轻钢屋盖支撑系统中拉条及屋面板设计与施工技术探讨

轻钢屋盖支撑系统中拉条及屋面板设计
与施工技术探讨
【摘要】本文将轻钢屋盖支撑系统中拉条的设置对檩条的侧向支撑作用和屋
面板的设计与施工优化措施结合在一起，通过优化设计的手段和方法做一番剖析，旨在探讨钢结构屋盖系统的整体稳定性和施工的可靠性。

通过对轻钢屋盖支撑系
统中拉条和屋面板的设计与施工方面的总结，分析了出现问题的原因并给出了解
决问题的方法，实践证明安全可靠，可为类似工程提供参考。

更多还原【关键词】轻钢屋盖、支撑系统、拉条、屋面板
1.
引言
随着我国工业化的进程，各级园区的建设方兴未艾，钢结构工业厂房备受制
造企业的青睐。

对于轻钢结构，我国目前主要还是接受轻钢门式刚架结构体系，
我国现阶段的设计规程也是针对这一结构形式，同时积累了很丰富的施工经验。

围绕轻钢门式刚架的钢结构屋盖支撑系统及屋面板的设计与施工均不是简单的成
果应用，存在很大的理论探索空间。

因屋顶构件节点设计（拉条及屋面板节点）
关系到工业厂房的可靠性和适用性，是否达到外形美观和符合功能性要求等，因
此将屋盖支撑系统与屋面板设计有机结合起来作为技术研究，以便能更好的促进
其在钢结构设计与施工领域中的发展。

1.
工程概况
南通松澜新建厂房项目位于江苏省南通市苏通科技产业园区，总建筑面积83767.2㎡。

由9个车间及附属工程组成，其中钢结构单体有6栋，各单体的设
计情况基本相同，单体建筑面积1.58万㎡，均为单层钢结构门式刚架厂房，跨
度24m，柱距9m，地上结构高度为12m，屋面采用轻型屋面。

1.
轻钢屋盖支撑系统及屋面板的设计情况
屋盖支撑为屋面主要结构构件组成一个空间构架的管状或其他轻钢结构拉条
形状的连接构件。

本工程屋盖支撑系统设计为有檩体系，檩条采用冷弯薄壁Z型
连续型，规格为Z250×75×20×2.5，强度Q345B。

靠边墙角部位、梁与柱之间、梁与檩、柱与檩之间设置隅撑，规格L56×5，强度Q235B。

在檐口和屋脊位置设
置斜拉条和撑杆，斜拉条规格为Φ12，撑杆规格为Φ32×2.5，强度均为Q235B，其他部位檩条之间设置单拉条，规格Φ12，强度Q235B。

屋面板设计为金属面岩
棉夹芯板，0.5mm厚彩钢板+100mm厚岩棉+0.4mm厚彩钢板。

1.
轻钢屋盖支撑系统及屋面板施工存在的问题
图纸是施工的依据，钢结构设计图纸往往会存在一个二次深化的过程，因此
施工单位专业技术人员对图纸进行会审，检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”，力争把问题解决在施工之前，减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。

经计算，在1.0荷载+1.4风载（吸力）组合下，设置一道拉条整体稳定系数：фb=0.157，檩条稳定性（N/mm2）：fstabw=1123.229＞305.000，风吸力作用下
檩条的整体稳定性不满足要求。

而在檩条系统中，拉条可以视作檩条的侧向支撑点，减小了檩条的平面外的
计算长度，提高檩条的侧向刚度和整体稳定性。

因此，拉条的合理设计至关重要，能保证檩条系统对屋面结构的整体安全。

檩条和拉条施工过程中，在风的吸力下(风荷载大于屋面恒、活载的情况)，
檩条的下翼缘受压，在施工节点荷载加上檩条自身的挠度等各种因素，檩条上翼
缘受压，给安装带来很多不便，同时发现檩条上翼缘侧向失稳现象。

对于风吸力下檩条下翼缘失稳问题，通常规范是简单的不允许失稳。

对拉条
的设置并没有给出明确的界定，因此向设计院提出了此类问题，在设计院查看现
场后，先是要求从屋脊向檐口方向反向尝试上拉条，但施工后效果不佳，随后对
屋面檩条之间设置双拉条，发现可以调整部分变形。

