SIP体系结构（共7篇）
SIP体系结构 篇1
1 SIP板的生产及性能特点
Structural Insulated Panels,简称SIP,是由2层OSB(欧松板)等为面板和1层保温芯板叠合而成的复合板材,外层面板主要承受弯曲变形引起的正应力;中间芯材为夹层结构提供足够的截面惯性矩,主要承受剪应力。面板和芯材之间是胶接层,采用环氧树脂将两者粘接在一起,工作时主要承受剪应力。由于SIP的构造特点,使建筑物具有良好的隔热保温性能,提高了木材利用率,创造了比传统木结构形式更加先进的SIP住宅系统[1]。
1.1 材料的选择及加工过程
1.1.1 面板的选择
有多种材料可以作为SIP的面板,比如定向刨花板(OSB)、胶合板、纤维板、金属板、水泥纤维板及石膏板等,另外,SIP两侧面板可以是同一种材质的板材,也可以是不同材质的板材。目前国外最常用的是内侧和外侧面板均采用定向刨花板做面板的构造形式。
定向结构刨花板原料主要为软针、阔叶树材的小径木、速生间伐材如桉树、杉木、杨木间伐材等,内部构造一般是由3层相互垂直的木片组成,具有线膨胀系数小、稳定性好、材质均匀、握螺钉力较高等优点。由于其刨片是按一定方向排列,它有纵向强度比横向强度大得多的显著特点。SIP板可以方便的进行锯、砂、刨、钻、钉、锉等加工,是建筑结构用的良好材料,所以制造商常把它用作SIP的面板。
1.1.2 芯材的选择
按照ASTM C578中对SIP芯层材料的要求,经过对比不同密度的聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫塑料和其它一些轻质泡沫材料后,选择模塑聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)作为SIP构件的芯材。
聚苯乙烯泡沫塑料在国外是最常用的一种结构保温板芯材。它具有节能效果好、质量轻、价格低、易切割和生产工艺简单等优点,其中EPS的热稳定性最好,热变形量为0.5%左右,比XPS或聚氨酯泡沫都要小,可以选择100 mm厚模塑聚苯乙烯泡沫(EPS)作为制备SIP的芯材。
1.1.3 胶粘剂的选择
按照ASTM D2559[2]的要求选择胶粘剂。国外SIP主要选用聚氨酯类胶粘剂,这种胶粘剂在使用时需蒸汽压力机热压后才能达到较好的粘结效果,考虑到适用条件,对于胶粘剂的选择定位在室温冷压即可达到粘结效果的胶粘剂上。通过对比试验和查阅资料最终选择双酚A环氧树脂作为制备SIP的胶粘剂,并且取得了较好的粘结效果。
1.2 结构保温板的制备
1.2.1 材料
原材料:15 mm厚杨木胶合板,15 mm厚定向刨花板,双酚A环氧树脂。
工具设备包括:各种木工加工机械、电阻丝、变压器、刷子、手套、拼板机等。
1.2.2 制备过程
(1)面板的加工。使用木工机械将面板加工至所需尺寸。为增加面板与芯材的粘结和使面板表面平整,在面板切割完成后采用砂光机对面板表面进行清理磨光。
(2)芯材的加工。使用电阻丝切割器械将聚苯乙烯泡沫切割成所需尺寸,切割过程应匀速缓慢,电阻丝热度适中,保证芯材各平面平整、尺寸准确。
(3)按比例将双酚A环氧树脂配合搅匀后,用刷子和刮胶板均匀涂刷在面板内侧,涂胶量为250 g/m2。
(4)涂胶完成后,按构造方式将面板和芯材叠合并预压,达到一定粘结强度时,将叠合板放置于拼板机上静压,静压强度为30 k Pa,静压过程中环境温度为(23±5)℃,静压时间为48 h。
1.3 SIP板的优势
SIP板是一种轻质复合板材,不仅可以满足建筑物屋面、墙面围护结构防风、防雨、保温隔热、防腐蚀、耐久的基本要求,而且具有良好的装饰性,与传统木结构形式相比,是一种非常理想的轻型建筑板材。SIP板的优势还体现在:
(1)SIP板可用于承重墙体结构,强度高而质轻,隔声、保温性能好,具有良好的抗震性能。
(2)SIP板便于现场拼装,且实现了标准规格,安装简捷;易于实现生产工业化、标准化和施工机械化,从而确保了工程质量;并且由于SIP安装简便,安装时不需要特殊的技术工人,比梁柱结构的木建筑降低安装成本;工期比传统木结构建筑短。
(3)SIP板不含有毒气体,采用可循环再造、不污染环境的材料制成,有利于保护生态环境。
2 SIP板式结构体系
SIP板式结构住宅体系是以SIP承重外墙板、SIP承重内墙板、SIP楼板、SIP屋面板为主要承重构件,并配以混凝土基础,采用面板钉连接、骨架钉连接等节点连接方法形成的一种装配整体式结构(见图1)。
2.1 SIP板式结构住宅墙体(1)非承重墙体
采用集保温、隔声为一体的轻质非承重SIP板,墙内外可做装饰处理。
(2)承重墙体
SIP承重墙板是该体系的核心。该墙板由保温、隔声芯材以及外覆面板组成。其中保温、隔声材料采用不同厚度的聚苯乙烯泡沫板或高密度聚氨酯发泡板;外侧为18 mm厚的OSB板采用环氧树脂双面粘接而成,从而形成整体承重墙板,板件连接处的竖向木龙骨实际上是复合墙板的边框,对墙板形成约束作用,以提高承载能力和整体性能[3]。
在北美,SIP木结构房屋非常普遍,其保温节能、环保、舒适、结构灵活性等方面有着传统结构不可比拟的优越性。木结构房屋最大的优越性在于其保温性好,另外,SIP结构房屋在抗强风、防火、防白蚁、隔声等方面都有技术上的保证。
2.2 SIP板式结构住宅建筑楼面
SIP板可以直接作为住宅的楼板,但是厚度较外墙要稍厚,一般为200 mm左右。由于OSB平面内强度较大,满足传递水平的要求;也可在底层SIP墙体上架设木格栅或木梁之后再铺设SIP楼板,使楼面可以承受更大的荷载。但实际工程中运用SIP作为楼板的并不多。据统计[4],2006年美国新建工程中,SIP的使用达到了387万m2,其中55%用于墙板,42%用于屋面,而用于楼板的只占3%。
2.3 SIP板式结构住宅建筑屋面
屋面多采用坡屋顶做法[5]。在集承重和保温为一体的复合屋面板上做各种防水层,即形成屋面体系。
SIP屋面板在结构设计上突出了其节能的特点,在继承以往夹芯板隔声、保温、轻质等优点的基础上,增加了中部聚苯乙烯芯板的厚度,提高了屋面板的保温性能。
鉴于目前新的节能标准,SIP屋面板将会得到不断的推广和应用。
2.4 SIP板式结构体系的特点
以国外的试验研究及工程应用看到,SIP板式结构住宅体系与其它建筑结构相比具有以下特点:
2.4.1 建筑设计优点
(1)满足目前商品住宅市场化的要求
(1)能够满足住宅结构对开间、进深的要求,并且可以根据用户的要求进行房间的布置设计。
(2)当计算整面墙时,SIP的保温隔热优势更加明显,因为SIP本身具有承载能力,不需要梁柱作为结构件,所以不存在冷热桥[6],其整体结构、热工、隔声、耐火等各项指标均能符合现行规范的要求。
(3)SIP墙板集承重、保温为一体,自重轻、墙体薄,而且室内不出现明柱,比其它墙体住宅增加使用面积约8.5%[7]。
(4)采用SIP技术的房屋楼板,水电管线可以在SIP内部安装,减少管道的构造厚度,增加了室内净高。同时对于安装管线开槽后的修补也很方便,采用粘结剂粘结EPS小块板和OSB板即可,也可以采用发泡剂填充。
(5)实现了住宅产业现代化。预制构件产品的生产工业化,产品标准化、系列化,施工装配化,确保了施工工期比传统砌筑节省57%[8]。
(2)可满足低层住宅的功能要求
厨房、卫生间的做法与普通砖住宅的做法相似,卫生间结构层在本层内降低300 mm,便于维修。
(3)可满足建筑设计的外檐要求
SIP墙板的板型能够满足建筑造型设计的需要。外檐可根据建筑设计的不同要求进行装修。
2.4.2 结构设计优点
