直立锁边金属屋面系统抗风掀能力分析
直立锁边金属屋面系统抗风掀能力分析
摘要：以深圳某车站金属屋面工程实例为背景，通过计算和试验手段，对拟定
的直立锁边金屋面系统的抗风掀性能进行测试，并将试验结果与设计值进行比较，结果表明直立锁边金属屋面系统中，抗风夹对系统的咬合力起关键作用，对系统
的抗风掀性能起关键作用。
关键词：直立锁边；金属屋面系统；抗风掀性能；试验研究；数值分析
金属屋面系统是以具有自防腐能力、高强、轻质、耐久的钛锌、铜、镀铝锌
彩板等金属薄板及铝镁锰合金、不锈钢薄板作为面板，配以保温、隔热、防火、
吸声等材料，组装的建筑屋面系统。
近三十年，由于其质轻，美观及施工速度快
等优点，在我国建筑工程中得到了广泛的应用。
其按照系统形式可分为：直立锁边系统、平锁扣式系统、古典式扣盖系统、
压型板系统、平面板条系统、单元板块式系统等。
金属屋面系统在设计时应主要从建筑和结构两个方面来考虑其性能，建筑方
面应结合绿色环保的概念考虑正常使用时应需要满足的功能，如防水、防火、防雷、耐久性、声学性能以及热工性能等。
结构设计应首先满足安全的要求，各构
配件必须具有相应的承载力，为满足抗风所需要的必要的加强措施，需要在系统
中加入相应的附属装置。
一、直立锁边金属屋面系统
直立锁边金属屋面系统是通过带肋的金属板互相咬合，从而达到防水目的的
一种新型、先进的屋面系统。
其主要结构形式是：首先将T型固定支座（一般为
铝合金材质）固定在主结构檩条上，再将屋面金属板扣在固定座的梅花头上，最
后用电动直立锁边机将屋面板的搭接扣边咬合在一起。
因支承的办法是隐藏在面
板之下，在屋面上看不见任何穿孔，因而防水性能很好。
屋面板块与结构基层的
连接办法是采用铝合金固定支座与板块的直立锁咬合形成密合的连接。
固定支座
仅限制屋面板在板宽方向和上下方向的移动，并不限制屋面板沿板长方向的移动，因此屋面板在温度变化时能够在固定座上沿板的长向自由伸缩，不会产生温度应力，这样便有效解决了其他板型难以克服的温度变形问题，保证了屋面性能的可
靠性。
工程实践中屋面板与支座的咬合连接经常在设计计算中受到忽视，由此在负
风压工况下对屋面出现破坏的状况。
本文结合某直立锁边金属屋面分析其抗风掀
性能及加强措施。
二、某车站雨棚金属屋面概况
深圳某车站雨棚分为（站房）南北两部分，单侧东西垂直股道方向长274m、南北顺股道方向130m，屋盖呈连续波浪型，屋盖高约18m。
屋盖结构构成示意可见下图1。
图1 屋盖结构构成示意
上方屋面板结构由龙骨、钢承板、铝镁锰板构成。
由图1可看到，主体钢结
构上设置屋面板龙骨（方钢60x60x3mm），龙骨与主体钢结构焊接；上覆1.0mm 厚钢承板，型号为YX75-305-915镀铝锌压型钢板，钢承板与龙骨通过螺钉连接，
钢承板上方覆盖1.0mm厚铝镁锰板YS-600-65，连接固定件为铝支座脚码、灯笼
铆钉连接。
1、设计荷载及组合
1.1 风荷载计算取值如下表1
表1 风荷载取值
2.25（檐口） -
1.2 设计组合
承载力（强度）验算时采用以下组合：
风吸：1.4风
风压：1.2恒+1.4风+1.4x0.7活
正常使用工作状态变形验算时采用以下组合：
风吸：1.0风
风压：1.0恒+1.0风+0.7活
注：计算复核时考虑结构重要性提高系数
2、屋面板结构计算
2.1 YS-600-65铝镁锰板
2.2铝镁锰板连接及紧固件
铝镁锰板通过两侧的直立锁边与T码360度咬合，锁边的咬合承载力应由试验或现场实测值确定。
直立锁边处每隔0.915m处设有1个T码，考虑板宽600mm，即每间隔
0.6x0.915m的范围内有1个T码，0.6x0.915m范围内风吸力
1.1x1.4x
2.48x0.6x0.915=2.09kN，另考虑1.2的富余系数，即需要每个T码或没0.915m直立锁边需提供的承载力应不小于2.09x1.2=2.5 kN。
图5 钢承板跨度示意
钢承板通过每波谷2颗直径4.8mm的螺钉与龙骨连接，龙骨60x60x3mm，螺钉入龙骨大于3.0mm，取1m板带，共有6颗螺钉，结合钢承板跨度3.5m，即每1.0x3.5m范围内有6颗螺钉，风吸工况每颗螺钉受力为：
1.1x1.4x
2.48x1.0x
