某輕型鋁合金活動(dòng)房試驗(yàn)研究bookmark0晁新強(qiáng)郝際平向往李強(qiáng)李源bookmark1（西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院西安710055）模擬試驗(yàn)，用分配梁系統(tǒng)將荷載施加到各個(gè)加載點(diǎn)上，得出了骨架及整體的荷載一位移和荷載一應(yīng)力曲線，并比較了骨架試驗(yàn)和整體試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)了房屋承載特點(diǎn)，提出了一些建議。

活動(dòng)房屋，古已有之。它源于民而用于軍，其具有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工廠加工、一房多用和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)?；顒?dòng)房屋的設(shè)計(jì)要求考慮適于戰(zhàn)區(qū)的任何地形和環(huán)境條件，而且要按模數(shù)設(shè)計(jì)并使構(gòu)件能夠互相更換，以便非熟練工迅速裝配和拆除。目前活動(dòng)房屋的研究重點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和材料兩個(gè)方面。在結(jié)構(gòu)方面，盡量選取受力合理、形式簡(jiǎn)單，體積小、便于搭設(shè)與撤收的結(jié)構(gòu)形式；在材料方面，以提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、減輕房屋重量、改善活動(dòng)房的保溫隔熱性能為目標(biāo)。一般活動(dòng)房屋多選用輕質(zhì)高強(qiáng)的型鋼和鋁合金作結(jié)構(gòu)用材，以金屬蒙皮夾芯板、輕型薄波紋金屬板以及復(fù)合材料等作圍護(hù)板材。在野外條件下及時(shí)有效地為部隊(duì)提供各種用途的活動(dòng)房屋，對(duì)恢復(fù)參戰(zhàn)人員體力，避免非戰(zhàn)斗性減員和保持部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力，乃至圓滿地完成戰(zhàn)斗任務(wù)，都會(huì)起到極其重要的作用。二次世界大戰(zhàn)期間，侵蘇德軍就曾因野營(yíng)住房保障不力，致使其軍隊(duì)在天寒地凍的蘇聯(lián)境內(nèi)慘遭大量非戰(zhàn)斗性減員，并因此而導(dǎo)致失敗。由此可以看出野營(yíng)活動(dòng)房屋在各國(guó)軍事活動(dòng)中有著不容忽視的實(shí)際軍事效益和地位。

對(duì)一種輕型鋁合金活動(dòng)房屋進(jìn)行足尺靜力承載力試驗(yàn)，確定其在標(biāo)準(zhǔn)荷載下的結(jié)構(gòu)水平位移及應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變情況?；顒?dòng)房屋由基礎(chǔ)、房架、板塊、附件等四部分組成。房架采用折疊結(jié)構(gòu)，展開(kāi)時(shí)用螺栓緊固折疊點(diǎn)。在房架對(duì)接處，通過(guò)螺栓和托板連接整榀房架。整榀房架展開(kāi)狀態(tài)見(jiàn)。墻板，屋面板，門(mén)窗板均插在房架的凹槽內(nèi)。插板示意見(jiàn)。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**作者：晁新強(qiáng)男1982年4月出生碩士研究生1活動(dòng)房試驗(yàn)bookmark2 1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介1.2試驗(yàn)荷載骨架風(fēng)載：分兩級(jí)加載，**級(jí)加到標(biāo)準(zhǔn)荷載0.18kN/m2；第二級(jí)加到標(biāo)準(zhǔn)荷載0.35kN/m2.整體風(fēng)載：分三級(jí)加載，**級(jí)加到標(biāo)準(zhǔn)荷載0.35kN/m2，第二級(jí)加到標(biāo)準(zhǔn)荷載0.5kN/m2，第三級(jí)加到標(biāo)準(zhǔn)荷載0. 1.3試驗(yàn)裝置試驗(yàn)采用多點(diǎn)加載模擬均布荷載，通過(guò)分配梁系統(tǒng)將作動(dòng)器和千斤頂傳來(lái)的荷載分配到柱子和梁上。墻體迎風(fēng)面分配梁系統(tǒng)由型鋼梁制作而成。**級(jí)分配梁與柱子之間用螺栓連接，通過(guò)鋼板夾緊固定。這套體系通過(guò)合理的分配比例將總荷載均勻分配給各加載點(diǎn)，考慮到試件變形后各節(jié)點(diǎn)在受力方向會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，型鋼梁必須能作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，分配梁間采用較接，使梁能夠隨著節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位移而自由轉(zhuǎn)動(dòng)。分配梁布置如、所示（中分配梁兩側(cè)相同，故只畫(huà)出一半）位移和應(yīng)力測(cè)定裝置如所示。中，11 ~19為水平位移采集裝置，采用位移計(jì)測(cè)量。其中11、14、17為30cm位移計(jì)，13為5cm位移計(jì)，其他為10cm位移計(jì)；21~28為各屋架的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)位置，屋架上下兩側(cè)各布置一個(gè)應(yīng)變片。屋架由中間向邊上依次編號(hào)為W1，W2W3.W1上21測(cè)點(diǎn)位置上下兩個(gè)應(yīng)變片編號(hào)依次為W1―21―1，W1―21―2其余編號(hào)以此1.4試驗(yàn)結(jié)果1.4.1骨架風(fēng)載試驗(yàn)由于房屋骨架自身剛度較小，加荷后活動(dòng)房骨架整體變形比較大。整體順荷載方向傾斜，中間榀柱傾斜*為明顯，從中間榀到端部柱子傾斜度逐漸減小。在標(biāo)準(zhǔn)荷載0. 35kN/m2時(shí)，中間榀柱頂*大水平位移達(dá)到156mm. 1.4.2整體風(fēng)載試驗(yàn)加板后活動(dòng)房也發(fā)生順風(fēng)傾斜，但變形和加板前相比明顯減小，在0. 35kN/m2級(jí)風(fēng)荷載下無(wú)明顯變形，柱頂*大位移僅為18. 2mm；荷載加至0 65kN/m2風(fēng)荷載后變形較大，角柱柱底地圈梁產(chǎn)生扭曲變形，梁上的彎曲變形較小，柱頂*大水平位1.5數(shù)據(jù)分析為了簡(jiǎn)化分析，僅對(duì)變形較大的迎風(fēng)一側(cè)的柱和應(yīng)力較大的中間一榀房架進(jìn)行了變形和應(yīng)力分析。

