一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测系统与方法

技术领域

本申请涉及集装箱式房屋检测技术的领域，尤其是涉及一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测系统与方法。

背景技术

在建设施工中，为给工作人员提供住所，同时又便于施工完成后快速对住所进行拆除，目前常采用集装箱式房屋，在对集装箱式房屋搭建中，根据建设需要，选择规格较为合适的集装箱式房屋，对集装箱式房屋建设时，先将集装箱式房屋的底板稳固在建筑施工规划位置处，然后进行集装箱式房屋两侧面的安装搭建，将集装箱式房屋的侧面与集装箱式房屋的底板固定，搭建完成后对将屋面系统通过自攻钉固定安装够在集装箱式房屋的顶部，此外根据建设需要，可选择性搭建两层或更高层的集装箱式房屋进行搭建。

相关技术中，一般集装箱式房屋建设在较为空旷的区域，遇到恶劣天气（台风）时,台风与集装箱式直接房屋接触，集装箱式房屋的屋面系统被狂风掀翻、撕裂的现象时有发生；为提高工作人员的居住的稳定性，同时相应减少屋面系统的破坏程度，对屋面系统进行加固处理；目前常采用的加固方法是：将多个抗风夹安装在相邻钢板的接缝处，调节抗风夹，通过抗风夹减少相邻钢板之间的缝隙，提高相邻钢板的连接强度，进而提高屋面系统的稳定性。

针对上述相关技术，存在如下的缺陷：由于屋面系统各点的承受能力不同，较难实现对屋面系统的不同承受点进行针对性加固，导致降低了对屋面系统的加固效果。

发明内容

为了便于后期对屋面系统的不同承受点进行针对性加固，提高对屋面系统加固的效果，本申请提供一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测系统与方法。

第一方面，本申请提供的一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测方法，采用如下的技术方案：

一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测方法，包括如下的检测方法：

S1：将集装箱式房屋安装在检测场地，设定集装箱式房屋为立方体结构，并且集装箱式房屋的侧面均用多个钢板相互拼接而成；

S2：根据现行实验测得屋面系统中相邻钢板的重要结点，在集装箱式房屋外顶部相邻钢板的接缝处的重要结点处安装位移传感器，向集装箱式房屋内侧的顶部施加动态压强，设定动态压强的施加力从集装箱式房屋内底部向集装箱式房屋内顶部自下而上施加，并垂直于屋面系统内顶部所在的平面，根据位移传感器的数值，测得外载荷矩阵[F]，

[F]=[K]×[δ]

[F]=[P]×[S]

其中，[K]代表不同形式屋面系统的刚度矩阵，[δ]代表不同形式的屋面系统实际测得的位移矩阵，即为位移传感器实际测点测得数值，[F]代表外荷载矩阵，[F]值是动态压强提供的拟静载荷，[P]为施加的动态压强，[S]为屋面系统内顶部动态压强的施力面积，通过反演的方法，能得到结构的刚度矩阵[K]，从而得出相邻钢板结构之间接缝处的刚度，最终得出屋面系统抗风揭性能。

通过采用上述技术方案，将集装箱式房屋安装在检测空地上，然后在集装箱式房屋的顶部安装位移多个位移传感器，向集装箱式房屋的内顶部施加动态压强，集装箱式房屋的屋面系统运动，屋面系统的钢板运动，钢板运动带动位移传感器变化，动态压强施加一段时间后，根据位移传感器显示数值测得钢板结构的刚度矩阵，得出相邻钢板结构之间接缝处的强度，进而得出屋面系统的抗风性能；通过向集装箱式房屋的内顶部施加动态压强，动态压强作用于集装箱式房屋内侧顶部，屋面系统的钢板发生变化，钢板之间的变化使得位移传感器数值变化，进而得出相邻钢板的刚度，一方面，能够对已有的集装箱式房屋屋面系统的抗风揭性能做出检测，另一方面，便于后期对屋面系统中不同点的不同刚度做出针对性加固，有助于提高对集装箱式房屋屋面系统后期的加固效果。