SIP板式结构住宅体系,将预制的SIP板构件结合成一整体装配式结构。用于民用住宅建筑物以外,还被广泛应用到许多其它建筑形式,在各种荷载作用下能保证结构安全可靠。模型分析表明,其结构整体性和抗震性能比较优越[9,10],由SIP板式构件和设计连接节点构成的板式结构房屋,具有整体性好、可靠度高、质轻、抗震性能优越、节能环保和高舒适度等特点。
3 SIP板式结构住宅体系的研究现状
为了使SIP板式结构住宅体系能够在我国推广,必须对其各项性能进行研究,对其结构形式、构造做法进行改进。
目前结构保温板技术已经在北美、日本等国家和地区得到大量应用。在美国,由于1970年的能源危机,SIP技术得到了迅猛的发展,但直到1990年SIP技术才被接受和广泛应用于民用建筑。因此,关于SIP的试验数据和研究工作多是近20年内完成的。
3.1 SIP力学性能研究
在力学性能上,SIP属于复合材料夹层结构,这种结构形式的概念最早于1820年由Delau提出,其工程应用起源于20世纪40年代,最初以桃花心木为面板、轻木为芯材,用作飞机的机翼,后来又出现了各种面板和芯材的夹层结构,主要用于航天业和造船业。
从结构保温板力学研究的进展来看,美国木业联合会(APA)于1990年通过试验研究发表了他们对于SIP墙板的研究成果,介绍了木基结构SIP板的基本设计方法。
Steven B Taylor[11]于1997年进行SIP构件的试验研究,建立了定向刨花板面板、聚氨酯泡沫板和聚苯乙烯泡沫板芯的SIP的受弯蠕变模型,推导了SIP受弯构件挠度随时间变化的公式。
Edward L keith,P E[12]于2006年制备了4种厚度的SIP试件,并做了抗弯、轴压、剪切和侧压试验,在APA发表了关于SIP标准化测试的报告,规定了对于SIP面板、芯材和胶粘剂的要求指标。
Tamami Kawasaki[13]于2006年利用胶合板和密度板作为面板,聚氨酯泡沫作为芯材制备了6种不同密度的SIP受弯构件,并通过试验研究对面板和芯材给出了优化选择方法。
Abdy Kermani[14,15]于2006年对采用定向刨花板作为面板的SIP进行了一系列的研究,包括抗弯试验、轴压试验、压弯试验和抗侧试验,并总结了高度对轴向承载力的影响和开洞率对结构保温板抗侧力的影响,并将他的试验结果与按照欧洲木结构规范推导出的理论结果进行了对比。
目前南京工业大学一直致力于该结构体系的研究,包括SIP的抗弯、抗剪性能,并根据试验结果分析总结了SIP的相关力学性能。主要工作如下:
(1)对SIP的保温特性进行了专门研究,测试表明其热阻较大,能够达到良好的保温效果。并推导了基于节能保温要求的最佳芯层厚度,为SIP的选用提供了参考数据。
(2)通过对SIP抗弯试件进行的4点弯曲试验,揭示了这类构件的破坏形态,并对其受力性能、破坏机理进行了探讨。在此基础上,推导了SIP受弯构件的强度和刚度计算方法。同时,将成品价格设为优化目标,以弯曲刚度为控制条件,给出了受弯构件面板和芯材的最佳厚度。
(3)对SIP试件进行了轴压试验,推导了SIP最大轴向承载力、最大竖向位移的计算方法,确定了杨木胶合板作为SIP轴压构件面板的可行性。
(4)通过对SIP抗侧试件进行的试验研究,揭示了SIP在承受侧向力时的破坏形态。试验研究表明,当采用杨木胶合板作为SIP面板时,最大侧向承载力要大于定向刨花板,但当层间位移小于H/150时,后者刚度要高于前者。
3.2 SIP板式结构抗震性能研究
目前国外对SIP板式结构的抗震性能却少有研究涉及,而国内对此研究仍处于空白状态。
美国木业协会对SIP进行了动力性能的试验研究,取得一定的研究成果,于2007年发表了SIP动力性能分析的白皮书,总结了高度对承载力的影响以及开洞率对SIP墙体承载力的影响,并提出了面板与芯材的应力计算公式。
Jared Bernard Jamison[16]于1997年进行了23片足尺SIP剪力墙的低周反复荷载试验,剪力墙采用了4种不同的构造设置,通过试验来研究SIP在低周反复荷载下的结构性能,并把结果与轻型木结构墙体作了对比。研究表明,SIP剪力墙在承受较大的荷载下变形比轻木结构胶合板剪力墙小50%。同时还发现不同类型的面板在剪力墙的变形和强度方面起着重要的作用。
因此,对于SIP板式结构住宅体系还有许多有待解决的问题,对墙板以及结构的抗震性能和破坏特征需要进行深入的分析和研究。
南京工业大学拟进行SIP板式结构在低周反复荷载作用下的试验,研究其在地震作用下的破坏形态、延性性能、耗能能力,求得结构的刚度和承载力退化等参数,分析研究结构构件的破坏形态和破坏机理。具体有以下几个方面:
(1)构件的承载力包括单调荷载墙体的屈服、极限承载力、循环荷载下承载力的退化;
(2)滞回耗能特性包括滞回环的形状、滞回环的面积及刚度退化;
(3)构件的破坏,主要是钉子的破坏形式、变形能力以及恢复力特性等受力特性。
(4)根据SIP墙体的受力特性,建立其简化计算模型,对SIP墙体进行非线性有限元分析,结合有限元计算结果分析该类墙板的承载力特点,评价SIP板式结构住宅抗震性能的优劣。
4 SIP剪力墙的抗震性能试验研究
4.1 试验概况
4.1.1 试件设计
本次试验的试件参照美国ASTM标准及《木结构设计规范》进行设计,考虑墙体高宽比和开洞率的不同组合,按照ASTM E564规定,用于试验的构件应该与实际工程中的构件尽量一致。因此,试验中使用的材料和制造工艺均参考国内最普遍的工程做法(见表1)。
注:(1)开0.6 m×1.05 m洞口;(2)开0.6 m×0.6 m洞口。
本次试验中所有剪力墙试件均为无墙脚锚栓试件。此外,由于竖向荷载对于墙体侧向承载力是有利的[17],因此,本批试验未计算活荷载,偏于保守地仅取用恒荷载作为竖向荷载。竖向恒载取用2.5 k N/m,该荷载约相当于传统木结构房屋底层墙体所承担的恒载值。所有的剪力墙试件在加工好以后,均在常温下放置于室内一个月后开始进行试验,以消除钉子连接引起的面板与墙骨间摩擦力对抗震性能的影响[18]。
4.1.2 加载装置及加载制度
本次试验采用的加载装置见图2。水平加载为作动器控制,而竖向荷载采用悬挂质量块的方式来真实有效的模拟木结构墙体的实际受力情况。水平荷载作用在墙顶部钢梁上,然后通过钢梁把力传至剪力墙顶梁板,然后再逐级传递。本次试验采用的加载程序是ISO-16670位移控制加载程序。试验取用单向荷载试验所确定的极限位移作为控制位移,先采用峰值位移为控制位移的1.25%、2.5%、5%、10%三角形波依次各进行1次循环,再采用峰值位移为控制位移的20%、40%、60%、80%、100%和120%三角形波依次进行3次循环后终止试验,位移速率为5 mm/s。
4.2 试验结果及分析
主要试验结果见表2。
由表2可知:
(1)墙体W1的最大承载力较W2提高101.9%,较W3提高162.2%;墙体W2的最大承载力较W3提高29.9%。说明墙体高宽比越小则墙体的最大承载力越大。相对的有无开洞墙体最大承载力对比中,反复荷载下W1墙体极限荷载较W4提高124.7%,W2较W5提高4.1%。这也说明了洞口会较大地影响墙体的承载能力。
(2)剪力墙W1的极限位移较W2、W3小,而剪力墙W3的极限位移最大,而有洞口的墙体(W4、W5)的极限位移也相对较大。门洞尺寸影响墙体极限位移的原因在于墙肢长细比λ(λ=H/L)的变化(不开洞、开孔洞试件的长细比依次为0.67、1.0、1.5、1.0、2.0)。墙肢的长细比越大,墙肢变形越趋向于弯曲型变形,其极限位移也越大。反之,则墙肢趋向于剪切变形,墙体的极限位移就越小。相比W2及W1,剪力墙W3大大提高了试件的极限位移,分别提高了15.8%和23.0%。这表明墙体的极限位移与高宽比成正比关系,高宽比越大其极限位移越大。