從中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，房屋骨架在風(fēng)載作用下，發(fā)生了較大的水平位移。活動(dòng)房骨架在設(shè)計(jì)風(fēng)荷載（0.35kN/m2）作用下*大水平位移為156mh/607=35mm，*大水平位移是容許位移的450%.從0中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，房屋骨架風(fēng)載作用下，梁主要受彎，隨荷載增大，上下側(cè)的應(yīng)力均勻增大。隨風(fēng)載的增大，房屋整體水平位移不斷增大，應(yīng)力也不斷增大。屋架迎風(fēng)側(cè)節(jié)點(diǎn)處，下部受拉力作用，上部受壓力作用，而屋架背風(fēng)側(cè)節(jié)點(diǎn)處，屋架下部受壓力作用，上部受拉力作用?；顒?dòng)房骨架在設(shè)計(jì)風(fēng)荷載（0.35kN/m2）作用下*大應(yīng)力為66.7MPa*大應(yīng)力在屋架下弦與梁交接處，為鋁合金屈服強(qiáng)度的32%活動(dòng)房桿件的強(qiáng)度滿足要求。

0骨架房屋W1在風(fēng)載下應(yīng)力綜上可知，活動(dòng)房屋架在設(shè)計(jì)荷載（0.35kN/m2）作用下材料強(qiáng)度滿足要求，但位移變形超標(biāo)，說(shuō)明骨架剛度較弱。

從1可以看出，整體房屋加上板后柱頂?shù)乃轿灰泼黠@減小?；顒?dòng)房整體在0. 5kN/m2風(fēng)荷載作用下位移均不大于容許位移。但在065kN/m2風(fēng)荷載作用下*大水平位移是39.6畫(huà)>h/60=35*大水平位移是容許位移的113%，超出容許位移的要求。從2、3可以看出，在整體結(jié)構(gòu)中，由于屋面板的存在，極大地改善了房屋骨架的受力性能，房架的應(yīng)力分布與不加板時(shí)相似，但應(yīng)力值大幅減小?；顒?dòng)房整體在0. 65kN/m2風(fēng)荷載作用下*大應(yīng)力為41.2MPa，且仍位于屋架下弦與梁交接處，其值為鋁合金屈服強(qiáng)度的19. 8%，活動(dòng)房桿件的強(qiáng)度仍能滿足要求。

綜上可知，加上墻板和屋面板后，*大水平位移比房屋骨架時(shí)減小了87%而且水平位移變化較均勻。應(yīng)力也大幅下降。整體除在設(shè)計(jì)風(fēng)荷載（065kN/m2）作用下位移超出限值，在其他設(shè)計(jì)風(fēng)5kN/m2作用下，位移均滿足要求。材2結(jié)論從活動(dòng)房骨架試驗(yàn)與活動(dòng)房整體試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可以看出，在風(fēng)荷載作用下，安裝上復(fù)合板后，桿件的應(yīng)力減小了65.7%；水平位移減小了86.7%.由此可見(jiàn)，復(fù)合板對(duì)房屋整體剛度貢獻(xiàn)較大，雖然復(fù)合板與房架間采用的是插入式連接，連接中有間隙，并不如傳統(tǒng)房屋那么緊密，但是由于構(gòu)造的限值，板的活動(dòng)范圍有限，這使得復(fù)合板能與房架連在一起起到共同抗彎的作用，且由于板自身抗彎剛度較大，房屋整體剛度大大增強(qiáng)，承載能力也顯著提高。因此，在房屋設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮復(fù)合板對(duì)房屋承載力的巨大作用，采取合理的構(gòu)造措施，使復(fù)合板的貢獻(xiàn)充分發(fā)揮出來(lái)，從而節(jié)約材料、降低工程造價(jià)。