可选的，向集装箱式房屋的内顶部分别施加四个阶段的动态压强，四个阶段的动态压强分为0.7kPa、1.4kPa、2.1kPa、2.8kPa，并根据S2步骤，分别得出四个阶段屋面系统相邻钢板接缝处的刚度。

通过采用上述技术方案，先向集装箱式房屋内侧的顶部施加0.7kPa压强，得出相邻钢板的刚度，然后增加动态压强的输出，向集装箱式房屋内侧顶部施加1.4kPa压强，得出相邻钢板的刚度，继续增加动态压强的输出，向集装箱式房屋内侧顶部施加2.1kPa压强，得出相邻钢板的刚度；通过向集装箱式房屋的内侧顶部施加不同阶段的动态压强，一方面，能够检测出在不同阶段动态压强下，屋面系统上钢板的变化，进而检测出钢板的极限压强，得出钢板的抗风性能，另一方面，检测出钢板在不同阶段动态压强下的变化程度，并能够根据钢板变化程度制定相应的补救措施。

可选的，对于S2中，当动态压强达到0.7kPa时，检测屋面系统钢板的状况，然后进行逐级加压，其中，动态压强每次增加0.7kPa。

通过采用上述技术方案，向集装箱式房屋内侧顶部施加动态压强0.7kPa，施加一段时间后，将动态压强进行逐级增加，增加后的动态压强继续对集装箱式房屋内侧顶部施加动态压强，持续增加，完成四个阶段动态压强的施加，根据四个阶段动态压强集装式房屋屋面系统的变化，得出屋面系统的抗风揭性能。

可选的，在任意一阶段的动态压强下，待动态压强满足任意一阶段数值时，将动态压强施加持续60S，

若屋顶钢板形变或不符合规定，判定上一阶段动态压强为屋顶钢板的极限动态压强，根据S2中，计算步骤得出屋面系统的抗风性能；

若屋顶钢板无形变或符合规定，继续下一阶段的动态压强，直至屋面钢板形变，得出屋面系统的抗风性能。

通过采用上述技术方案，向集装箱内侧顶部施加动态压强，当动态压强的输出值满足本阶段的动态压强值时，持续此阶段动态压强60S，施加动态压强完毕后，对集装箱内侧顶部的钢板进行检测，若钢板的产生形变或不符合相关的规定，则判定上一阶段的动态压强为屋顶钢板的极限动态压强，并根据位移传感器得出此状态下相邻钢板的刚度，若钢板不发生形变，则对集装箱式房屋内侧顶部继续施加动态压强，直到屋面系统的钢板产生形变或不符合要求，根据此状态下的位移传感器的数值，得出相邻钢板的刚度，进而实现对屋面系统的检测，同时也能够对屋面系统的最大承受动态压强做以检测验证，实现检测出屋面系统抗风揭性能的阈值。

可选的，根据四个阶段动态压强下屋面系统钢板的表现，分阶段得出预警机制：

第一阶段，屋面系统顶部的钢板上的自攻钉初步顶起，认定屋面系统中相邻钢板的承载力失效；

第二阶段，屋面系统顶部的钢板上的自攻钉脱离，认定屋面系统中的钢板服役性失效，集装箱式房屋失去性能。

通过采用上述技术方案，当使用某阶段的动态压强施加于集装箱式房屋内侧顶部时，若屋面系统顶部钢板上的自攻钉初步顶起时，认定屋面系统中钢板的承载力失效，此时需要重新使用自攻钉对钢板进行加固或对钢板进行重新更换，为第一阶段预警，若自攻钉与屋面系统的钢板整体脱离，认定集装箱式房屋整体失去性能，此时，集装箱式房屋不适于继续使用，需要重新更换新的集装箱式房屋；通过不同阶段动态压强下，自攻钉与屋面系统钢板的表现，制订不同阶段的预警机制，便于在不同阶段的动态压强下，对集装箱式房屋抗风揭程度做出检测，同时能够根据不同阶段动态压强下屋面系统的损坏程度做出针对性加固。