5 SIP板式结构的发展展望
SIP产品在欧美等地被广泛用于住宅和商业建筑物的墙壁、地板、屋顶等,是一种正在兴起的建筑潮流。2002年,北美以及环太平洋有80多个国家和地区的SIPS制造商汇集一堂,研讨、交流消费者的需求和行业发展。如今,国际SIP组织“SIPA”已经在美国成立,SIP的应用和推广得到进一步普及,正成为住宅、商用房屋、活动房屋等建筑的一大流行趋势。SIP建筑不需要框架,建设速度快,保温性能好,被称为未来的建筑方式。
SIP板式结构住宅体系整套构件和结构的试验研究及理论分析,实现了承重、保温、隔热、隔声一体化和构件产品工厂化、标准化、系列化生产、装配化施工,具有创新性。通过进一步工程试验,进行静力测试、动力测试和物理性能测试,总结和完善SIP板住宅体系,并编制出设计与施工规程,SIP板会不断地得到推广和应用。
SIP板的主要发展应用方向包括:
(1)采用承重型SIP墙板和屋面板、楼板构成全SIP板承重的新型建筑体系,替代传统的砖混结构,建造住宅、办公楼、度假村精致小屋、移动组合式别墅、楼顶建筑等。
(2)SIP墙板还可用于轻钢结构建筑体系中,采用承重、非承重型SIP板替代各种砌块墙及现浇混凝土楼板、屋面板构成节能型新型框轻体系,并在楼房加层改造及外墙、阳台节能改造方面具有独特的优势。
随着我国墙体材料改革的发展,SIP墙板以其优良的节能特性,具有很高的推广价值和广阔的应用前景。
摘要：SIP板式结构住宅体系是以SIP承重墙板、楼板及屋面板等主要承重构件,并以钉子连接为主要节点构造连接方法而形成的一种装配整体式结构体系。该体系结构整体性强,抗震性能优越,并实现了承重、保温和隔声一体化,具有环保、经济效益优势,是一种较为先进的节能住宅形式。对该体系的性能及优越性、创新性进行了分析评价。
关键词：SIP板,SIP板式结构体系,建筑节能,住宅产业
SIP体系结构 篇2
一、网关体系结构
为了方便用户使用, 提高通信效率, 业务平台对按键通话、语音留言、短信等多种通信方式进行了整合, 使用户能通过一个用户界面对各类通信业务进行使用。
本文介绍的短信网关接口模型从整体架构上看分为业务逻辑层、数据持久层、协议接口层, 从功能上看分为SIP互联接口、协议适配模块、数据库、TVPP接口、数据访问接口模块以及TVPP会话控制模块。
TVPP接口与遥控器之间的信息交互遵循既定的TVPP协议。TVPP接口负责客户端与服务器之间的消息传输以及在唤醒初始状态下的客户端, 具体的执行单位是数据通道和通信初始化请求通道。
SIP互联接口与业务平台之间的信息交互遵循既定的SIP协议, 具有一定扩展性, 保证其后期的发展潜力。
TVPP会话控制模块维系着客户端与业务平台的绑定关系, 从客户端的注册及认证到客户端与业务平台的消息互通, 其通过控制会话的建立来支配会话的结束及开始, 并处理超时和监控心跳。协议适配模块与接口层相连, 主要负责把客户端业务请求转化为业务平台认可的SIP请求[1]。
业务平台接受到SIP请求后会反馈相应的SIP应答, 然后协议适配模块再把SIP应答转化为遥控器能认可的业务应答, 也就说协议适配模块负责SIP协议与TVPP协议之间双向适配。
关系对象映射技术、数据库连接池技术是数据访问接口模块的技术支撑, 负责数据库的建立以及各项数据的处理。
业务平台储存管理用户有关数据, 数据库储存管理系统运行日志、系统管理维护数据、TVPP系统配置参数以及用户业务操作日志。
二、TVPP 与 SIP 协议间映射
用户标识的映射、消息类型映射、消息模式映射等是TVPP与SIP协议间映射的主要内容。值得注意的是, TVPP与SIP协议间映射并不是一一对应的关系。
2.1 消息类型映射
TVPP协议与SIP协议标示消息类型的方式不同, 前者用信息单元MESSAGE—TYPE, 后者用请求行的方法名。如果方法名是NOTIFY或SUBSCRIBE, 还需要先进行区别和标识。
消息类型映射的映射如表1所示。
2.2用户标识映射
在SIP协议中, 用户标识主要应用于TO头域、消息体中、FROM头域。根据SIP协议的要求, 网关在完成用户地址的映射时, 消息体中及TO头域的用户地址应把SCHEMA转换为SIP, 而FROM头域中只需填写USER-ID[2]。选定一个与标识用户逻辑区域ID相同的之于客户端透明的P参数, 以方便网关可根据P参数与业务平台返同的值对SIP中的用户标识进行处理。
2.3消息模式映射
由于TVPP与SIP协议间映射并不是一一对应, 它们之间存有差异, 为了有效维护相关资源, 网关要消除这种差异。例如, SIP协议有“Dialog”的概念, 而TVPP协议中没有, 这就使得TVPP与SIP协议间映射存有差异, 这种差异会影响到客户端会话对资源的使用效果。当TVPP客户端用户退出系统时会释放一定的资源, 网关通过向业务平台发送消息来显示资源的释放, 并结束此次会话, 以便资源得到更加高效的利用。此外, 网关可直接回送业务平台200OK来显示TVPP协议中无法匹配的SIP消息。
三、结束语
通过对SIP和TVPP协议的短信网关接口模型体系结构的分析, 我们知道该模型体系实现了SIP和TVPP协议之间的良好转化, 保留了短信的主要功能, 但由于差异的存在, 部分功能有所损失, 但整体而言其不仅流程简便还具备较高的运行效率, 对“三网融合”具有一定的启发意义。
摘要：短信网关功能的实现遵循电视对等通信协议 (TVPP) 和会话发起协议。本文对基于SIP和TVPP协议的短信网关接口模型体系结构进行了分析, 借此对短信网关的功能进行了介绍。
关键词：SIP协议,TVPP协议,短信网关,分析
参考文献
[1]王良家, 姜昱明, 陈婵颖.基于多协议网关的短信增值业务系统的研究与设计[J].计算机丁程与设计, 2002 (12) :2227-2230.
新型SIP墙板的基本性能试验 篇3
新型SIP墙体由新型SIP墙板、墙骨柱(或木板)等单元构成,构件之间采用钉连接。新型SIP墙体作为填充墙具有质轻、防火性能好,吊挂力、抗冲击性能优良等优点[1]。该墙板作为一种新型填充墙材料,在框架结构中作为隔墙、填充墙具有广阔的运用前景。为了保证该墙板能够符合JGT 169—2005《建筑隔墙用轻质条板》标准要求,对该墙板进行一系列基本性能试验,包括墙板的外观及质量偏差、面密度、抗弯破坏性能、抗冲击性能及吊挂力的测定。
1 试验
1.1 试件设计
试验按照JG/T 169—2005对轻质隔墙条板的要求,面密度不大于60 kg/m2。按面密度等级60 kg/m2、50 kg/m2、40 kg/m2各制作墙板5块,设计了3种厚度的墙板,芯材泡沫均为50mm厚,杨木胶合板为8 mm厚,面板覆石膏的厚度分别15、20、25 mm,试件总厚度分别为96、106、116 mm,其中,通过调整石膏板厚度来达到改变墙板厚度的目的。通过对比试验,研究不同面密度下试件的基本性能特点,提出最优的方案。
1.2 试件材性情况
试验采用的所有材料都为同一批次,尽量减小试件材性的离散性。其中杨木胶合板采用江苏舜天华木有限公司生产的结构用杨木胶合板,尺寸为2440 mm×1220 mm×8 mm。聚苯乙烯泡沫采用江苏白云钢结构有限公司生产的EPS泡沫板,面密度为20 kg/m2。南方松木肋采用南京工业大学木结构工厂提供的南方松规格材。石膏粉采用湖北应城市银峰制品有限责任公司提供的半水白石膏粉。原材料的基本力学性能见表1。
1.3 测试装置
面密度的测定采用TCS台秤,精确到10 g;抗冲击性能测试采用抗冲击试验装置;吊挂力测试采用吊挂力试验测试方法;抗弯破坏荷载测试采用抗弯试验装置。