3.5/6=2.22KN，经计算，每颗螺钉的承载能力为2.32KN，受力
2.22KN<承载能力2.32KN，满足要求。
以上的金属屋面结构计算可知：铝镁锰板通过两侧的直立锁边与T码360度咬合，锁边的咬合承载力应由试验或现场实测值确定，直立锁边与T码360度咬合承载力是风吸工况下金属屋面系统安全的关键。
三、抗风掀试验状况
本车站直立锁边金属屋面系统按实际施工情况进行了抗风掀试验，试验的具体情况如下：
从以上的两次试验结果比较可以得出：本车站雨棚屋面直立锁边金属屋面系统的抗风掀
能力，在每个T夹处附加铝合金抗风夹的情况下，抗风承载力P=-1500Pa，小于设计值，不
能满足要求。
如果不加抗风夹，更不能满足结构安全要求。
本项目采用加钢质抗风夹的形式，满足设计要求。
说明抗风夹对此类直立锁边金属屋面
系统的搞风掀能力起到十分重要的作用。
四、结语
住建部现行标准《采光顶与金属屋面技术规程》JGJ255-2012中第6.6.5条压型金属板和
T形支座的受压和受拉连接强度应进行验算，必要时可按试验确定。
但《规程》中并没有给
出进行验算压型金属板和T形支座的受压和受拉连接强度的方法，本文的设计计算中，锁边
的咬合承载力亦是由试验或现场实测值确定。
在工程实践中，设计施工人员可能没有充分考
虑金属屋面受向上风吸工况对直立锁边金属屋面的影响和破坏，由此直立锁边金属屋面系统
局部被强风掀翻的情况已在各地发生多起，不但是可能在已建成投入使用的工程存有潜在危险，而且成了此类金属屋面系统在工程中进一步应用的隐患。
提高直立锁边金属屋面系统抗风掀能力，防止局部掀翻的有效对策是多方面的，对已建
工程可在风吸力大的局部屋面增设加强夹的做法是一个行之有效并且投入不多的办法；对待
建工程，可改进板型、选用新型固定座、加强连接及固定能力等有效的方法，提高直立锁边
金属屋面系统及其零配件系统的抗风吸力强度、不仅计算要进行，更有必要通过试验得出相
应参数，而且还要通过施工工艺改进，真正实现抗风强度提高，以保证金属屋面的安全可靠。
参考文献
【1】某车站金属屋面整改方案2012年6月
【2】某航站楼顶部昨被大风掀开．北京青年报，2011．11．
【3】 GB 50429-2007，《铝合金结构设计规范》
【4】 GB 50576-2010，《铝合金结构工程施工质量验收规范》
【5】 GB 50018-2002，《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
【6】 JGJ 255-2012，《采光顶与金属屋面技术规程》
【7】检测报告：《某车站金属屋面系统抗风承载力测试检测报告》
卓思建筑应用科技顾问（珠海）有限公司，2012．8．。
直立锁缝金属屋面抗风揭对比试验与加固方案优化
直立锁缝金属屋面抗风揭对比试验与加固方案优化许秋华;万恬【摘要】阐述了直立锁缝金属屋面系统抗风揭原理,结合南昌昌北机场直立锁缝金属屋面风揭破坏,明确风压的基本要求与加强措施,并开展直立锁缝屋面板抗风揭对比试验,对复杂受力状态的直立锁缝屋面板系统各关键组成部分在模拟极端暴风工况下的抗风揭能力进行了初步测试分析,依据直立锁缝屋面系统失效对比试验,提出了直立锁缝屋面系统抗风揭能力关键措施,尤其是对机械冷弯成型的锁缝与附加锁夹后的极限能力作出量化对比及分析,确定加强设计和附加锁夹加固间距的优化方案.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2018(045)011【总页数】6页(P146-151)【关键词】直立锁缝金属屋面;抗风揭对比试验;加固方案优化【作者】许秋华;万恬【作者单位】南昌大学建筑工程学院,江西南昌 330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌 330031【正文语种】中文【中图分类】TU56+4.70 引言直立锁缝金属屋面系统作为一种新型的屋面系统，其典型的结构做法为：将固定支座用自攻螺栓固定在主结构的檩条上，再将金属屋面板通过不同角度扣在固定支座上，最后用电动锁边机将相邻屋面板直立预留的自然搭扣边咬合在一起（见图1）。
