專利名稱：一種鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁塑板幕墻系統(tǒng)的檢測，具體涉及一種測量鋁塑板幕墻系統(tǒng)安裝后折邊服役壽命的方法。
現(xiàn)有技術(shù)金屬幕墻系統(tǒng)的檢測只限于風壓變形性能、氣密性與水密性試驗(封閉式幕墻)。風壓變形試驗只能反映材料在靜風載荷下的變形破壞形式，這僅適合玻璃幕墻、石材幕墻等非金屬材料幕墻。而對金屬幕墻(例如鋁塑板幕墻、鋁單板幕墻等)而言，破壞的關(guān)鍵是材料折彎后，幕墻的邊角部位在動風載荷疲勞振動下的破壞，折邊的耐變形程度直接關(guān)乎其服役壽命。如何檢測金屬幕墻材料及其系統(tǒng)這一性能，是對金屬幕墻使用壽命評價的技術(shù)關(guān)鍵。
對用于幕墻的鋁塑復(fù)合板來說，一個重要的長期性能指標就是疲勞應(yīng)力，因為在建筑上鋁塑板要承受正、負風壓的周期作用，因此必須證明鋁面板的抗疲勞強度的可靠性，從而推算出鋁塑復(fù)合板折邊的服役壽命。關(guān)于鋁塑復(fù)合板折邊強度，目前國內(nèi)整個行業(yè)還沒有開展此方面的試驗，國外采用萬能疲勞試驗機進行試驗，該方法通過加載桿對試件進行震動，通過控制試件的撓度來測定試樣的最大應(yīng)變。然而，這種測試形式與實際應(yīng)用有偏差，設(shè)備也十分昂貴，只能作為研究使用，測試方法很難推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種實用有效的鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法。
本發(fā)明提供的鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法，包括以下步驟步驟一、獲取待測鋁塑復(fù)合板(試樣)在使用環(huán)境下相對撓度值參數(shù)；步驟二、將試樣裝卡于檢測設(shè)備上，向試樣施加載荷，直至試樣達到上述相對撓度值參數(shù)；步驟三、用步驟一確定的應(yīng)變反復(fù)對試樣施壓，間歇測量折邊開裂長度，直至達到設(shè)定程度；步驟四、記錄施壓次數(shù)T；
步驟五、利用獲得的施壓次數(shù)、載荷量計算試樣的折邊服役壽命A，單位年A=Tδ.Dmax]]>其中，Dmax為GB 50178-1993《建筑氣候區(qū)劃標準》中幕墻工程所在地一年中八級風天數(shù)的最大值，δ為修正系數(shù)(通常為2)。
上述方法中，步驟一的相對撓度值參數(shù)，通過GB/T 15227-1994《建筑幕墻風壓變形性能檢測方法》的抗風壓試驗獲得，或來源于建筑幕墻的設(shè)計要求；折邊的最大開裂長度依據(jù)《鋁塑復(fù)合板幕墻工程施工及驗收規(guī)程》設(shè)定；具體為循環(huán)應(yīng)變?yōu)椤?0mm，頻率為0.5Hz時設(shè)定為50mm。
上述方法中，使用的檢測設(shè)備，由支撐固定部件、氣動部件、以及操作控制部件組成，其中，支撐固定部件包括一縱向固定鋁塑板的機架和裝卡夾緊件，氣動部件也裝設(shè)于該固定架水平方向的橫臺上，且氣動部件的工作件與固定的鋁塑板垂直，所述操作控制部件與氣動部件電連接。
其中，所述機架具有兩立柱、一底座、操作橫臺和多根斜拉桿，立柱與底座穩(wěn)固連接，操作橫臺固定連接兩立柱的中間位置，多根斜拉桿分別連接于立柱與底座之間、立柱與操作橫臺之間、以及操作橫臺與底座之間；角碼螺栓分設(shè)于兩立柱側(cè)邊；所述氣動部件為氣壓傳動系統(tǒng)，包括有一氣壓源、一連接氣壓源具有一工作桿的氣泵，在氣壓源和氣泵的連接管線中，還連設(shè)一氣動雙聯(lián)件分水濾氣器以及一磁性開關(guān)，操作橫臺上設(shè)滑軌，所述氣泵置于該滑軌上能左右移動；所述操作控制部件由計數(shù)器和控制器組成，控制器與氣動部件相連，計數(shù)器與氣動部件的工作件連接，記錄工作件循環(huán)運動次數(shù)。
其中，使用的檢測設(shè)備中另外配備一夾頭墊板，夾頭墊板以螺栓固定連接在鋁塑板的板面上，且該夾頭墊板與氣泵的工作桿垂直正對。