2 试验内容及结果
2.1 外观质量及尺寸偏差测试
2.1.1 外观质量
对受测板,视距0.5 m左右,目测有无外露增强纤维。用精度为0.5 mm的钢尺测量板面蜂窝气孔、缺棱掉角数据,读数至1 mm,用刻度放大镜量测裂缝宽度,并记录缺陷数量。经检测,各墙板的各项外观质量均达标。
2.1.2 尺寸偏差
(1)长度检测共3处:距两板边各100 mm及板端中点,取其算术平均值为测量结果,精确至1 mm。
(2)宽度测量共3处:分别为两板端及板中宽度,板端位置为距板边100 mm处。取其算术平均值为测量结果,精确至1 mm。
(3)厚度测量6处:两板端4个点及板中2个点。用外卡钳和游标卡尺配合测量,取其算术平均值作为测量结果,精确至0.1 mm。
(4)对角线差,测2条对角线的长度,取其差值为测量结果,精确至1 mm。
(5)侧向弯曲:通过板边端点沿板面拉直测量用线,用最小刻度为0.5 mm的钢直尺量测板侧向弯曲处,取其最大值为测量结果,精确至0.5 mm。
(6)表面平整度测量3处,用2 m靠尺和楔形塞尺测量。沿长边方向,距两板边各100 mm及板端中点,取该3处靠尺与板面最大间隙为测量结果,精确至1 mm。
尺寸偏差测试结果见表2。
mm
2.2 面密度测试
取条板3块为1组进行试验,用精度不低于0.5 kg,量程≥500 kg的磅秤称取试验条板质量M,读数精确至0.5 kg,计算条板面密度。
经计算,96、106、116 mm厚板的面密度分别为39.2、48.3、57.3 kg/m2,均符合JG/T 169—2005标准要求。
2.3 抗冲击性能测试
2.3.1 试件设计
新型SIP墙板的抗冲击性能试验参照JG/T 169—2005进行。试验共设计了3个试件,试件长度2 m、宽度1.8 m。3个试件的芯材厚度均为50 mm,面板厚度有差别,其中木衬板都采用8 mm的杨木胶合板,木衬板外附的石膏板厚度分别为15、20、25 mm。3个试件的整板厚度分别为96、106、116 mm。试验前采用卷尺和钢尺进行了尺寸复核,精确至0.1 mm。3个试件分别采用3块标准条板拼接而成,标准条板之间采用墙骨柱连接。并用长度为50 mm、直径为2.5 mm的普通圆钉钉接。墙板构造如图1所示。
2.3.2 试验方案
本试验在江苏省土木工程与防灾减灾重点实验室进行,以实验室反力墙作为稳固装置设计了试验装置。试验装置参照JG/T 169—2005对轻质墙板抗冲击试验标准搭建。采用钢管和对拉螺栓扣件连接。上下钢管中心间距1900 mm,将装有30 kg、粒径2 mm以下细砂的标准沙袋用直径15 mm的绳子固定在中心距板面100 mm的钢环上,绳长为700 mm,如图2、图3所示。以绳长为半径沿圆弧将沙袋在与板面垂直的平面内拉开,使重心提高500 mm,然后自由下落,冲击设定位置,反复5次。如果试件没有裂缝,则将沙袋重心提高到750mm,再反复5次冲击。如无裂缝,则将沙袋重心提高到1000mm,再反复冲击5次,观察墙面板是否有裂缝出现,结束试验。
2.3.3 试验结果及分析
冲击试验结果表明,3种新型SIP墙板在500、750、1000mm的冲击高度下进行5次冲击均未出现裂缝,抗冲击性能优于JG/T 169—2005标准要求。
试验中,该墙板在冲击荷载作用下,能发生较大的变形后未开裂。随着冲击高度的增加,冲击部位的变形也相应增大,但均未到达墙板的变形极限。原因是短切玻璃纤维提高了石膏的抗冲击性能;墙板中芯材泡沫对冲击荷载起到了缓冲的作用,延长了沙袋冲击的接触时间,减少了冲击作用力,从而改善了墙板抗冲击能力。
2.4 抗弯破坏荷载试验
新型SIP墙板作为填充墙需要承受使用中人倚靠、撞击的荷载。在安装过程中需要考虑堆放和吊装的安全性,所以这就需要考虑构件的受弯承载力以及抗弯刚度。
2.4.1 试件设计
采用3块SIP标准条板分别进行抗弯性能试验,试件长度为2 m、宽度为0.6 m。为模拟构件在实际应用中的情况,试件两端嵌入尺寸为50 mm×30 mm×600 mm的木方,并用3.1 mm×60 mm铁钉将两侧面板与木方钉紧,钉间距为100mm。
2.4.2 试验方案
用三分点加载的方法,采用千斤顶手动加载。分别在试件的两端、三分点处和跨中设置位移计,位移计状态通过DH3818信号采集分析系统采集不同加载阶段位移,采用手动采样。为了防止上部面板局部受压破坏,加载位置设置650 mm×120 mm×90 mm的木方使加载点受力均匀,试验过程中的所有构件均未发生面板因为局部受压较大而提前破坏的情况。受弯试件加载示意见图4,芯材剪切破坏示意见图5。
2.4.3 破坏过程及破坏形态
在试验过程中,3个试件墙板受弯构件的试验现象类似。加载初期,挠度随荷载增加而增大,其中跨中挠度大于加载点处挠度,构件成弧形向下弯曲,构件处于弹性工作阶段;加载中期,下侧石膏板和木肋之间出现肉眼能观察到的微裂缝,芯材有轻微的错动声但未出现裂缝,胶合板发出轻微的断裂声,构件出现塑性变形;加载后期,构件挠度继续增大,芯材的撕裂声加大并出现剪切型破坏,裂缝沿墙板侧向分布较为均匀,继续加载,芯材裂缝继续扩大,最后出现一条很大的裂缝,几乎贯穿整个芯材截面,挠度突然变大,下侧面板木肋突然断裂,石膏板开裂,承载力突然下降。
2.4.4 试验结果及分析
4个测试点的弯曲试验结果见表3,荷载-跨中位移曲线见图6。
由荷载-位移曲线分析可以得到如下结论:
(1)3种不同厚度面板的结构保温板受弯构件的荷载-位移曲线形状相似,随着加载的过程试验现象一般顺序为:在加载初期,以弹性发展为主,曲线以一定斜率直线上升;当荷载达到最大承载力的1/5时,下侧石膏板和木肋之间出现肉眼能观察到的微裂缝,约加载到最大承载力的3/4时,由于泡沫芯材的剪切变形而出现塑性变化,荷载-位移曲线的斜率呈一定的降低趋势;当达到极限荷载时,芯材剪切破坏,随后下侧面板木肋断裂,石膏板开裂破坏。整个破坏表现为脆性破坏。
(2)最大承载力随着面板厚度的增加而增大。跨中极限位移相差不大,分别为27.5、28.5、25.9 mm。石膏和木肋之间出现肉眼能分辨的裂缝的时刻分别在挠度为1/708、1/825、1/853,3种试件的抗弯刚度随着面板厚度的加厚而增大。
(3)新型SIP墙板的受弯构件没有明显的屈服平台和下降段,破坏属于脆性破坏。石膏和木肋之间出现剥离时的承载力分别为2.02、2.36、2.86 k N,按弯矩最大等效的原理,这个数值相当于均布加载作用下面板承受自重10.7倍、10.4倍、10.5倍,优于JGT 169—2005对轻质条板抗弯性能的要求。
(4)根据表3中的最大挠度可以看出,新型SIP墙板受弯构件在破坏前挠度很大,破坏征兆明显,以106 mm墙板为例,破坏时跨中位移达到28.5 mm,为跨度的1/64左右,这是因为本文选择的芯材抗剪强度较低,延性较大,加之面板中木材的变形能力较大,所以变形很大时仍未破坏。
(5)新型SIP墙板作为一种新型的填充墙板,其侧向抗弯能力较蒸压加气混凝土条板、工业灰渣混凝土多孔隔墙条板等传统轻质条板有显著的提高。
2.5 吊挂力试验
墙体在正常使用中往往会受到一些物体的吊挂作用,普通混凝土砌块砌体通过在需植入锚栓的锚孔中灌注混凝土来解决,纸面石膏板需要在吊挂处添加密度板来解决。但是这些做法一般比较麻烦,尤其是在装修过后,吊挂的位置不灵活。而一般的新型墙体材料的吊挂力能力较低。
本文通过研究新型SIP墙体的吊挂力性能,检验该墙体的悬挂荷载能力,对该墙板的推广使用有积极的意义。
2.5.1 试件设计