图1 直立锁缝金属屋面系统剖面示意直立锁缝式金属屋面系统的核心构成，是基于直立锁边咬合设计的特殊金属屋面板形，主要适用于大跨度自支承式密合安装屋面板体系；在屋面板上无任何穿孔，因其支承部分隐藏在面板之下；而屋面板块间的连接又是采用板块与板块的直立锁边咬合形成密合连接，板块的咬合过程完全由机械自动完成，咬合边与支座形成的可伸缩滑动的连接方式，并不限制屋面板在板长方向的自由度，可解决因热胀冷缩所产生的板块附加应力以及防止了温度形变；现场加工可制作任意超长尺寸的屋面板块，避免了因纵向接缝而出现的渗水隐患；同时屋面系统完整齐全的附件供应可满足各种建筑屋面造型的要求。
直立锁缝金属屋面系统正因为上述优异的防水密闭性能、轻质的属性和良好的释放屋面结构温度、防止形变的能力，以及特别能适应起伏多变的建筑屋面造型的优势，在国内大跨度公共建筑，如机场、车站、体育场馆、文化建筑中得到了越来越广泛的应用[1-3]。
直立锁边金属屋面的抗风性能研究
式来 加强金 属屋面 系统 的抗 风性能 。
３ 直立锁边金属屋面加固与管控措施
３ ． １ 连接支座 加强措施 ３ ． １ ． １ 薄弱部位加强措 施
通 过 对 以往破 坏 案例 的 分析 ，可发 现直 立 锁边 金属 屋
面 的抗风 性 能 的薄 弱部 位 为屋 脊 、檐 口、天 沟边 、天 窗边 等收 头部 位 与形 状 突 变部位 ，设计 时 需考 虑 这 些部位 覆 盖 严 密 不吃 风 ，且 覆 盖 或加塞 配 件 连接 稳 固。 因 此屋 脊 、檐
直立锁 边 金属屋 面 的抗 风性 能研 究
常 波 。 梅献忠 钱 昀 杨 庭。
１ ． 同济大学 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ；２ ． 浙江省建工集团有限责任公司 杭州 ３ １ ０ ０ １ ２ ；３ ． 中南建筑设计院股份有限公 司 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ １
摘要 ：直立锁边金属屋面在大型公共建筑 中被越来越广 泛采 用 ，然而其抗 风性能弱 的问题却 日益暴露 出来 ，特别是在 台风等恶劣天气的情况下屋面易被掀翻。 以此 为背景 ，介绍 了在我国南方地区工程 中，对直 立锁边铝 镁锰 金属屋面 系 统 采取 的加 固措施 ，并采用 了风揭试验进行验证 ，其结果可为相关工程提供理论借鉴。 关键词 ：直立锁边 金属屋面 抗风性能 加强措施 风揭试验 文章编号：１ ０ ０ ４ — １ ０ ０ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ６ — ０ ７ ０ １ — ０ ２ 中图分类号 ：Ｔ Ｕ ３ ３ ９ 文献标识码：Ｂ
Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７１
１ ． Ｔ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ９ ２ ； ２ ． Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ． Ｌ ｔ ｄ ． Ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ １ ２
直立锁缝金属屋面抗风揭对比试验与加固方案优化
一 ａｕｌｉ—ｗｉｎｄ ＶＰｒｔｉｃａｌ ｗｈｉｐｓｉｉｔ（ ｈ ｎｌｅｔａｌ ｒｏｏｆｉｎｇ ｈｏａｎ１．Ｔｈｅ Ｉ）ｒｅｌｉｍｉｎａＩｙ ｔｅｓｔ ａｎｄ ａｎａ１ｙｓｉｓ ‘）ｆ ｔｈｅ ｋｒｖ （‘ＯＩｎｐｏｌｌ（·Ｉｌｌｓ ‘ｌｆ’ｔｉｌｌ·… ｔｉｔ ａｌ ｗｈｉＩ）一
．
