一种对简易铁皮房屋抗风安全性的检测方法

邓继锋

摘 要： 简易铁皮屋产品近几年在珠三角地区应外贸的需求而快速增长。这种简易铁皮房屋的结构简单，工厂制造很方便，主要由0.3mm， 0.5mm， 0.7mm等不同厚度规格白铁皮加上镀锌钢结构件由铆钉拼接组成， 采用膨胀螺栓与水泥地面进行固定安装。一般只配备一个出入口，但会有不同的屋顶结构，主要用来存放物品或作为猫，狗等宠物的居所。本文将主要对这种简易铁皮房屋的抗风压安全性的检测方法进行探讨。

关键词： 简易铁皮房屋；抗横风压；集中载荷；均布载荷

引言

我国自2003年加入世界贸易组织以来，进出口贸易持续增长，在广东地区出现了多家专门生产铁皮房屋的外贸型企业，它们主要生产此类简易房屋， 它的主要终端用途则是作为存放物品或宠物的居所。 由于简易铁皮房屋本身的用途决定了此类房屋不能成本太高， 结构也不能太复杂。由于简易铁皮房屋简单的结构，以及使用不同结构与不同厚度材料会导致结构强度变化很大等因素，导致贸易双方对此类房屋的安全性产生很大的疑问，如果有一种简单的检测方法可以分辨出此类简易铁皮房屋的抗风压性能，则可以使生产厂家对自己的产品质量实现可控，也使国外买家能够放心采购，减少贸易摩擦，也会让终端消费者有更强的信心，促进我国进出口贸易以此产生一定的社会价值。本文从参考我国以及澳洲地区的建筑设计规范，同时考虑此类房屋的基本结构安全性要素角度，着重从抗风性能如何进行检测评估进行探讨。

1.简易铁皮房屋结构安全性的要求

简易铁皮房屋由于结构简单， 安装便利， 深受海内外喜欢DIY的消费者的欢迎。简易铁皮房屋通常由0.3mm， 0.5mm， 0.7mm等不同厚度规格白铁皮作为外维护墙板，结构则由1mm， 3mm等不同厚度的镀锌槽钢支撑。简易铁皮房的安装，主要靠十多个膨胀螺栓在水泥地面上打孔固定。由于受到安装地点的气候的不同，受到的安全性威胁等级也不同， 如果在威胁等级高的区域，则要考虑如何防范简易铁皮房屋的牢固性。这些安全性危害主要有极端气候下的飓风，大雪， 冰雹等。有些地区需要抗风性很高，就对简易铁皮房屋结构安全性提出更高的要求。通过对简易建筑的结构安全性进行分析，得出简易铁皮房屋目前主要受到来自于极端天气下的风压和雪压的安全威胁。本文将对简易铁皮房屋受到的抗风压进行研究。

2.房屋抗风性能的要求

抗风压分为抗横风的压力以及来自于自下而上的龙卷风的抗风揭压力，本文将着重分析抗静态横风的检测方法。根据我们国家标准GB50009 《建筑结构载荷规范》的定义，下面是简易铁皮屋侧面（围护结构）承受的风荷载计算公式。

风荷载标准值为：Wk= βgz x μz x μs x Wo； 其中：Wk 为风荷载标准值（单位：KN/m2）

βgz 为高度Z处阵风系数； μs 为风荷载体型系数； μz 为风压高度变化系数； Wo 为基本风压 （KN/m2）； 由于本文中的相关测试位于广州市， 接近海平面， 同时位于实验室测试， 相关系数按工程上要求取值。

本文中简易铁皮屋需要达到如下澳洲标准AS1170.2等级3的风压级别，以模拟相应最高风速等级61 m/s下的真實抗风要求， 等级3 要求均布载荷下抗静态风压2.25kPa.

3.检测简易铁皮屋抗风性能的设计

由于本文涉及到的简易铁皮屋受到的横风主要考虑来自于侧面承受的风荷载，而其中受最大风荷载来自于简易铁皮屋面积最大的一个受风面，因此我们只要测试其中面积最大的一个面就可以检测出最恶劣情况下整个简易铁皮屋承受最大的风荷载的状况。 本文中的简易铁皮屋的尺寸为2.25x2.4m，同时高2.25米. 我们将选取侧面2.4x2.25m 作为测试面。

由于是静态风压，目前有多种施加均布载荷的方法可以被用来模拟检测这一个压力，比如使用4点弯曲来模拟均布载荷施加静态压力， 也可以采用一个腔体来模拟施加压力，也可以采用气袋法施加压力。这其中4点弯曲的模拟效果最差， 对这种表面不是很平整的薄铁皮屋墙体很难达到测试效果，会导致施加的压力过于集中，从而破坏某一处测试样品表面，对评估整体房屋的安全性产生错误数据。对于腔体法，需要特殊材料制作一个固定大小的腔体， 且需要一面固定在实心刚性的墙面上，成本会很高，同时测试中样品的安装比较麻烦，整个检测装置使用起来极度不方便。

本文通过一种气袋法来模拟静态载荷的横向施力，达到一种均布载荷的测试效应。气袋由高强度尼龙材料编织而成并沿边缘缝制好，并预留一个充/放气口， 这种气袋使用方便，成本低廉，简单可靠。由于产品的侧面大小为2.4mx2.25m， 我们设计了一个大小为3m x 3m的气袋，压力来源于实验室的空气压缩机产生的普通工业压力，由一个气体调节阀开关控制，并通过一个三通接头连上一个数字压力表。整个检测设备简单，高效，并能达到很好的工程模拟。通过前文计算出简易铁皮屋受到的最大的受风面的静态压力，将简易铁皮屋安装在一面能承受大压力的垂直的墙体旁边，使用一个大于或等于受风面的气袋，通过一个压力开关调节来自于空压机施加的气压，在气压达到要求值后，保持压力10分钟，如果受风面没有任何不可恢复的形变或者破损，则判为合格。否则，没有通过检测，判为不合格。 按照步骤经过检测后，简易铁皮屋的围护面未见不可恢复的变形，在接缝处以及与地脚的猫拴也没有变形破坏，此产品测试判断为合格。

4 简易房屋抗风性能的总结

本文着重对简易铁皮屋受到的横风根据我们国家标准要求进行了理论研究，通过换算确定施加的气压，并采用了一种气袋法实现了对横风的风压测试，通过对测试结果的观察，很好地模拟了真实环境中简易铁皮屋的围护面抗风压的能力。

参考文献

[1] AS4040.1， Methods of testing sheet roof and wall cladding Method 2： Resistance to wind pressures for non-cyclone regions， Australian/New Zealand Standard，1992.

[2] GB50009 建筑结构载荷规范，中华人民共和国国家标准， 2001.

[3] AS1170.2， Structural design actions Part 2： Wind actions，Australian/New Zealand Standard，2011（R2016）.

[4] AS4055， Wind loads for housing， Australian Standard，2006 .