相比，其结构基本一致，不同之处在于，本实施例不包含拉力机31和夹头32。

因此，本实施例的实施过程如下：

仅需要使用吸盘20吸附面板M0，并上升带动面板M0形变至工程设计风荷载要求时最大形变即可，回复原样，检查全部过程中是否有任何功能性损坏，若没有则表明符合设计要求。

以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，金属屋面包括面板、设置在所述面板底面的多根檩条，其中所述面板由多块金属板拼接而成，其特征在于：所述试验装置包括：

框架；

夹持单元，其包括吸附在所述金属板上的吸盘，其中所述吸盘有多个且均匀分布在试验区；

动力单元，其定位在所述框架上，且包括与所述吸盘一一对应连接的伸缩拉杆，其中所述伸缩拉杆拉动所述金属板向上变形；

监测单元，其包括测量模块和评估模块，其中所述测量模块用于实测所述金属板的形变量，所述评估模块用于评估所述形变量所对应的抗风性能指标。

2.根据权利要求1所述的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其特征在于：多个所述吸盘在所述试验区内呈阵列分布。

3.根据权利要求2所述的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其特征在于：每根所述檩条与多个所述吸盘中的每一行或者每一列一一对应，且每根檩条与对应一行或者一列中的多个所述吸盘沿着所述面板厚度方向对齐设置。

4.根据权利要求2所述的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其特征在于：每块所述金属板上形成有多个向上拱起的凸起部，其中每个所述吸盘对应罩设在一个所述凸起部上。

5.根据权利要求1所述的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其特征在于：每根所述伸缩拉杆与对应的所述金属板相垂直设置。

6.根据权利要求5所述的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其特征在于：所述测量模块对应设置在每根所述伸缩拉杆的顶部，并用于检测该所述伸缩拉杆的伸缩距离。

7.根据权利要求6所述的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其特征在于：所述测量模块为红外位移计，且红外位移计的红外探测点直射在对应的所述伸缩拉杆上的吸盘上。

8.根据权利要求1所述的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其特征在于：所述动力单元还包括拉力机，其中所述拉力机的拉杆自上而下延伸，并自下端部与所述金属板相固定连接。

9.根据权利要求8所述的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其特征在于：所述拉杆与对应的所述金属板相垂直设置。

10.根据权利要求9所述的金属屋面系统抗风性能现场评估的试验装置，其特征在于：每相邻两个所述金属板的拼接处形成有一个外接部，所述动力单元还包括设置在所述拉力机的拉杆下端的夹头，且所述夹头与所述外接部相匹配设置。

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