＇『 ｓｌｉｔ（‘ｈ ｒｏ＜ｄｈｌｇ ｂｏａｌ’ｔＩ ｓｖｓＩＰｎ１ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｉｒ（ ｓ ｓｔａｔｅｓ ｔｉｌｌ（Ｊｉｌｌ ｓｉｍｕｌａｔｔ ｄ ｅＸｉｌｅｎｌｅ ｓｔ０１７１１ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｈａｓ Ｉ）ｅｅｌｌ Ｉ Ｏｌｌｌｔｌｔ（‘ｆＩ－ＩＩ． Ｉ－ｔ－ｎｒｄｉｎｇ ｆｌ’ ．｜Ｉ ｔｉｌｅ ｆａｉｈｕ’ｒ ‘‘ｏｎｉｌｉａｒａｌｉｖ（ ｌｅｓｔ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｗｈｉｔ）ｓｔｉｔ（’ｈ ｉ＇，）（）ｆｉｌｉｇ １）ｏａＭ ｓｙｓｔｅｎ１．ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｔｉｌｅ ｖｅｒｉｉ（。ａｌ ｗｈｉｐｓｔｉｔ￣－ｈ ｍｔｌｆｉｎｇ ］）Ｏｉｌｌ‘ｌ ｓｙｓｉｅｎｌ ｉｓ
的＂｝／ｔＩｘ／，揭 能 Ｊ进 行 Ｊ， 步 测 试 分 析 ，依 捌 （●。锁 缝 ｈ＇￣ｒ／系统 火效 对 比试 验 ，捉 川ｔ ｌ『 锁 缝 腾 面 系 统 抗 风 揭 能 Ｊ） 键 ｝“施 ，，ｌｃ＝ｉ
简析直立锁边金属屋面系统
简析直立锁边金属屋面系统引言：随着我国高速铁路建设的飞速发展，直立锁边金属屋面系统广泛应用在高速铁路站房，如广州南站、深圳北站等。
为了满足屋面系统防水、抗风、耐久、保温等性能的要求，以便于我们日常的维护，首先要了解其工作的特点和原理。
1 直立锁边金属屋面系统的主要特点1.1适用性强直立锁边金属屋面系统的底板及面板采用现场压制成型，生产方便快捷，不受运输条件的限制，可以现场根据需要生产各种长度的屋面板，屋面板在长度方向上不需搭接缝，金屋面板能压成各种形状，不仅能压成直线、折线、弧线，还能压成各种扇形板，故可实现平屋面、坡屋面到球形屋面、双曲屋面等形式，从而满足建筑师的设计要求。
1.2可靠的防水性金属屋面板采用铝合金固定支座与屋面板咬合，固定支座用螺钉固定在檩条上，屋面板扣在固定支座的梅花头，而不是用钉直接穿过屋面板固定，金属屋面板没有钉洞，具有良好完整性和防水性。
1.3 抗风压性能好屋面所承受的荷载，通过受力杆件全部传至金属屋面板系统上。
由于其特殊的固定方式，避免了一般的螺钉固定系统在遭遇大风时，因反复受正负风压而在钉孔产生的应力集中。
此系统经实验证明，在7 kPa 的反复受荷实验测试中试件无损坏，系统单肋单点在 1.5 kN 的模拟集中风荷载力的作用下仍处于弹性变形，未发生破损。
1.4 抗变形能力好采用直立锁边固定方式，固定支座只限制屋面板在板宽方向的移动，并不限制屋面板沿板长方向的移动，因此屋面板在温度变化时能够在固定座上自由伸缩，不会产生温度应力，有效解决了其他板型难以克服的温度变形问题，保证了屋面性能的可靠性。
1.5 抗腐蚀性、耐久性好铝合金与空气中的氧发生化学反应时会在表面产生一层致密的氧化膜从而保护金属，同时在金属面板受到破坏时可以自动形成氧化膜复原创伤面，防止进一步的腐蚀。
镀铝锌板一般有15年的使用寿命，铝镁锰板具有40 年以上的生命期。
1.6保温性能好保温材料采用100mm厚玻璃纤维保温棉（16kg/m3），属A级不燃性材料，防火、防潮、防霉变性能好。
高铁站房直立锁边金属屋面抗风试验与施工技术应用
高铁站房直立锁边金属屋面抗风试验与施工技术应用摘要:近年来，轻便、大跨、强度高、防水性能好的直立锁边金属屋面系统越来越多地应用于机场、火车站和体育场馆，但由于缺乏相应设计和施工标准，其抗风承载力不足的弊端也逐渐体现出来。
本文通过对青岛西站站房进行1/200缩尺比的刚性模型测压风洞试验，获得其屋盖上下表面的风压系数和极值压力。
通过分析站房屋盖的风压特性，并结合青岛西站的特点，对传统“直立锁边金属屋面”施工工艺和方法进行了优化改进。
关键词:直立锁边；金属屋面系统；风洞试验；风压特性；施工技术引言近些年，由于直立锁边金属屋面系统不但防水性能优越，施工方便，抗变形能力强，并且其可以根据建筑物屋面形式的不同，采用多种弧线，甚至是扇形板面；就板长而言，也可以根据施工需要现场制作，从而大大地减少了运输成本。
因此该屋面系统在国内外很多会议和会展中心，火车客运站台，市政和文化设施，博物馆，体育馆等大型建筑都获得了广泛的应用[1~2]。
然而，随着直立锁边金属屋面系统广泛使用，在恶劣风环境下，常发生金属屋面被风掀开的事件[3~6]。
此类事故的不断发生，不仅严重威胁到人民的生命安全，也阻碍了金属面板在工程中的进一步应用。