可选的，沿集装箱式房屋顶部长度方向位移传感器设置有多个，多个位移传感器依次安装在相邻钢板的接缝处。

通过采用上述技术方案，通过在集装箱式房屋顶部的长度方向设置多个位移传感器，并将多个位移传感器依次安装在相邻钢板的接缝处；通过在集装箱式房屋顶部的长度方向安装多个位移传感器，能够准确对不同钢板的变化做出检测，提高对相邻钢板检测的准确度，进而提高对集装箱式房屋抗风揭性能检测的准确度，也利于后期的精准加固。

可选的，多个位移传感器安装在相邻钢板接缝处的中心位置处。

通过采用上述技术方案，将位移传感器安装在相邻钢板接缝处的中心位置处；通过将位移传感器安装在相邻钢板的接缝的中心位置处，基于相邻钢板的中心位置受力连接较为薄弱，更能反映出相邻钢板的强度，从而提高对集装箱式房屋抗风揭的检测准确度。

可选的，屋面系统的钢板上安装应变片，应变片与位移传感器对应设置。

通过采用上述技术方案，在钢板上安装应变片，动态压强与集装箱式房屋内侧顶部接触时，屋面系统的钢板发生变化，钢板的变化带动应变片发生变化；通过在钢板上安装应变片，在动态压强的作用下，钢板发生变化，钢板的变化带动应变片变化，从而更加客观检测出钢板的具体形变参数，进一步提高对集装箱式房屋屋面系统抗风揭的检测准确度，便于后期对钢板易形变区域进行针对性加固。

可选的，现行实验为风洞模拟实验，具体操作为：将集装箱式房屋置于风洞模拟实验内，根据多次实验以及数值模拟分析得出屋面系统上相邻钢板的重要结点。

通过采用上述技术方案，对集装箱式房屋屋面系统重要结点进行检测时，先将集装箱式房屋置于风洞模拟实验内，风洞对集装箱式房屋施加动态风，多次实验，根据屋面系统顶部钢板的变形状况，得出屋面系统的重要结点；通过风洞模拟实验，风洞向集装箱式房屋施加动态风，并通过数值模拟得出屋面系统的重要结点，便于对屋面系统进行针对性检测，提高对屋面系统抗风揭性能的检测准确度。

另一方面，本申请提供的一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测系统，包括加压模块以及响应模块；

所述加压模块安装在集装箱式房屋的内部，用于向集装箱式房屋内顶部提供不同阶段的动态压强；

所述响应模块安装在屋面系统的顶部，用于对钢板的变化及时响应，以得出相邻钢板接缝处的刚度。

通过采用上述技术方案，将加压模块安装在集装箱式房屋的底部，响应模块安装在屋面系统上，调节加压模块，加压模块向集装箱式房屋内侧的顶部施加不同阶段的动态压强，屋面系统做出反应，屋面系统带动响应模块运动，通过响应模块的变化，检测得出集装箱式房屋屋面系统的抗风揭性能，同时便于后期对集装箱式房屋的加固。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过向集装箱式房屋的内顶部施加动态压强，动态压强作用于集装箱式房屋内侧顶部，屋面系统的钢板发生变化，钢板之间的变化使得位移传感器数值变化，进而得出相邻钢板的刚度，一方面，能够对已有的集装箱式房屋屋面系统的抗风揭性能做出检测，另一方面，便于后期对屋面系统中不同点的不同刚度做出针对性加固，有助于提高对集装箱式房屋屋面系统后期的加固效果；