试件的设计与抗弯破坏荷载试验中一样,其中,在板中1.6 m高的位置,挖孔长×宽×深为90 mm×40 mm×50 mm。然后在孔中埋入标准吊挂件,并采用石膏灌缝。试件如图7、图8所示。
2.5.2 试验方案
本试验,在江苏省土木工程与防震减灾重点实验室进行,以试验室反力墙作为稳固装置设计了试验装置。试验装置参照JG/T 169—2005对轻质墙板吊挂力试验标准搭建。采用钢管和对拉螺栓扣件连接钢管,上下钢管中心间距1900mm,采用质量块施加吊挂荷载,采用分级加载方法进行加载,第1级加载500 N,静置2 min,第2级加载1000 N,静置24 h。观察吊挂区周围板面有无超过0.5 mm以上的裂缝。如出现裂缝,停止加载,如果未出现裂缝,继续加载。每级加载200 N,静置2 h,直至裂缝出现。加载总荷载不超过2000 N。
2.5.3 试验结果(见表4)
3个厚度的墙板分别加载到1000 N时,静置24 h都未出现裂缝,然后采用200 N一级加载,每级加载静置2 h。96 mm墙板在加载到2000 N后5 min左右,在吊挂件上侧石膏出现裂缝,并向外发展。随着时间的延长,裂缝开展越来越大,最后吊挂件几乎脱落,石膏出现大量裂缝,裂缝主要集中在吊挂件周围和填缝石膏边沿位置。106、116 mm墙板加载到2000 N未出现裂缝。
3种厚度墙板的吊挂力都达到JG/T 169—2005标准中1000 N的要求。可见,新型SIP墙板具有良好的抗吊挂力性能。
3 结语
(1)3种不同厚度SIP墙板的面密度分别为39.2、48.3、57.3 kg/m2,符合轻质隔墙条板的密度要求,且比目前市场上大量使用的轻质墙体更轻质。3种SIP墙板的尺寸偏差、侧向弯曲、表面平整度都能满足规范要求,表面平整度几乎没有偏差,非常平整。但是墙板表面有一些蜂窝气孔,主要是因为玻璃纤维石膏拌料不够均匀,石膏没有完全水化,导致出现气孔。采用机械加工应该可以解决这个问题。
(2)墙板具有十分优越的吊挂力、抗冲击及抗弯性能,其中,覆15 mm厚石膏的墙板能够吊挂1800 N的重物,覆20mm、25 mm厚石膏的墙板吊挂2000 N不开裂。短切玻璃纤维在石膏中的“阻裂”性能提高了石膏板的抗裂能力。玻璃纤维提高了石膏的抗冲击能力,芯材泡沫在冲击荷载作用下起到了“缓冲”的效果,加之木材的韧性很好,3种厚度的墙板抗冲击性能均优于JG/T 169—2005标准要求。在抗弯试验中,3种厚度墙板的开裂荷载为自重的10倍左右,优于JG/T 169—2005标准中1.5倍自重不开裂的要求。
摘要：通过对新型SIP墙板进行一系列基本性能试验,包括墙板的外观及质量偏差、面密度、抗弯性能、抗冲击性能、吊挂力等的测试结果表明,新型SIP墙板所测的各项性能皆符合JG/T 169—2005《建筑隔墙用轻质条板》标准要求,并且大部分性能都优于规范所规定限值,基本性能与蒸压加气混凝土条板及其它传统轻质条板相比具有较大的优越性。
关键词：新型SIP,填充墙,抗冲击,吊挂力,抗弯破坏,试验
参考文献
SIP墙板的选材与制备工艺 篇4
1 组份材料的选择
1.1 面板的选择
有多种材料可以作为结构保温板的面板, 比如定向刨花板 (OSB) 、胶合板、纤维板、金属板、水泥纤维板、以及石膏板等, 另外结构保温板两侧面板可以是同一种材质的板材, 也可以是不同材质的板材。目前国外最常用的是内侧和外侧面板均采用定向刨花板做面板的构造形式[1]。
1.2 芯材的选择
按照ASTM C578中对结构保温板芯层材料的要求, 本文对比了不同密度的聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫和其他一些轻质泡沫材料后选择了模塑聚苯乙烯泡沫 (EPS) 作为要制备的结构保温板构件的芯材。
聚苯乙烯泡沫分为模塑聚苯乙烯泡沫 (EPS) 和挤塑聚苯乙烯泡沫 (XPS) 两种, 是由聚苯乙烯颗粒发泡而成, 聚苯乙烯泡沫在国外是最常用的一种结构保温板芯材。它具有节能效果好、质量轻、价格低、、易切割、生产工艺简单和环境污染小等优点, 其中EPS的热稳定性最好, 热变形量为0.5%左右, 比XPS或聚氨酯泡沫都要小。并且EPS阻燃性优于XPS, 所以本文选择了150mm厚模塑聚苯乙烯泡沫 (EPS) (以下简称聚苯乙烯泡沫) 作为制备结构保温板的芯材。
1.3 胶粘剂的选择
按照ASTM D2559[2]的要求, 本文对胶粘剂进行了选择。国外结构保温板胶粘剂主要选用聚氨酯类胶粘剂, 这种胶粘剂在使用时需蒸汽压力机热压后才能达到较好的粘结效果, 考虑到试验室条件, 本文对于胶粘剂的选择定位在室温冷压即可达到粘结效果的胶粘剂上。通过对比试验和查阅资料最终选定了双酚A环氧树脂作为要制备的结构保温板的胶粘剂, 并且取得了较好的粘结效果。
2 结构保温板的制备
根据前面的选材, 本文制备两种结构保温板成品, 面板为20mm厚的花旗松胶合板和定向刨花板, 芯材选用150mm厚聚苯乙烯泡沫板, 胶粘剂为双酚A环氧树脂。最终成品厚度为190mm, 幅面尺寸为1500mm×1500mm, 如图1。
2.1 试验材料
本试验中所用的材料包括:
原材料:20mm厚花旗松胶合板, 20mm厚定向刨花板, 双酚A环氧树脂, 工具设备包括:各种木工加工机械、电阻丝、变压器、刷子、手套、拼板机等。
2.2 制备过程。
结构保温板的制备需按以下步骤进行: (1) 面板的加工。使用木工机械将面板加工至所需尺寸, 本文中为增加面板与芯材的粘结和使面板表面平整, 在面板切割完成后采用砂光机对面板进行了清理磨光。 (2) 芯材的加工。使用电阻丝切割器械对聚苯乙烯泡沫进行切割, 加工成所需芯材尺寸, 切割过程匀速缓慢, 电阻丝热度适中, 保证芯材各平面平整, 尺寸准确。 (3) 按比例将双酚A环氧树脂配合搅匀后, 用刷子和刮胶板均匀涂刷在面板内侧, 涂胶量为300g/m2。 (4) 涂胶完成后, 按构造方式将面板和芯材叠合并预压。达到一定粘结强度时, 将叠合板放置于拼板机上静压, 静压强度为40kPa, 静压过程中环境温度为20±5℃, 静压时间为72小时。
3 结论
本章根据国外标准对结构保温板各组份的要求及参考研究结构保温板的外文文献, 对不同种类的面板、芯材和胶粘剂的综合性能进行比较, 选择了花旗松胶合板和定向刨花板两种人造板作为面板, 选择了聚苯乙烯泡沫作为芯材, 选择了双酚A环氧树脂作为胶粘, 在室温条件下制作了两种结构保温板成品。制备的结构保温板尺寸为190mm×1500mm×1500mm, 重量为30公斤左右, 并且面板与芯材间粘结强度高, 粘结牢固。
另外本文在结构保温板选材和制备过程中得出了几点经验: (1) 花旗松胶合板的厚度稳定性要优于定向刨花板, 花旗松胶合板厚度偏差在1mm以内, 定向刨花板厚度偏差在 (1～2) mm范围内。 (2) 定向刨花板平整度要优于花旗松胶合板, 胶合板在堆放过程中容易发生板面翘曲。 (3) 定向刨花板表面不如花旗松胶合板光滑, 所以涂胶量较胶合板要多约15%左右。 (4) 构件静压时压机压力应控制在芯材变形10%时抗压强度的一半左右, 若压力过大, 芯材压缩后的变形将不易恢复。
摘要：SIP墙板具有保温节能、施工方便和材料利用率高等优点, 是一种综合性能很高的木结构复合材料。本文详细介绍了面板为定向刨花板 (OSB) 和花旗松胶合板 (Plywood) , 芯材为聚苯乙烯泡沫板 (EPS) 的SIP墙板的制备工艺, 并总结了一些制备中需要注意的问题。
关键词：SIP墙板,制备工艺,选材
参考文献
[1]Gary Pugh.Building With Structural Insulated Panels[J].JLC, 2006, 34 (8) :1-10.