因此，针对提高金属屋面板的抗风揭性能的进一步研究以及对现有直立锁边金属屋面施工技术的改进显得尤为重要。
通过分析事故原因，发现直立锁边金属屋面系统的抗风揭性能差异性主要与以下几方面有关：①设计方面，现行规范对金属屋面的抗风设计校核方法没有完全统一，且各承包单位计算校核依据也不尽相同；②施工方面，金属屋面板与支座连接受力复杂，各施工单位工艺存在差异；③材料方面，板材数量种类繁杂，不同板材的力学性能差异较大[7]。
由金属屋盖风揭事故以及对其的研究[8~11]可以证实直立锁边金属屋面系统由于结构跨度大、质量轻、板材薄、系统复杂等特点导致整个屋面系统刚度较低且板间直立锁边机械咬合强度难以保障。
本文通过对青岛西站站房进行1/200 缩尺比的刚性模型测压风洞试验，获得其屋盖上下表面的风压系数和极值压力，找到屋面的最不利位置，优化现有的屋面构造做法及施工工艺，并成功应用于青岛西站站房屋面工程，很好地解决了屋面抗风揭不足、屋面板安装困难、屋面漏渗水等问题，可为今后工程设计与施工提供参考。
规范条文轻钢屋面抗风掀要求及分析
规范条文轻钢屋面抗风掀要求及分析应注意的几本规范：《压型金属板工程应用技术规范》GB50896-2013《采光顶与金属屋面技术规程》JGJ255-2012《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2020《建筑结构荷载规范》 GB50009-2012《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015节选姜仁老师在《采光顶与金属屋面技术规程》关键点解析的文章中，对金属屋面内容的分析和总结如下：有关金属压型板屋面：性能：试验：构造：首都机场T3航站楼金属屋面曾三次被风掀起，针对这个问题，龙文志老师也曾经对提高金属屋面抗风力技术进行了深入的探讨，以下节选部分内容：北京首都机场T3航站楼是迄今为止世界上最大的单体航站楼，承担着首都机场60％的旅客吞吐量。
作为一个投资270亿的超大项目，得到了各方的关注。
其金属屋面两年三次被风揭掀顶，虽未对机场安全运行造成重大影响，但无疑是一个安全隐患。
这边列举些金属屋面风损后的加固案例：提高金属屋面抗风性技术建议：屋面结构的设计一般仅考虑自重、雪载、施工荷载，而风的作用常被忽略，认为风荷载的影响不大或风引起的吸力对屋面结构无害。
实地调查结果表明，在风作用下屋面整体被破坏的例子并不多见，但其局部表面饰物脱落或屋面局部被掀开以致整个屋面遭受风荷载破坏的例子却时有发生。
提高金属屋面的抗风性，要从技术以及设计、材料、施工、管理、维护多方面着手。
1. 制定并实施工程设计及施工资质等级标准。
此外，设计院往往对钢结构主体结构的设计比较注重，在采用金属屋墙面系统时对围护结构的设计深度和广度不够，有些工程盲目照搬国外、境外公司技术，但金属屋面系统尚需二次深化设计，应考虑风荷载、雪荷载以及厂家板型截面惯性矩和安装技术等要求，并给出详细的与钢结构主体结构细部的连接节点。
工程施工往往由总包负责，而总包单位一般缺乏对金属屋墙面系统施工的技术实力，深化设计考虑不周，从而埋下风揭破坏隐患。
直立锁边金属屋面抗风揭性能研究
直立锁边金属屋面抗风揭性能研究直立锁边金属屋面是金属屋面系统中应用最为广泛的一种,它具有自重轻、强度高、防水性能和抵御温度应力性能优异等优点,在大跨度屋面系统中经常采用。
近年来,直立锁边金属屋面因其抗风揭性能问题导致工程事故频发,但截至目前还没有给出直立锁边金属屋面抗风揭性能明确设计方法与计算规定的相关参考文献和规范。
因此,本文针对直立锁边金属屋面的抗风揭性能,从试验、有限元模拟和设计方法三个方面进行了系统性的研究,以期为实际工程提供参考和借鉴。
首先,本文通过查阅国内外相关参考文献和规范,对目前我国实际工程中直立锁边金属屋面存在的问题进行了分析,对国内外有关直立锁边金属屋面抗风揭性能的最新试验和模拟研究成果进行了总结,并对中国、欧洲和北美三个国家和地区的规范中有关直立锁边金属屋面的计算规定进行了对比,同时指出了其中存在的问题。
