直立锁边金属屋面系统抗风掀能力分析
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
i n c l u d i n g l a r g e — s c a l e p u b l i c b u i l di n g r o o f o f He n a n S po r t s Ce n t e r , Wu h a n T i a n h e I nt e r n a t i o n a l Ai r p o  ̄, a r a i l wa y s t a t i o n, r e a s o ns f o r d a ma g ec a us e db ywi ndl o a do n s t a n d i n gs e a m me t a l r o of p l a t ea ndi t s c o mp o n e n t sa re a n a l y z e da n dc o u n t e r me a s u r e s a g a i n s t l i f t i ng b y s t r o n gwi nda r e i n t r o d uc e d.
I n t e r n a t i o n a l Ai r po r t o f T e r mi n l Th a r e ei st a ke na s a l l e x a mp l e . Ba s e do nt h r e e c a s e s wh e r es t a n d i ngs e a m me t a l r o o f i s l o c a l l yl i f t e d,
可提高抗风揭性能金属屋面结构设计与分析
可提高抗风揭性能金属屋面结构设计与分析Architectural and Siruclural Design Design and Analysis of Metal Roof Structure with Improved Wind Resistance石东婉(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉430063)SHI Dong-wan(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co. Ltd., Wuhan 430063, China)【摘要】随着铁路建设的快速发展,常规金属屋面系统无法满足铁路站房大跨度钢结构对金属屋面抗风揭性能的要求,影响列车的行车安全。
论文通过研究金属屋面板系统的构造组成、计算理论及破坏机理,提供了一种可提高抗风揭性能的金属屋面结构,并通过有限元分析及抗风揭实验验证了该新型金属屋面系统的抗风揭性能。
【A b s tra c t】With fast development of railways, conventional metal roofing systems cannot meet the requirements of the large-span steel structure of railway station buildings for the wind resistance of metal roofs, which affects the safety of trains. In this paper, by studying the structural composition, calculation theory and failure mechanism of the metal roof panel system, a metal roof structure that can improve the performance of wind peeling is provided, and the new type of metal roof is verified through finite element analysis and wind peeling experiments.【关键词】新型抗风金属屋面;提高抗风揭性能;金属屋面系统;有限元分析;抗风揭实验[K e y w o rd s] new type of wind-resistant metal roof structure; improvement of wind-proof performance; metal roof system; finite element analysis; wind-proof e xperiment【中图分类号】TU231;TU31 【文献标志码】A【文章编号】1007-9467 (2021)01-0001-04【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2021.01.2011新型抗风金属屋面系统研究的目的和意义金属屋面与传统的卷材屋面相比,具有轻质高强、设计 灵活、造型独特等特点A在屋面设计中广泛应用。
抗风揭在金属屋面施工设计构造优化中的分析
0 引言大跨度金属屋面在公共体育会展建筑中具有重要地位,然而,由于现行规范未明确规定其设计和施工要求,这使得大跨度金属屋面的设计和施工变得更加复杂。
在极端天气条件下,一些大跨度金属屋面甚至发生了被掀翻和破坏的问题[1]。
因此,为了确保大跨度金属屋面在恶劣天气下的安全运行,必须在设计阶段充分考虑当地气候条件,包括风向、风速和风压。
一些研究学者已经对大跨度金属屋面系统进行了深入研究。
杨凡凡[2]采用了260m 的无缝超长金属屋面板,有效降低了屋面的渗水风险。
孙雪娇等[3]进行了新型金属屋面系统与直立锁边金属屋面系统的抗风承载力比较试验,分析了它们在极限风压下的破坏变形情况,并通过ABAQUS 软件建立了有限元实体模型,进行了位移和变形状态的有限元分析。