本發(fā)明采用上述方法具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明方法科學、合理，能夠模擬正、負風壓下鋁塑板幕墻單元的破壞行為和過程；2、本發(fā)明簡單易行，設(shè)備簡單，可以節(jié)約大量試驗成本，易于推廣使用；3、利用本發(fā)明方法能夠獲得鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊的服役壽命，可以為設(shè)計師提供可靠數(shù)據(jù)。


圖1為本發(fā)明中所用檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明方法用于對不同牌號鋁材對鋁塑復(fù)合板角部強度檢測結(jié)果圖。
具體實施例方式本發(fā)明研究鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法。該方法通過使用折邊檢測設(shè)備，通過模擬風荷載的作用，將鋁塑板固定在鋁合金邊框龍骨上，使其循環(huán)產(chǎn)生向內(nèi)(正風壓作用下)和向外(負風壓作用下)的彎曲，檢測最后發(fā)生破壞時的彎曲次數(shù)，再通過計算得到受測鋁塑復(fù)合板的使用壽命。
該方法包括以下步驟一、獲取待測鋁塑復(fù)合板(試樣)在使用環(huán)境下相對撓度值參數(shù)；二、將試樣固定于檢測設(shè)備上，向試樣施加載荷，直至試樣達到上述相對撓度值參數(shù)；三、用步驟一確定的應(yīng)變值反復(fù)對試樣施壓，間歇測量折邊開裂長度，直至達到設(shè)定程度；四、記錄施壓次數(shù)T；五、利用獲得的施壓次數(shù)、載荷量計算試樣的折邊服役壽命A，單位天A=Tδ.Dmax]]>其中，Dmax為GB 50178-1993《建筑氣候區(qū)劃標準》中幕墻工程所在地一年中八級風天數(shù)的最大值，δ為修正系數(shù)(通常為2)。
本發(fā)明中，步驟一的相對撓度值參數(shù)，一般是指在均勻載荷條件下，在最大風壓(如12級臺風)下，試樣可承受的變形尺寸幅度，如30mm，該參數(shù)可通過GB/T15227-1994《建筑幕墻風壓變形性能檢測方法》的抗風壓試驗獲得，或來源于建筑幕墻的設(shè)計要求。
本發(fā)明中，折邊的最大開裂長度依據(jù)《鋁塑復(fù)合板幕墻工程施工及驗收規(guī)程》設(shè)定；如，循環(huán)應(yīng)變?yōu)椤?0mm，頻率為0.5Hz時設(shè)定為50mm。
本發(fā)明中，使用的檢測設(shè)備，參見圖1所示，該設(shè)備由支撐固定部件1、氣動部件2、及操作控制部件3部分組成。
其中，支撐固定部件1包括機架和裝卡夾緊件12，機架的兩立柱13、通過裝卡夾緊件12將試件8固定于兩立柱13上；氣動部件2為設(shè)備的執(zhí)行部件，其為氣壓傳動系統(tǒng)，包括有一氣動雙聯(lián)件分水濾氣器20、一氣泵21、一磁性開關(guān)22、一氣壓源23以及管線，氣動雙聯(lián)件分水濾氣器20在氣壓源23與氣泵21之間，由于空氣中含有水汽，氣動雙聯(lián)件分水濾氣器20部件起到過濾作用；氣泵21前端連接一工作桿24，工作桿24正對裝設(shè)于機架上的試件8，且另外配備一夾頭墊板5，夾頭墊板5采用M6螺栓固定連接在試件8的板面上，且該夾頭墊板5與氣泵21的工作桿24垂直正對，氣動泵工作時，工作桿24連動夾頭墊板5進行循環(huán)運動，從而帶動試件8的擺動；氣動泵21通過管線與氣壓源23連接，管線上設(shè)磁性開關(guān)22控制氣動泵21的工作，調(diào)整磁性開關(guān)22的相互位置，可以改變氣泵21的工作參數(shù)，從而連帶調(diào)整試件8的擺動振幅；調(diào)整氣壓源23的進氣壓力和排氣速度，同樣可以改變氣動泵21的工作參數(shù)，從而改變試件8的伸縮頻率。
操作控制部件3由計數(shù)器26和控制器25組成。控制器25與電源相連，控制氣泵21的工作與停止；計數(shù)器26記錄試件8循環(huán)運動次數(shù)，具有斷電保存數(shù)據(jù)功能。
按以上組合，形成本發(fā)明中使用的測試設(shè)備。該設(shè)備技術(shù)參數(shù)整機外形尺寸長1580、寬1400、高1795；氣源壓力0.4Mpa，伸縮頻率f＝1Hz；擺幅范圍Smax＝±50。
以下以具體實施例詳細說明本發(fā)明的實施過程。
