2.1 單根立柱受力性能試驗(yàn)

　　鋁合金立柱在風(fēng)壓作用下的受力可以簡化為梯形荷載，梯形荷載模擬示意圖見圖3，加載裝置見圖4。

　　在跨中布置兩個(gè)豎向位移計(jì)，分別測量公、母立柱在豎向荷載作用下的平面內(nèi)撓度變形);在跨中布置兩個(gè)水平位移計(jì)，分別測量公、母立柱在豎向荷載作用下的平面外開口(或閉口)變形。為監(jiān)測加載過程鋁合金型材的應(yīng)力變化，在公、母立柱跨中受拉側(cè)分別布置一個(gè)應(yīng)變片。

　　用手動(dòng)葫蘆模擬等效風(fēng)壓2kPa、4kPa、6kPa、8kPa、10kPa。首先進(jìn)行預(yù)加載1kPa，以觀測加載系統(tǒng)和各測點(diǎn)工作的可靠性（詞條“可靠性”由行業(yè)大百科提供），之后進(jìn)行單調(diào)加載，依次施加2kPa、4kPa、6kPa、8kPa、10kPa對(duì)應(yīng)的荷載，并詳細(xì)記錄相應(yīng)的位移和應(yīng)變數(shù)據(jù)。

　　為了研究超臨界荷載之后的立柱變化情況，特對(duì)在跨中帶一組掛鉤的立柱進(jìn)行了試驗(yàn)，等效風(fēng)壓依次為2.0kPa、4.0kPa、6.0kPa、8.0kPa、10.0kPa。正風(fēng)壓作用下的變形和應(yīng)變結(jié)果見表1，負(fù)風(fēng)壓作用下的變形和應(yīng)變結(jié)果見表2。

　　從表1和表2可知：

　　(1)隨著風(fēng)壓的增大，平面外變形和應(yīng)變值基本呈線性增大;相同大小的正風(fēng)和負(fù)風(fēng)作用下，平面外變形和應(yīng)變基本相同，而且平面外變形試驗(yàn)值與計(jì)算結(jié)果較為一致;

　　(2)正風(fēng)作用下平面內(nèi)變形逐步增大，但由于掛鉤的拉接作用，使得平面內(nèi)變形增長較為緩慢;負(fù)風(fēng)作用時(shí)，在加載初期，公母立柱平面內(nèi)變形均逐步加大，但當(dāng)風(fēng)壓達(dá)到8kPa時(shí)，母立柱平面內(nèi)的變形逐步減小，說明此時(shí)公立柱和母立柱已閉合在一起，公母立柱一起偏向母立柱一側(cè);

　　(3)風(fēng)壓達(dá)到10kPa時(shí)，遠(yuǎn)超過公母立柱的臨界荷載，但變形形態(tài)仍為彈性，無明顯的失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生。

　　2.2 利用試驗(yàn)室加壓腔體進(jìn)行試驗(yàn)

　　在江河創(chuàng)建集團(tuán)股份有限公司內(nèi)部三性試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)研究，試件由兩個(gè)單元體板塊組裝而成，組裝后的尺寸為2730mm×2730mm，加載裝置見圖5。僅對(duì)組裝后單元體中部的立柱進(jìn)行測量，位移計(jì)和應(yīng)變片布置與單根立柱試驗(yàn)相同。

　　正風(fēng)壓作用下的變形和應(yīng)變結(jié)果見表3，負(fù)風(fēng)壓作用下的變形和應(yīng)變結(jié)果見表4。

　　由于試驗(yàn)室加載條件限制，最多只能加載到5kPa，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：(1)開口鋁合金立柱在5kPa的風(fēng)壓作用下，平面外變形和應(yīng)變值與單根立柱所得結(jié)果較為接近，而且平面外變形與計(jì)算結(jié)果符合較好;(2)正向風(fēng)壓為1kPa時(shí)，公母立柱各自變形，當(dāng)風(fēng)壓增大至2kPa時(shí)，開口變形繼續(xù)增大，掛鉤開始發(fā)揮作用，將公母立柱拉接在一起，而公立柱的抗彎剛度較大，使得母立柱向公立柱一側(cè)靠攏;(3)負(fù)風(fēng)作用時(shí)，掛鉤基本不起作用，隨著風(fēng)壓的增大公母立柱

　　相互靠攏，風(fēng)壓為4kPa時(shí)，母立柱變形逐步減小，說明公母立柱一起朝著母立柱方向偏移。

　　2.3 沙袋破壞試驗(yàn)

　　為研究單元體的極限破壞狀態(tài)，且保證實(shí)驗(yàn)過程中的人員設(shè)備安全，特對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)，將兩個(gè)單元體板塊拼裝后水平放置，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的鋼框架模擬其邊界條件，并用800mm高的鋼架將鋼框架支撐起來，采用沙袋進(jìn)行加載。單元體下部的空間用以安裝位移計(jì)和設(shè)置應(yīng)變片。加載裝置如圖6

　　試驗(yàn)僅模擬正風(fēng)作用下的受力情況，在單元體上逐層地放置沙袋，對(duì)每個(gè)托盤和沙袋進(jìn)行稱重，并換算為單元體上的等效均布荷載，在施加過程中記錄每層沙袋加載后的立柱變形和應(yīng)變。為研究其殘余變形情況，卸載時(shí)逐層移去托盤，并記錄各試驗(yàn)數(shù)據(jù)。變形和應(yīng)變實(shí)測值見表5。

　　由表5可知：沙袋卸載后，公立柱有6.9mm的平面外變形，母立柱有7.62mm的平面外變形;平面內(nèi)變形基本恢復(fù)原狀;公立柱有70με的殘余應(yīng)變，母立柱有499με的殘余應(yīng)變;在超臨界荷載的情況下，立柱依然無明顯失穩(wěn)現(xiàn)象。

　　在獲取加載、卸載過程的試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，對(duì)上述單元體進(jìn)行加載直至破壞狀態(tài)。沙袋達(dá)到11層，等效風(fēng)壓為19.46kPa時(shí)，單元體有明顯變形，但尚未破壞;繼續(xù)增加沙袋，等效風(fēng)壓為20.51kPa時(shí)，單元體破壞。破壞形態(tài)見圖7。

　　3 各國規(guī)范計(jì)算方法對(duì)比

　　針對(duì)試驗(yàn)采用的型材進(jìn)行計(jì)算，公母立柱截面尺寸見圖8。單元體寬度，長度。立柱截面參數(shù)見表6。分別按照中國、英國、美國相關(guān)規(guī)范中的計(jì)算方法進(jìn)行分析。

　　3.1 中國規(guī)范

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