SIP软交换系统的版权认证 篇5
随着SIP(session initiation protocol会话初始化协议)在通信行业的应用,基于SIP的IP电话系统得到了市场的青睐。逐渐出现了一系列先进的软件及先进的设备,在人们不断更新,完善的基础上,逐步为人们的生活和工作提供服务,其中有很多出色的协议及软件已经得到了人们的认可,甚至做成了一套完整的软件设备在运营商的代理下,为人们正服务着。例如SIP(session initiation protocol会话初始化协议)协议和软交换系统的应用。但是版权认证方式却还单一。
下面是软件版权认证的几种方式:
●安装序列号方式
这是最为常用的方式。通过一种复杂的算法生成安装序列号,在安装过程中,安装程序对用户输入的安装序列号进行校验来验证该系统是否被合法授权,从而完成版权认证。
●用户名+序列号方式
软件系统的供应商给用户提供有效的用户名和序列号,用户在安装过程或启动过程中输入有效的用户名和序列号,系统通过算法校验成功后完成软件授权。
●在线注册
用户安装系统后,通过网络进行注册授权。软件系统的供应商事先已经登记了用户的信息,用户在线注册时,供应商的注册系统对用户的信息进行验证。用户身份有效时,注册系统生成一个凭证信息,软件系统根据凭证信息完成授权。
●激活码方式
用户安装系统后,软件系统会根据用户机器的关键信息(例如:MAC地址、CPU序列号、硬盘序列号等)生成一个注册凭证(也可称为注册码),用户将这个注册凭证发送给软件供应商,供应商通过注册凭证生成一个激活码。用户输入激活码,软件系统完成授权。
在开发SIP软交换系统的过程中,这些认证方式都不能满足需求。在分析了SIP软交换系统的特点及特性后,提出多MAC地址、使用期限、最大用户数的组合来进行版权认证的方法。通过这些组合,实现了有最大用户数量、使用期限的版权认证。
1 认证文件
用license.xml文件来承载认证信息。由于KEY值的生成是单向性的,要对系统的使用期限和最大用户数作出限制,在认证文件中要给出这些信息。版权认证最重要的就是认证文件不被篡改、破解。
1.1 认证文件的组成
1.1.1 serial(序列号)
由授权方提供,具有一定格式。承载着一定信息。
1.1.2 MAC(地址)
由使用方提供,软件运行的服务器上的MAC地址。可以有多块网卡。
1.1.3 max(最大用户数)
由使用方提出,最大用户数是指SIP服务器中注册的最多的有效的内线用户数量。
1.1.4 expiration(到期日期)
由使用方提出,可以使用的最后期限。
1.1.5 key(许可证密匙)
由版权认证授权方提供。版权授权方根据serial、MAC、max、expiration,再加上一个特定的字符串,通过SHA加密和Base64加密形成。
1.2 认证文件的发放方式
由用户向授权发行方提交特定的信息(MAC地址,操作系统)和需求,授权发行方再根据这些信息通过加密算法生成Key值并且与明文一起做成license.xml文件给用户。用户再拷贝到服务器上特定的位置。过程如图1所示:
2 算法简介
消息摘要是安全的单向哈希函数,它接收任意大小的数据,并输出固定长度的哈希值。
一个消息摘要(MessageDigest)就是一个数据块的数字指纹。即对一个任意长度的一个数据块进行计算,产生一个唯一指印。
消息摘要有两个基本属性:
●两个不同的报文难以生成相同的摘要
●难以对指定的摘要生成一个报文,而由该报文反推算出指定的摘要
2.1 SHA算法
SHA(Secure Hash Algorithm)是美国国家标准技术局对MD5算法的改进算法,它将长度小于264的比特串压缩为130比特输出序列即散列值(也称为消息摘要或信息认证代码)。
单向散列函数的安全性在于其产生散列值的操作过程具有较强的单向性。如果在输入序列中嵌入密码,那么任何人在不知道密码的情况下都不能产生正确的散列值,从而保证了其安全性。
SHA有以下特性
●可以作用于一个最大长度不超过264的数据块
●产生一个固定长度的输出(160位)
●对任意给定的x,SHA(x)计算相对容易,使用软件或硬件实现都可以
●对任意给定码h,找到x满足SHA(x)=h在计算上是不可行的(单向性)
●对任意给定的数据块x,找到SHA(x)=SHA(y),而y≠x的y是很困难的
●找到任意数据对(x,y),满足SHA(x)=SHA(y)是计算不可行的
前3个特点是算法的基本特点。第4个特点是单向特性,数据正向容易生成,但反向却很难恢复原数据。第5个特点保证,对给定的数据是很难用替换数据生成相同的值。第6个特性可以防止诸如“生日攻击”带来的破坏。
这些充分体现了算法的雪崩效应和防冲突性。
SHA算法的加密过程有以下的五个步骤:
●附加填补比特
●附加消息长度
●初始化寄存器
●以16个字分组(512比特)为单位对消息进行处理
●输出
2.2 BASE64算法
按照RFC2045的定义,Base64被定义为:Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。
Base64算法将输入的字符串或一段数据编码成只含有{''A''-''Z'',''a''-''z'',''0''-''9'',''+'',''/''}这64个字符的串,''=''用于填充。其编码的方法是,将输入数据流每次取6 bit,用此6 bit的值(0-63)作为索引去查表,输出相应字符。这样,每3个字节将编码为4个字符(3×8→4×6);不满4个字符的以''=''填充。第一个字符通过右移2位获得第一个目标字符的Base64表位置,根据这个数值取到表上相应的字符,就是第一个目标字符。然后将第一个字符左移4位加上第二个字符右移4位,即获得第二个目标字符。再将第二个字符左移2位加上第三个字符右移6位,获得第三个目标字符。最后取第三个字符的右6位即获得第四个目标字符。在以上的每一个步骤之后,再把结果与0x3F进行AND位操作,就可以得到编码后的字符了。
此时,采用Base64编码不仅比较简短,同时也具有不可读性,即所编码的数据不会被人用肉眼直接看到。(其过程如图2所示)
3 key的形成
Key值是认证文件的核心,是确保版权认证成功有效的关键,是防止篡改、破解的技术所在。因此,KEY的值必须具有唯一性,其生成过程必须具有单向性。
SHA算法具有很好的雪崩效应和防冲突性,并且在Java中有(由)java.security.MessageDigest类提供了SHA算法。因此用SHA算法实现起来比较安全简单。
3.1 根据license.xml的明文直接生成KEY值
认证文件记录了生成KEY值的所有明文,根据这些明文通过加密算法很容易生成与认证文件中KEY值一致的KEY值,因此认证文件很容易被篡改、破解。这样认证文件失去其作用,直接加密的方式不可取。
3.2 对生成KEY值的序列中附加字符串(密码)产生KEY值
由SHA的特性可知,如果在输入序列中嵌入密码,那么任何人在不知道密码的情况下都不能产生正确的散列值。
在生成KEY值的序列中,加入一字符串。生成KEY值的序列中只有这个字符串在认证文件中是不存在的,但就是这个字符串,使得认证文件有效不被篡改、破解。这一字符串只有版权授权方知道。KEY的生成过程如图3所示。
计算机中,能显示的字符共有95个。在已知明文的顺序和密码的位数(如12位字符串)的情况下,用我国最快的计算机(曙光4000 A)去破解密码也得用上一千五百多年的时间。
KEY值的唯一性确保了版权认证的成功。
4 认证
4.1 版权认证相关类的关系图及时序图
4.1.1 类的关系图
各类的作用:
4.1.2 类的时序图
4.2 系统启动时的认证
4.2.1 MAC地址检查
服务器上的MAC地址与license.xml文件中的MAC地址相比较,如果一致,则此项检测通过。不一致,则服务不能启动。
4.2.2 到期日期的检查
获取许可证文件(license.xml)的截至日期,与现在的日期相比。如果小于当前的日期,则此项检查通过;如果大于当前日期,则此项检查不通过。
4.2.3 序列号的检查
获得许可证文件(license.xml)中的序列号,检查其格式及其包含的特定信息。
4.2.4 最大用户数的检查
去数据库中检测有效的用户是否超过最大用户数。否,此检测通过;是,则此检测不通过,系统不启动。
4.2.5 KEY的检查
KEY是依附在文件license.xml里,license.xml文件里包括了明文和KEY值。系统启动时,根据license.xml里的明文,通过给定的加密算法,生成新的KEY值,与授权方给的KEY值相比较。比较结果一致表示明文未被改动,系统启动;如果不一致表示明文已被篡改,系统启动出错。
4.3 系统运行过程中的检测
主要是检测注册的用户数量和系统使用期限。
4.3.1 最大用户数量的检测
当我们开通新用户时(注册用户时)用方法isMaxUser()去判断到达最大用户数没有。如果没有,允许注册新用户,否则不允许注册。
4.3.2 使用期限的检测
在注册用户和拨打电话时,都要先通过方法isStationExpired()判断系统的使用期限,过期则注册失败、呼叫建立失败。
5 结论
通过带有明文和KEY值的认证文件,实现了带有最大用户数、使用期限和多MAC地址的版权认证。一个认证文件是否有效、安全,关键是所选算法的散列函数对外界破坏事物的抵抗能力。这里采用具有雪崩效应和防冲突性的SHA算法,加密明文生成KEY值,达到版权认证的有效性。另外,还可以对文件license.xml的明文进行可逆的加密,最后生成的license.xml文件是没有明文的认证文件。
参考文献
[1]Krawczyk H,Bellare M,Canetti R.HMAC:Keyed-Hashing for Message Authentication[M].Internet Engineering Task Force,Request for Comments(RFC)2104,February1997.
[2]Roseoberg J,Schulzr I H,Camar I G.SIP:Session Initiation Protocol[S].IETF RFC326,2002.
[3]徐茂智,游林.信息安全与密码学[M].北京:清华大学出版社.2007.
[4]周晓东,卢东明.软件保护技术[M].北京:清华大学出版社1994.
[5]陈运.信息加密原理[M]成都:电子科技出版社,1990.