2.本申请通过向集装箱内侧顶部施加动态压强，当动态压强的输出值满足本阶段的动态压强值时，持续此阶段动态压强60S，施加动态压强完毕后，对集装箱内侧顶部的钢板进行检测，若钢板的产生形变或不符合相关的规定，则判定上一阶段的动态压强为屋顶钢板的极限动态压强，并根据位移传感器得出此状态下相邻钢板的刚度，若钢板不发生形变，则对集装箱式房屋内侧顶部继续施加动态压强，直到屋面系统的钢板产生形变或不符合要求，根据此状态下的位移传感器的数值，得出相邻钢板的刚度，进而实现对屋面系统的检测，同时也能够对屋面系统的最大承受动态压强做以检测验证，实现检测出屋面系统抗风揭性能的阈值；

3.本申请通过将位移传感器安装在相邻钢板接缝处的中心位置处；通过将位移传感器安装在相邻钢板的接缝的中心位置处，基于相邻钢板的中心位置受力连接较为薄弱，更能反映出相邻钢板的强度，从而提高对集装箱式房屋抗风揭的检测准确度。

附图说明

图1是本申请一种集装箱式房屋屋面系统位移传感器的、应变片的分布图；

图2是本申请一种集装箱式房屋屋面系统加固后位移传感器、应变片的分布图；

图3是一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测方法的流程图。

附图标记：1、位移传感器；2、应变片；3、钢板；4、加固梁。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测方法。

参照图1，一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测方法包括如下的检测方法：

S1：将集装箱式房屋安装在检测场地，设定集装箱式房屋为立方体结构，集装箱式房屋的侧面均用多个钢板3相互拼接而成；

S2：根据现行实验测得屋面系统中相邻钢板3的重要结点，在集装箱式房屋外顶部相邻钢板3的接缝处的重要结点处安装位移传感器1，需要说明的是，在本申请实施例中的现行实验，指的是，根据集装箱的结构、材质等，加工制造出集装箱式箱体的等比例微缩模型，然后将为微缩模型置于风洞实验内，通过风洞实验多次向微缩模型施加风力，经过多次数值模拟以及综合分析，得出微缩模型的易损点，对易损点进行类比，得出集装箱式房屋的易损点，此易损点为重要结点，向集装箱式房屋内侧的顶部施加动态压强，设定动态压强的施加力从集装箱式房屋内底部向集装箱式房屋内顶部自下而上施加，动态压强施加的力垂直于屋面系统内顶部所在的平面，屋面系统的位移传感器1会发生相应的变化，根据位移传感器1的数值，测得外载荷矩阵[F]，

[F]=[K]×[δ]

[F]=[P]×[S]

其中，[K]代表不同形式屋面系统的刚度矩阵，[δ]代表不同形式的屋面系统实际测得的位移矩阵，即为位移传感器1实际测点测得数值，[F]代表外荷载矩阵，[F]值是动态压强提供的拟静载荷，[P]为施加的动态压强，[S]为屋面系统内顶部动态压强的施力面积，通过反演的方法，能得到结构的刚度矩阵[K]，从而得出相邻钢板3结构之间接缝处的刚度，最终得出屋面系统抗风揭性能。

在本申请实施例中，为便于测得在不同状态下，集装箱式房屋屋面系统的抗风揭性能，向集装箱式房屋的内顶部分别施加四个阶段的动态压强，四个阶段的动态压强分为0.7kPa、1.4kPa、2.1kPa、2.8kPa，并根据S2步骤，分别得出四个阶段屋面系统相邻钢板3接缝处的刚度，根据不同阶段下屋面系统的表现，在不同区域以针对性进行不同加固；对于S2中，当动态压强达到0.7kPa时，检测屋面系统钢板3的状况，然后进行逐级加压，其中，动态压强每次增加0.7kPa。

在本申请实施例中，为提高对屋面系统抗风揭性能检测准确度，在任意一阶段的动态压强下，待动态压强满足任意一阶段数值时，将动态压强施加持续60S，若屋顶钢板3形变或不符合规定，判定上一阶段动态压强为屋顶钢板3的极限动态压强，根据S2中，计算步骤得出屋面系统的抗风性能；若屋顶钢板3无形变或符合规定，继续下一阶段的动态压强，直至屋面钢板3形变，得出屋面系统的抗风性能。