针对现有研究中存在的不足,本文进行了12组铝镁锰直立锁边金属屋面的抗风揭性能试验,获得了直立锁边金属屋面从开始加压直至破坏的全过程试验现象,分析了直立锁边金属屋面板在整个加压过程中的受力状况,得到了各组试验在整个过程中的荷载-应变曲线和部分过程中的荷载-位移曲线,研究了不同屋面板宽度、屋面板厚度、T形码间距、T形码长度以及咬合处有无初始间隙缺陷和有无抗风夹等参数对直立锁边金属屋面抗风揭性能的影响规律。
研究成果可为直立锁边金属屋面的抗风揭设计方法和性能评估提供依据。
在试验研究的基础上,本文利用通用有限元软件Abaqus的非线性分析功能,通过引入接触对等方法建立了8个考虑大变形效应的实体模型。
通过对有限元模拟结果的分析,揭示了直立锁边金属屋面在风揭荷载下的破坏全过程,提出了合理的判定破坏的准则,有限元计算结果与试验结果吻合良好。
基于试验研究和有限元模拟结果,本文提出了直立锁边金属屋面抗风揭性能的简化计算模型。
在简化计算模型和相关假定的基础上,通过破坏准则的合理转化和基于试验结果的拟合,推导得到了直立锁边金属屋面抗风揭极限风压计算公式,并给出了铝镁锰直立锁边金属屋面板的挠跨比限制条件。
铝合金屋面系统抗风揭性能试验研究及数值分析
表 $L抗风揭试验值与设计值对比
之 间 铺 设 一 层 厚 度 不 小 于 4/3[ UU 的 聚 乙 烯 薄
膜#然后"通过外部 锁 具 将 装 有 试 件 的 加 载 框 架 与
测试平台牢固连接"形成内部封闭的舱室% 试验 时"为模拟屋面承受负风压! 风吸力$ 的情况"采用
)+试件安装# N+测试仪器布置# -+跨中位移计位置# #+跨中应变片位置%
强力引风 机 将 空 气 引 入 试 验 台 内 部#随 着 外 部 空 气逐步充 入"试 验 台 内 的Байду номын сангаас气 膜 逐 渐 充 气)膨 胀"并
6
形成均布 压 强 直 接 作 用 在 整 个 屋 面 板 上"直 至 屋 面发生破坏"试验才宣告结束%
为验证该金属屋面系统在大同市体育中心屋面 工程中的适用性"所采用的屋面系统组件! 包括屋 面板)K型 支 座) 檩 条) 自 攻 钉 等 $ 以 及 所 用 施 工 器 械"均与该工程的实际做法相一致% 安装完成的试 件见图 3))图 3N% (&( L 试 验 方 法
本文以山 西 大 同 体 育 中 心 金 属 屋 面 工 程 为 背 景"通过试验手段"对传统铝合金屋面系统的抗风揭 性能进行测试 "并 采 用 有 限 元 法 对 该 屋 面 系 统 进 行 了数值模拟分析"获 得 的 试 验 和 分 析 结 果 可 为 相 关 的设计)施工环节提供参考%
$L工程概况 试验研究对象为大同市体育中心屋面工程"主
如图 3-)图 3# 所示"在 试 件 跨 中 布 置 了 8 个 位 移计 "以测得关键 点 位 在 负 风 压 作 用 下 的 竖 向 挠 度 值#在试件跨中屋面板表面波谷处纵向布置了 0 个 应变片)波峰处对称布置了 0 个纵向应变片#在相应 波谷位置沿板宽方向横向布置了 5 个应变片%
直立锁边金属屋面的抗风构造性能试验研究
陈 辉 （中铁 第 四勘 察 设 计 院集 团有 限公 司 ，武 汉 ４３００００）
摘 要 ：随 着 直 立 锁 边 金 属 屋 面 系统 在 大 型公 共 建 筑 中 的 广 泛 应 用 ，其 抗 风 揭 能 力 弱 的 问题 也 逐 渐 暴 露 出来 。 针 对金 属 屋 面 系统 风揭 破 坏 多发 于 直 立锁 边 处这 一 问题 ，提 出 了在 锁 边 与 固定 支座 处 增 设 螺栓 以提 高抗 风 承 载 力 的 新 型加 固措 施 ，并 进 行 了对 比试 验 和 有 限 元 分析 ，通 过 对 试 验 现 象 和破 坏模 式 的研 究 ，验 证 了新 型 加 固措 施 的 有 效 性 ，证 明 了该 措 施 可 以改 善 金 属 屋 面 的破 坏模 式 ，为直 立 锁 边 加 固提 出 了新 的 设 计 思路 。 关 键 词 ：金 属 屋 面 系统 ；直 立锁 边 ；抗 风 揭 ；二 次 加 固 ；对 比试 验 ＤｏＩ：１０．１３２０６／ｊ．ｇＪｇ２０１８０８００４