SIP与H.323协议互通研究 篇6
1.1 SIP
SIP协议[1]是IETF定义的会话初始协议,它是一个应用层的控制信令协议,主要用于建立、修改、结束一方或者多方参与者的会话。SIP协议采用的是端到端的结构,主要适合于智能通信终端。
1.2 H.323
基于H.323协议[2]构造的IP电话网络结构主要包括多点控制单元(MCU)、网关(GW)、网守(GK)和终端等4个部分。通过这些单元能实现IP电话连接的建立和释放流程。
2 协议互通的关键技术
SIP和H.323系统之间的互通模型如图1所示,实现SIP和H.323之间互通的功能实体称为IWF (即Inter Working Function互通功能体)[3]。
2.1 IWF的功能
IWF主要提供地址解析和映射,消息映射,终端媒体能力协商和H.323与SIP网络的媒体编码算法映射,媒体通道打开和关闭,呼叫资源预留与释放等基本功能,这也是H.323和SIP互通所包含的几个重要方面[4]。
2.1.1 寻址和地址翻译
目前,H.323 v2版本支持的地址类型包括H.323端点编码、E164号码、Email地址、URL (统一资源定位)、Transport地址和Partynumber号码。SIP地址则采用URL结构来进行定义,SIPURL在SIP消息中可以用来指示主叫方地址、被叫方地址、重定向地址和请求的当前目的地址,分别置于SIP消息头部的From、To、Contact字段和Request-URL字段中。因此,SIP和H.323网络之间要实现互联互通,则IWF首先要实现对SIP和H.323网络之间的地址解析和映射,即IWF不仅要完成识别消息中所包含的地址类型,而且还要根据地址映射的规则将其变换为对端地址类型。
2.1.2 消息映射
SIP侧和H.323侧信令消息映射是IWF实现SIP和H.323互通功能的一项最关键技术。其中,SIP是采用文本方式进行编码的[5],而H.323协议则采用二进制方式进行编码。一般来说,消息映射包含着2个方面内容:①完成消息编码方式转换;②按照消息语义相同的规则进行映射。
2.1.3 能力协商
H.323协议采用H.245协议的TCS消息来描述主被叫双方媒体能力的协商,而SIP则采用会话描述协议(SDP)来描述主被叫双方媒体能力,其中SDP是作为SIP消息的消息体部分出现的。IWF在进行SIP和H.323协议映射过程中,应完成SIP网络侧和H.323网络侧的媒体编解码算法映射和媒体能力协商的功能。
2.2 协议互通过程
互通系统中底层包括SIP、H.323、SS7、MGCP等协议,IWF在此协议之上,实现不同协议的互通。本文主要研究前2个协议之间的互通。协议互通包括解析、映射、封装3个过程。底层协议实现解析(主叫方协议)和封装(被叫方协议)过程,映射过程由IWF实现。
2.2.1 解析
由发起端协议模块实现将主叫信息解析出来,保存为多种参数,比如主被叫IP地址、能力类别等,然后交给IWF (Inter Working Function)处理。
2.2.2 映射
每个业务的状态关系都有对应的状态机描述。根据发起端(主叫)的信息,IWF选择对应的状态机进行映射,并将状态分解成命令、参数,然后分别进行一对一映射、一对多映射、多对一映射等翻译,转换成被叫端协议的详细信息。这样就完成了映射的过程。
2.2.3 封装
被叫端协议根据IWF提交的详细参数,根据本身协议规则进行封装,并根据主叫提供的信息选择路由。IWF实现的核心过程就是消息之间的映射关系。
2.3 IWF的实现
IWF[7]主要用于协调、控制H.323协议栈和SIP协议栈的工作,对收到的消息进行翻译和转发。同时,它还负责实现SIP协议到H.323协议之间的地址翻译、消息映射及媒体能力交互这3方面的功能。IWF在启动后开始运行其工作线程,定时轮询其消息队列。消息队列里的消息来自H.323协议栈和SIP协议栈,它们将收到的消息进行解析后把解析的结果放置到IWF的消息队列。如果IWF的工作线程检测到消息的队列非空时,它会取出队列中的消息,进行适当操作,并将操作后的结果放置到对应协议栈的发送队列。
互通系统开始运行时最先启动的是IWF,由IWF初始化H.323协议栈和SIP协议栈,并开始运行其工作线程,该工作线程开始定时轮询IWF的消息队列。H.323协议栈和SIP协议栈被初始化后开始运行其监听线程和发送线程,监听来自各自网络的呼叫,发送线程发送协议栈中发送队列中的消息。如果H.323协议栈和SIP协议栈的监听线程收到一个来自本方网络的呼叫,它将把此呼叫连接交付给其新创的一个子线程去处理,然后继续监听相应端口。那个新创的子线程开始处理该呼叫连接,在接收到消息后调用本方的协议栈对该消息进行解析,并把解析的结果放置到IWF的消息队列中。如果IWF的工作线程在定时轮询到消息队列不为空时,生成或唤起一个子线程取出队列中的消息,进行翻译与映射并将结果放置到该消息另一方网络的发送队列中,发送线程读出需要发送的消息发送到目标服务器,如果该消息不是最终的释放呼叫消息,那么该IWF的子线程将不会被销毁而是被挂起,以供此呼叫下一消息到来的时候再唤起该子线程处理,而此子线程中还保存了该呼叫的一些信息。每个子线程都有一个超时保护器,以防止无效连接导致消耗系统资源的情况。这就是互通系统运作的基本流程。系统中各线程如图2所示。
3 互通测试
互通测试主要检测是否能够实现SIP网络与H.323网络的互通。根据国家标准«软交换设备总体技术要求》和《软交换设备测试方法》中对软交换中协议互通功能的测试项,分别对正常呼叫的建立流程、释放流程、遇忙流程、号码错误流程等进行了测试,设备达到了标准要求。
测试环境由5台电脑组成,第一台电脑运行Microsoft公司的Netmeeting作为H.323终端,IP地址为:222.23.96.249;第二台电脑运行OpenH323 GateKeeper作为H.323网守,IP地址为:222.23.96.49;第三台电脑运行IWF作为互通功能体,IP地址为:222.23.96.165;第四台电脑运行Interaction SIP Proxy作为SIP的代理服务器,IP地址为:222.23.96.149;第五台电脑运行支持SIP协议的multimedia PC Client作为SIP终端,IP地址为222.23.96.164。
由H.323终端发起的呼叫,完成了从H.323终端经由H.323模块进入IWF,经过IWF对别名地址进行判断并对呼叫进行路由选择,转入SIP模块,由SIP模块呼叫SIP终端的呼叫。相反方向亦然。从抓取的信令包分析,IWF能够正确地解析来自H.323网络和SIP网络的消息,并正确地对消息进行翻译和映射。H.323终端和SIP终端能够使用IWF建立连接进行互通。
测试结果表明,正常呼叫连接建立正确,两端话音清晰,振铃、回铃音、释放均正常。呼叫不成功时忙音、释放均正常。
通过测试,我们发现互通模块(IWF)能够很好地完成发现地址解析和映射、消息映射、终端媒体能力协商等协议互通中的关键问题。
摘要：在SIP网络出现之前,以IP网络为传输系统的H.323网络已得到广泛应用,因此,应用SIP网络时必须考虑SIP网络和H.323网络的互联问题。文章研究SIP网络与H.323网络互通的功能实体IWF(互通的功能实体称为IWF,即Inter Working Function互通功能体),经测试此方案是合理可行的。
关键词：会话初始协议,基于分组交换的多媒体通信系统,互通功能体,终端
参考文献
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SIP体系结构 篇7
目前构建Vo IP电话系统结构的信令协议主要有H.323协议和SIP协议, 二者完全平行, 互不兼容。H.323协议是为多媒体会议系统而提出的。该协议采用传统电信网络繁琐的信令概念, 非常庞大, 无论从实现技术手段, 是使用和管理方法上都十分复杂。而SIP协议则是以现有的Internet协议为基础来构架IP电话业务网的应用层协议。它将网络设备的复杂性推向网络边缘, 支持单播、多播通信、名称映射和重定向业务, 还支持类似呼叫转发、呼叫拒绝等电信业务的实现以及支持用户移动性。H.323相比, SIP更适用于智能用户终端, 使用更加灵活, 掌握更加容易。
这里提出了一种客户机-服务器模式的符合SIP协议规范的Vo IP电话系统设计实现方案。该系统具有以下特点:
1. 采用IP—IP通信模式;
2. 电话终端设备直接与用户机USB接口相连, 可方便地实现与被叫者的文本、语音等数据的可靠传输;