同时，根据四个阶段动态压强下屋面系统钢板3的表现，分阶段得出预警机制，为后续加固以及对目前集装箱式房屋评测提供依据：第一阶段，屋面系统顶部的钢板3上的自攻钉初步顶起，认定屋面系统中相邻钢板3的承载力失效；第二阶段，屋面系统顶部的钢板3上的自攻钉脱离，认定屋面系统中的钢板3服役性失效，集装箱式房屋失去性能。

在本申请实施中，为对集装箱式房屋屋面系统不同方位进行精准检测，并在一定程度上提高后期对集装箱式房屋加固的效果，沿集装箱式房屋顶部长度方向，位移传感器1设置有多个，多个位移传感器1依次安装在相邻钢板3的接缝处；同时，将部分多个位移传感器1安装在相邻钢板3接缝处的中心位置处。

在本申请实施例中，将位移传感器1进行编号，为A1-A9，其中，A1-A3设置相邻钢板3宽度方向1/2处接缝位置，A1-A3沿屋面系统的长度方向均匀分布；A4-A6安装在相邻钢板3宽度方向1/4处接缝位置，A4-A6沿屋面系统的长度方向均匀分布；A7-A9布置于沿宽度方向1/8处接缝位置，A7-A9沿屋面系统的长度方向均匀分布，在本申请实施中，为检测出屋面系统在动态压强作用下，屋面系统上钢板3的具体表现，在屋面系统的钢板3上安装应变片2，应变片2与位移传感器1对应设置，即位移传感器1的左侧对应相应的应变片2B1-B9。

除此之外，在本申实施例检测出相应的抗风揭性能后，根据屋面系统的不同表现通过加固梁4对屋面系统进行针对性加固，对屋面系统进行加固后，对加固后的屋面系统进行检测，加固后的位移传感器1的安装位置与加固前位移传感器1布置相同，不同之处在于：增加A10-A12位移传感器1，A10-A12位移传感器1安装在钢板3的宽度方向的侧边位置处，并位于钢板3的中心线上；增加B10-B13应变片2，B10-B13应变片2沿加固梁4的长度方向均匀安装，并且集中在加固梁4的左侧位置。

实施例二：

一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测系统，包括加压模块以及响应模块；加压模块安装在集装箱式房屋的内部，用于向集装箱式房屋内顶部提供不同阶段的动态压强；在申请实施例中，加压模块设置为压力机与压力箱，压力机与压力箱安装在集装箱式房屋的内部，通过压力机的作用，压力箱内产生动态压强，将动态压强施加于集装箱式房屋内侧的顶部，同时，在进行检测时，需要检测压力机与压力箱的连接管是否堵塞。

响应模块安装在屋面系统的顶部，用于对钢板3的变化及时响应，以得出相邻钢板3接缝处的刚度，本申请实施例中的响应模块包括位移传感器1、数据采集仪、采集系统软件以及电脑；位移传感器1与数据采集仪连接，数据采集仪与采集系统软件连接，通过操作电脑，根据位移传感器1的变化，分析，实现对集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能的计算检测。

本申请实施例一种集装箱式房屋屋面系统抗风揭性能检测系统的实施原理为：调节压力机，压力机运动，压力箱产生动态压强，动态压强作用于集装箱式房屋内顶部，屋面系统的钢板3发生变化，钢板3的变化带动位移传感器1变化，位移传感器1的变化传递至数据采集仪，数据采集仪将数据传递至采集系统软件，经电脑分析得出，钢板3在动态压强下的刚度，从而得出屋面系统的抗风揭性能，继续向集装箱式房屋内侧顶部施加动态压强，测得不同阶段屋面系统钢板3的刚度，进而测得不同阶段下屋面系统的抗风揭性能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。