图纸中屋面板为金属面岩棉夹芯板0.5mm厚彩钢板+100mm厚岩棉+0.4mm厚
彩钢板，由于岩棉过厚在后续屋面板安装过程中无法将自攻钉固定牢，存在漏水
隐患。

同时金属屋面板是在工厂中按照要求压制成型后运至施工现场先进行堆放，再将其吊装至屋顶进行安装。

按此方法施工，彩钢板屋面材料在运输及吊装安装
过程中存在表面漆膜被破坏、卷边、渗漏等问题，从而影响彩钢板屋面的施工质
量及耐久性，同时增加了一些不必要的成本开支。

1.
轻钢屋盖支撑系统及屋面板施工优化措施
针对檩条施工过程中侧向失稳现象，设计院表示为保证屋面体系的整体稳定性，拉条、撑杆、斜拉条由斜拉体系改为双层拉条体系。

节点做法如下：
檩条间设置单拉条优化为双拉条的好处为：
①拉条在檩条系统中工程量只占很小的一部分，因而作用容易被忽略，但实
际上拉条在Z型檩条受力中起到很重要的作用，拉条设计不当对檩条受力会有很
大影响。

②拉条的第一个作用是减小檩条弱向弯矩，弯矩的大小与跨度的平方成正比，加一道拉条檩条弱向弯矩可减小到1/4，加二道拉条可减小到1/9，效果非常明显。

当然，这需要有斜拉条共同受力才能起到作用，檩条跨中拉条的受力可通过
斜拉条传到檩托上从而起到拉接作用。

③拉条还有一个很重要的作用就是保证檩条受压翼缘的稳定性．檩条受弯时
一边翼缘受拉，另一边翼缘受压，受压翼缘会存在失稳的问题．檩条上翼缘与屋
面板相连，屋面板因考虑释放钢板热胀冷缩的变形不利影响通常都是采用可滑动
支座，因此不能考虑屋面板对檩条上翼缘的稳定作用，只能依靠拉条，下翼缘的
稳定保证拉条的作用更是责无旁怠。

因轻钢屋面自重很轻，在同一截面处，在活
载作用和风载作用下檩条上下翼缘的受力状态正好相反，上下翼缘的稳定性必须
都要考虑到。

屋面板更改做法，同意按0.5厚彩钢板（YX76-380-760）+100厚容重16K玻
璃棉+0.4厚压型钢板（YX-15-225-900）分开安装，具体做法如下：
屋面板优化后具体的好处体现在：
①彩钢板半成品原位压型技术：统筹考虑影响彩钢板屋面半成品材料耐久性的因素，本着节约施工过程中的劳动力、减少施工过程对半成品材料的破坏、缩短工期的原则，开创性地将压型机搬运至现场施工工位，并做好保护措施，对彩
钢板半成品进行现场原位压型。

此技术避免半成品材料在运输过程中的破坏、折损，同时节约了材料的运输、吊装成本，提高施工效率，缩短施工工期。

②成型板现场堆放高度递减技术：在保证屋架檩条在弯矩承受范围之内的前
提下，通过对屋架檩条承载力的精确力学计算得知，屋架檩条在未按放彩钢板时，所承受的弯矩从两边向中间递增，从而确定出经压型后的彩钢板应从屋架两侧向
中间处高度递减堆放，待装各堆放处之间依据堆放块数间隔特定的距离。

此技术
有效减少彩钢板材料的搬运次数，防止成型板在安装过程中的破坏，保证施工过
程的安全，同时提高彩钢板屋面的施工质量。

③板下暗钩支撑、拉结技术：彩钢板与檩条之间用特制挂钩进行支撑、拉结，改变以往用自攻螺钉、铆钉将彩钢板穿透直接固定在支撑件上的做法，这种独特
的固定方式更牢固、能更有效地提高屋面抵抗风的作用，而且从工艺上避免彩钢
板屋面受到破损，并使得彩钢板在受温度变化时能自由伸缩，减少屋面整体变形，板间接缝处配合采用卷板方式使面板之间真正完美结合在一起从而保证屋面系统
取得更好的防水效果。

1.
结束语
通过优化拉条的设计形式，可以看出拉条的设置对檩条的稳定性和侧向刚度
有较大的影响。

同时优化屋面彩钢板的板型及连接方式，选择合理的构造设计措施，从而保证施工质量以求得更好的经济效益。