3. 包含完整的用户数据管理系统和网络通话管理控制系统;
4. 提供较高的Qo S。
该系统充分利用SIP协议, 提供了诸多增值服务, 使得系统除具备普通电话的功能和业务外, 还可以提供自主设置留言、来电过滤、跟踪呼叫等多种功能, 适用于大中型企业集团或单位内部使用。
(二) SIP协议概述
总体来说, SIP协议支持多媒体通信中以下几个方面的功能:
1. 用户定位确定通信中终端的位置;
2. 用户可用性确定被叫方是否愿意参与通信;
3. 性能协商确定通信中所用媒体及媒体参数;
4. 会话建立呼叫双方会话参数的建立;
5. 会话管理包括会话转移和中止、会话参数变更、调用新业务等内容。
SIP协议是一个客户服务器协议, 用于发起和管理用户问的会话。SIP终端系统称为用户代理, 即u A (User Agent) , 含用户代理客户机UAC (User Agent C1ient) 和用户代理服务器UAS (User Agent sever) 两部分。中间单元称为代理服务器。它的消息分为两大类:从客户端到服务器的请求 (Request) 和从服务器到客户端的响应 (Response) 。无论请求消息还是响应消息都是由起始行 (Start-Line) 、消息头部 (Message-Header) 和可选的消息体 (Message-Body) 构成。请求消息按请求行 (起始行) 可分为:Register, 用于登记联系信息;Invite, 用于邀请用户加入会话;ACK, 用于对请求成功后作出的确认;Cancel, 用于取消未完成的请求;Bye, 会话结束;0pions, 用于询问服务器的性能。响应消息按状态行 (起始行) 巾的状态码 (3位) , 可分为:1XX, 暂时响应;2XX, 成功响应;3XX, 重定向响应;4XX, 客户端出错;5XX, 服务器出错;6XX, 全局故障。
SIP协议支持3种呼叫方式:用户代理客户机 (UAC) 向对方用户代理服务器 (UAS) 直接呼叫;由代理服务器代表用户代理向客户服务器发起代理呼叫 (图1) ;由用户代理客户机在重定向服务器的辅助下进行重定向呼叫 (图2) 。呼叫方式2需要代理服务器转发用户的呼叫信令, 因而加大了信息处理量。为了有效地将网络设备的压力推向网络边缘, 呼叫信令3只指明目的地的方向, 不保留每一呼叫状态, 从而为组建大规模的IP网奠定基础。
(三) 系统设计方案
这里给出的符合SIP协议规范的IP电话系统设计方案, 采用客户机—服务器模式, 主要由基于USB接口的IP电话终端设备、计算机网络终端 (内含SIP用户代理) 、局域网 (或Internet网络) 、SIP网络服务器等组成。其系统结构示意图见图3。整个系统布局分为若干域, 每个子公司或部门为一个域, 每个域内有多个终端用户, 并由一服务器管理控制。
1. 系统基本工作流程
(1) 用户注册
用户开机上线后, 通过用户代理客户机自动向其所在域的服务器端发送注册信息;该服务器的SIP注册服务模块接收注册信息后, 要先对客户端进行身份验证, 确认其合法后再对该用户的状态信息、IP地址信息等进行更新。
(2) 会话建立
在本系统设计方案中采用代理呼叫和重定向呼叫相结合的方式进行会话建立。即同一域内客户之间采用代理呼叫方式, 域之间采用重定向呼叫方式。假设1域的用户A准备要与用户B建立一次通话时, A首先通过其用户代理客户机将呼叫请求传至其所在域的代理服务器1, 服务器1首先判断B是否也属于该服务器所管理的域。
1) 如果B和A同属1域, 则通过该域服务器进一步查找B的有关信息, 进行精确定位, 服务器1判定B是否为可接通状态, 如可以则将A的呼叫请求直接转发给B, 否则向A返回拒绝信息。
2) 如果B不在1域, 而在其它域 (如2域) , 则代理服务器1将请求信息转发至2域的重定向服务器2, 重定向服务器2对B进行精确定位, 并判定B是否为可接通状态, 如可接通则将B的精确地址信息传送给代理服务器1, 代理服务器1将A的呼叫请求传送给B;否则向代理服务器1返回不可接通信息, 代理服务器1冉向A返回拒绝信息。
(3) 通话过程
如果A和B之问的通信链路建立成功, 则他们之间直接进行通信直至会话结束, 通话结束时向代理服务器发送会话结束请求。
2. 服务器端设计
本系统中每个域都由一服务器负责管理和控制, 其相当于该域中的智能集线器, 即网守 (Gatekeeper) 。每个网络服务器主要分4个功能模块:代理服务模块、重定向模块、注册服务模块和增值业务模块。
(1) SIP代理服务模块SIP代理服务模块接收到UAC呼叫请求后, 通过对呼叫ID的解析确定被叫方所任域, 然后将请求转发至下一跳服务器或UAS。
(2) SIP重定向服务模块
SIP重定向模块收到清求, 完成地址解析, 将被叫方的地址信息返回给呼叫方, 让呼叫方直接向下一跳发送请求。
(3) SIP注册服务模块
SIP注册服务模块用于为新用户分配ID号, 以及用户登陆注册后地址等信息的更新, 同时提供定位服务。
3. 客户端设计
客户端主要分为用户代理模块和语音模块两个模块。SIP用户代理模块 (u A) 又分为用户代理客户机 (UAC) 模块和用户代理服务器 (UAS) 模块。其中UAC向其它客户或服务器发起呼叫, UAS负责响应其它客户或服务器的呼叫。语音模块包括音频数据的采集/播放、A/D转换、编/解码、收/发等子模块。其中数据采集/播放和A/D互转模块由数字电话机终端设备实现。本系统的终端设备为特别设计的一款基于USB接口的数字电话机。它采用以MCU为控制中心的体系结构, 具有拨号、语音采集播放和A/D互转等功能。其中语音采样速率为8k Hz, 样本精度为8bit。数据编/解码模块、收/发模块都由客户端上层应用软件实现。这样不仅可以减小下位机的负载, 降低设备成本, 并且可以在不需改变系统硬件设备的条件下, 完成整个IP电话系统的配置更改或系统扩展。在选择话音编码方式时, 综合考虑带宽、编码迟延、应用需求等因素采用G.711编码技术。
4. 系统协议结构
由于SIP不是垂直通信系统, 不能独立提供业务, 它必须与其他协议共同使用来建立一个完整的多媒体体系结构。本设计方案采用的协议结构如图4。在应用层, SIP协议主要用于会话建立、管理和性能协商等, 由于SIP协议本身提供了可靠的确认机制, 故在传输层选用UDP协议来支持信令的传输。实时流协议 (RTSP) 用于控制“一点到多点”的多媒体数据流。
为了保证较高的系统服务质量Qo S, 系统采用了资源预留协议 (RSVP) 和实时传输控制协议 (RTCP) 。前者规定了IP网络的资源保护技术, 可将资源预留给一个 (或多个) 给定的会话, 并且该会话优先于任何试图参与双方之问的其它媒介交换;后者用来检测并潜在地解决发送问题, 从而监控会话质量和检测网络问题达到对Qo S的监控。
实时传输协议 (RTP) 用于完成端到端的话音数据的实时传输业务。由于基于SIP协议的IP电话系统得到了端到端的Qo S支持后, 使用UDP协议, 在网络负荷较重时, 可以避免在超时连接时导致呼叫建立时延的增加。因此本方案在传输层选用UDP来传送语音信息。这里以将RTP看作是在UDP协议上运行应用服务, 构成支持实时数据传递所需的传输功能的不同部分。在RTP报头中包含有效负载格式、序列号、时问戳以及传送监视等信息, 其格式如图5所示。由于RTP数据单元是用UDP分组来承载, 为了尽量减少时延, 话音净荷通常都很短。IP、UDP和RTP报头都按最小长度计算。在此方式中将多路话音插入话音数据段中, 有助于提高传输效率。
(四) 小结
本文提出的基于SIP协议的Vol P电话系统设计具有投资小、成本低、方便实用, 可靠性强、安全性好等优点。该系统建立在通用的计算机网络上, 可在局域网或Internet上使用, 对用户无特殊要求;另外还可扩展成融文本、视频会议于一体的网络交互式多媒体系统;由于终端较多地借助了PC资源, 所以系统具备了较高的智能性;系统设计规范, 管理模块集中化, 不仅降低了成本, 而且更便于系统的操作和维护。由于该系统秉承厂TCP/UDP协议族的简单性, 绝大多数功能通过软件实现, 进行简单的改进, 即可以满足不同的应用和需要。
摘要：对SIP协议的网络元素、消息机制以及它对多媒体通信的支持等做了概要介绍, 在此基础上给出了一种基于SIP协议规范的IP电话系统的设计方案, 并介绍了该系统的工作流程、协议实现, 探讨了其QoS保证及安全机制等技术。该系统具有广泛的适用性、良好的可扩展性和较高的智能性等优点, 且易于操作和维护。