實施例一工程案例對北京某鋁塑板幕墻工程壽命進行檢測。過程步驟如下1.取得材料參數(shù)根據(jù)設(shè)計師的要求，參照鋁塑復(fù)合板幕墻的性能，結(jié)合建筑物所在的地理環(huán)境、氣候、環(huán)境等條件以及建筑物的使用功能確定面板在風載荷作用下的相對撓度值；或者通過抗風壓試驗(GB/T 15227-1994)確定相對撓度值(mm)，從而獲得循環(huán)應(yīng)變要求的應(yīng)變值。
試件的基本參數(shù)5005鎂鋁合金鋁板鋁塑板；幕墻高度60m；最大分格1250mm×1500mm。風荷載標準值(GBJ 9-97)wk＝βzμsμzω0式中βz-Z設(shè)計處的風振系數(shù)，取2.25；μz-風壓高度變化系數(shù)，取1.35；μs-風荷載體型系數(shù)，取1.5；ω0-基本風壓值，取0.5kN/m2。
wk＝2.25×1.35×1.5×0.5＝2.28 kN/m2由鋁塑板抗風壓性能試驗(GB/T 15227-1994)得出1250mm×1500mm鋁塑板中心撓度為32mm。
2.樣品的加工安裝由廠家提供與鋁塑板鋁塑復(fù)合板幕墻相同樣品，對試樣進行裁切、開槽(要求保留不小于0.3mm的塑料芯層)、折邊，利用角碼固定在鋁塑板循環(huán)應(yīng)變下折邊壽命測試設(shè)備上。
3.試驗根據(jù)相對撓度值32mm，確定了設(shè)備振幅也為±32mm，工作桿頻率為1次/秒進行試驗。設(shè)備計數(shù)器開始工作，當鋁塑板開槽彎折處任一部位鋁板開裂達到50mm(精度0.1mm)時，振動次數(shù)即為鋁塑板循環(huán)壓力下的破壞試驗次數(shù)T，該實驗中循環(huán)次數(shù)為10200次。
4.確定使用壽命查閱GB 50178-1993《建筑氣候區(qū)劃標準》可知幕墻工程所在地北京風力大于8級(風力8級時北京地區(qū)基本風壓值0.22 kN/m2)天數(shù)每年最大為64天，為最大值Dmax，考慮到低于八級風力天數(shù)及其他因素的影響，乘以修正系數(shù)δ(通常為2)，利用鋁塑板折邊壽命A=Tδ.Dmax]]>公式計算得到該幕墻工程折邊服役壽命為79.7年。由此可以評價該工程安裝的鋁塑板幕墻角部強度使用壽命可達70年，超過鋁塑板幕墻設(shè)計標準要求。
實施例二、對不同牌號合金的鋁塑板角部強度的測試本實施例說明該發(fā)明方法可用于分析不同牌號的鋁材對鋁塑復(fù)合板循環(huán)壓力下角部強度的影響。試驗中選用了三組由不同牌號的鋁材生產(chǎn)的鋁塑復(fù)合板。
操作步驟與實施例一的步驟基本相同。三種不同牌號的鋁材生產(chǎn)的鋁塑復(fù)合板，板厚均為4mm，分別按照規(guī)范要求開槽(保留0.3mm的塑料芯層)，然后進行折邊，利用角碼固定在鋁塑板循環(huán)應(yīng)變下折邊壽命測試設(shè)備上。設(shè)定設(shè)備的振幅為40mm，振動頻率為0.25Hz、0.50Hz和1.0Hz，設(shè)備對三種時間的檢測結(jié)果(循環(huán)次數(shù))參見圖2所示。
由圖2可以看到，振動頻率為0.25Hz、0.50Hz和1.0Hz時，5005鋁合金板材的鋁塑復(fù)合板角部強度優(yōu)于3003鋁合金板材的鋁塑復(fù)合板角部強度，而且3003鋁合金板材的鋁塑復(fù)合板要好于1100純鋁板材的鋁塑復(fù)合板；隨著振動頻率增加，不同合金牌號鋁塑復(fù)合板角部循環(huán)次數(shù)差距減小。這是由于1100純鋁、3003錳鋁合金、5005鎂鋁合金的抗剪強度及疲勞強度依次提高。綜合考慮其他因素，例如鋁合金耐腐蝕性好等優(yōu)點，因此對于幕墻用鋁塑復(fù)合板選用鋁合金板材是必須的。
實施例三、對開槽傷及鋁皮的鋁塑復(fù)合板折邊強度檢測與實施例二相同的方法，選擇同一廠家生產(chǎn)的同一批次的鋁塑復(fù)合板，其中，試樣1按照規(guī)范要求開槽，保留0.3mm的塑料芯層，試樣2開槽深度及鋁，而不保留塑料芯層，肉眼可見已及鋁層。兩試樣以同樣的操作進行實驗。該例檢測中，設(shè)定設(shè)備振幅40mm、工作桿頻率1次/秒，測得結(jié)果1200，計算得到的折邊壽命為9年(計算中，Dmax參考北京地區(qū)數(shù)值，修正系數(shù)δ取2)。
通過該檢測可以看到，開槽加工是否規(guī)范，是影響循環(huán)應(yīng)變下折邊壽命的重要因素。開槽過深，尤其是傷及面鋁的開槽加工，會導(dǎo)致鋁塑復(fù)合板折邊處的韌性降低，折邊壽命大幅下降，甚至不及原來的30％。