Ａ ＢＳＴＲＡ ＣＴ ：Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｓｅａｍ ｍｅｔａｌ ｒｏｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｌａｒｇｅ ｐｕｂｌｉｃ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｉｔｓ ｗｅａｋ ｗｉｎｄ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｅｘｐｏｓｅｄ． Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗｉｎｄ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ｍ ｅｔａｌ ｒｏｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｏｃｃｕｒｓ ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ ａｔ ｔｈｅ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｓｅａｍ ｅｄｇｅ， ａ ｎｅｗ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｗｉｎｄ—ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄｄｉｎｇ ｂｏｌｔｓ ａｔ ｔｈｅ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｓｅａｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ ｓｕｐｐｏｒｔ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅ ｗａｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ， ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｅｗ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｒｏｏｆ． Ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｎｅｗ ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａ ｆｏｒ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｓｅａｍ ｌｏｃｋｉｎｇ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ． ＫＥＹ Ｗ Ｏ ＲＤＳ：ｍ ｅｔａｌ ｒｏｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ；ｓｔａｎｄｉｎｇ ｓｅａｍ ；ｗｉｎｄ—ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ； ｓｅｃｏｎｄ—ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ； ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｔｅｓｔ
大型公共建筑直立锁边金属屋面抗风揭加固方法探析
【 摘 要 】 大型公共建筑直立锁边金属屋 面， 作 为屋 面顶板 在建筑使用过程 中存在屋 面板抗风揭 强度 不足 的缺 陷。 论 文主
要 以首都 国际机 场 ３ 号航站楼 的金 属屋面为 例进行 研究 ， 结合 河南省体育 中心、 武汉 天河机场和 某火车站等 ３ 个 大型公 共建 筑直立锁边金属屋 面局部 被风揪起 的实例， 分析 了直立锁边屋 面板及 其零 配件 系统 受风的 负压破 坏 的原 因 ， 并给 出
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