權(quán)利要求
1.一種鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法，包括以下步驟步驟一、獲取待測鋁塑復(fù)合板試樣在使用環(huán)境下相對撓度值參數(shù)；步驟二、將試樣裝卡于檢測設(shè)備上，向試樣施加載荷，直至試樣達到上述相對撓度值參數(shù)；步驟三、用步驟一確定的應(yīng)變反復(fù)對試樣施壓，間歇測量折邊開裂長度，直至達到設(shè)定程度；步驟四、記錄施壓次數(shù)T；步驟五、利用獲得的施壓次數(shù)、載荷量計算試樣的折邊服役壽命A，單位年A=Tδ.Dmax]]>其中，Dmax為GB 50178-1993《建筑氣候區(qū)劃標準》中幕墻工程所在地一年中八級風天數(shù)的最大值，δ為修正系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法，其特征在于，其中，步驟一的相對撓度值參數(shù)，通過GB/T 15227-1994《建筑幕墻風壓變形性能檢測方法》的抗風壓試驗獲得，或來源于建筑幕墻的設(shè)計要求；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法，其特征在于，折邊的最大開裂長度依據(jù)《鋁塑復(fù)合板幕墻工程施工及驗收規(guī)程》設(shè)定；具體為循環(huán)應(yīng)變?yōu)椤?0mm，頻率為0.5Hz時設(shè)定為50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法，其特征在于，使用的檢測設(shè)備，由支撐固定部件、氣動部件、以及操作控制部件組成，其中，支撐固定部件包括一縱向固定鋁塑板的機架和裝卡夾緊件，氣動部件也裝設(shè)于該固定架水平方向的橫臺上，且氣動部件的工作件與固定的鋁塑板垂直，所述操作控制部件與氣動部件電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法，其特征在于，所述機架具有兩立柱、一底座、操作橫臺和多根斜拉桿，立柱與底座穩(wěn)固連接，操作橫臺固定連接兩立柱的中間位置，多根斜拉桿分別連接于立柱與底座之間、立柱與操作橫臺之間、以及操作橫臺與底座之間；角碼螺栓分設(shè)于兩立柱側(cè)邊；所述氣動部件為氣壓傳動系統(tǒng)，包括有一氣壓源、一連接氣壓源具有一工作桿的氣泵，在氣壓源和氣泵的連接管線中，還連設(shè)一氣動雙聯(lián)件分水濾氣器以及一磁性開關(guān)，操作橫臺上設(shè)滑軌，所述氣泵置于該滑軌上能左右移動；所述操作控制部件由計數(shù)器和控制器組成，控制器與氣動部件相連，計數(shù)器與氣動部件的工作件連接，記錄工作件循環(huán)運動次數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法，其特征在于，另外配備一夾頭墊板，夾頭墊板以螺栓固定連接在鋁塑板的板面上，且該夾頭墊板與氣泵的工作桿垂直正對。
全文摘要
本發(fā)明提供的鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊服役壽命的測定方法，包括步驟一、獲取待測鋁塑復(fù)合板試樣在使用環(huán)境下相對撓度值參數(shù)；步驟二、將試樣裝卡于檢測設(shè)備上，向試樣施加載荷，直至試樣達到上述相對撓度值參數(shù)；步驟三、用步驟一確定的應(yīng)變反復(fù)對試樣施壓，間歇測量折邊開裂長度，直至達到設(shè)定程度；步驟四、記錄施壓次數(shù)T；步驟五、利用獲得的施壓次數(shù)、載荷量計算試樣的折邊服役壽命A。本發(fā)明方法科學、合理，能夠模擬正、負風壓下鋁塑板幕墻單元的破壞行為和過程；簡單易行，設(shè)備簡單，可以節(jié)約大量試驗成本，易于推廣使用；利用本發(fā)明方法能夠獲得鋁塑復(fù)合板循環(huán)應(yīng)變下折邊的服役壽命，可以為設(shè)計師提供可靠數(shù)據(jù)。
文檔編號G01N3/08GK1995961SQ200610165440
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者蔣荃, 劉玉軍, 劉正權(quán), 劉婷婷, 徐曉鵬, 趙春芝, 朱生高 申請人:中國建筑材料科學研究總院