尽管通过对大跨度金属屋面的结构构造进行优化,包括固定支座、板型、抗风夹和新型金属屋面系统等方面的优化,可以提高其抗风性能,但仍然缺少对抗风揭试验在大跨度金属屋面施工设计中的深化研究[4-5]。
因此,本研究选择某地区室内体育场的施工设计作为工程实例,旨在分析抗风揭试验在大跨度金属屋面施工设计中的结构构造优化效果,以期为解决大跨度金属屋面的安全性问题提供有力的参考和指导。
1 项目概况某地区室内体育场总建筑面积90 700m 2,内部设有各种配套设施,金属屋面覆盖整个建筑,平面尺寸156m×325m,建筑最高处82m。
屋面结构主要采用龙鳞装饰板和直立锁边铝锰镁金属屋面系统,其具体构造从下至上分别为钢檩条、0.8mmTB-36镀铝锌压型钢板底板、10mm 硅酸钙防火板、200mmB1级挤塑聚苯保温板、10mm 硅酸钙防火板、1.5mm 白色加强型高分子防水卷材、3mm 铝板。
对该体育场建筑进行风洞测压试验,结果表明,该建筑大跨度金属屋面极值风压在-1.5~1.7kN/m 2之间,显示极值负压较大,在屋面不同区域风荷载体型系数差距较大,风荷载值也不同。
铝镁锰直立锁边金属屋面系统浅析
D0l:10.16767/ki.10-1213/tu.2021.06.003建材资讯铝镁锰直立锁边金属屋面系统浅析杨廷海赵鹏盛辉北京佑荣索福恩建筑咨询有限公司摘要:本文以北京汽车博物馆金属屋面系统项目为列,介 绍了铝镁锰直立锁边金属屋面的幕墙基本构造。
从主要材料、构造设计、防水设计、抗风荷载能力等方面介绍。
并用实际例子 进行了解析。
关键词:直立锁边;金属屋面;防水;抗风荷载1引言随着我国经济突飞猛进的发展,一些大型体育场馆、机场、展示场馆及高铁站房等建筑物不断涌现,如首都机场T3航站 楼、北京汽车博物馆、津秦客运专线唐山火车站站房等大跨度公 共建筑中轻型铝镁锰直立锁边金属屋面凭着其色彩丰富的外 观、优异的结构防水性能、优良的抗风性能、施工的方便快捷以 及良好的保温降噪的特点,得到了广泛应用。
本文主要结合北 京汽车博物馆工程,针对铝镁锰合金直立锁边金属屋面系统的 结构特点与施T.技术进行研究。
2工程概况北京汽车博物馆屋面为一只“眼睛”的造型。
有以开放和包 容的视野看世界的寓意(图1)。
图1北京汽车博物馆模型图其结构由装饰铝板、铝镁锰直立锁边金属板与保温岩棉、吸 音棉及压型钢板组成。
3北京汽车博物馆项目铝镁锰直立锁边金属屋面系统基本构造对于各层面的球面设计,采用了三维空间设计的方式,采用 空间坐标定位等准确实现几个层面的位置关系,如图2所示。
图2立体节点图(1)外层是装饰铝板。
(2)中层为铝镁锰直立锁边金属板和 保温岩棉,采用扇形分格,通过空间坐标定位确定面材及龙骨位 置与弧度。
(3)内层为压型钢板和吸音棉,亦采用扇形分格,通过 空间坐标定位确定面材及龙骨具体位置曲度弧度等。
3.1主要材料(1)装饰铝板:3mm板单板,材质5005-H3K2)防水板:1.0mm铝镁锰合金直立锁边板。
(3)承托板:0.5mm彩色镀铝锌压 型钢底板。
(4)泛水板:2mm氧化铝板。
(5)铝型材:阳极氧化处 理。
材质为6063A-T5〇(6)铝管:4>5〇x5mm圆铝管,表面阳极氧 化。
抗风金属屋面系统
抗风金属屋面系统一、系统介绍近些年流行于大跨度建筑结构上盖部分的直立锁边系统,被掀翻的情况引发全国性金属屋面技术安全检查与加强加固措施!为了解决这种安全隐患,鑫明光采用了多种不同的防风揭措施。
研发出加强型立边双咬合无限涨缩高肋金属屋面系统,加强型屋面板的改进,从根本上解决了抗风揭问题! 抗风等级11.5kPa二、传统直立锁边金属屋面系统抗风能力低的主要原因1、施工方面的原因主要表现在铝合支座与钢檩条缺少自攻钉,自攻钉漏打或少打,导致直立锁边支座与檩条连接强度减弱;屋面板锁边强度不够导致屋面板与铝合金支座咬合力度不够。
第一种情况表现为屋面板和支座同时被揭掉,连接自攻钉被拉断;第二种情况屋面板被揭掉,支座保留完好。
2、设计方面的原因主要表现在设计时风荷载取值偏小,没有考虑到极端天气情况,在极端天气情况下屋面被风揭掉。
3、连接方式存在缺陷的原因传统的直立锁边板为保证屋面板与连接支座的自由滑动只靠两侧屋面板与支座半咬合连接,咬合面比较小,屋面板在负风压下很容易变形,当屋面板变形太大时屋面板就脱离了支座。
三、加强型立边双咬合无限涨缩高肋金属屋面系统设计理念金属板材预先立边成型,用隐含式不锈扣件拉住板肋凹槽固定于支撑结构体上,相邻板肋连接处单向360度咬合固定,广泛应用于大跨度的公共建筑屋面,结构性连接,无须胶体,防水效果和抗风揭能力最强。
四、系统详情采用立边双咬合屋面系统咬合方式和固定方式做高肋金属屋面。
一个细节的加强,完成了整个行业的升级!适应材料:铜板、钛锌板、不锈钢钢板、铝镁锰合板、钢板等材料厚度:0.7mm~1.0mm屋面最小排水坡度为3%屋面板块转弯半径1米以上是如何做到超强抗风揭的?上部双立边咬合金属屋面360度双立边咬合的安装方式在欧洲的应用已超过上百年历史鑫明光近二十年的应用案例,至今皆滴水未漏。
下部隐含式扣件固定屋面通过扣件拉住板肋中部通长的凹槽,L型不锈钢扣件与纵向金属屋面板块可以同步位移,不受滑动扣件伸缩的限制,可解决因热胀冷缩所产生的板块应力,满足纵向超长屋面板块的涨缩,彻底改变大面积金属屋面都会存在的温差变化带来的金属屋面膨胀,不会因板块应力影响造成屋面的涨裂、变形和磨板。
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。
直立锁边屋面抗风性能有限元分析
直立锁边屋面抗风性能有限元分析摘要:直立锁边屋面系统因其具有防水性能好、强度比较高等特点而广泛的应用在我国建筑结构中,但是由于目前我国还没有完善的规范体系,所以在使用的过程中仍然发生抗风揭能力不足而导致屋面板被掀开的现象,严重危害人们的生命和财产安全。
通过试验,利用有限元分析软件MIDAS进行模拟,通过对边界条件合理的假定,探求影响直立锁边屋面系统抗风揭性能的影响因素。
结果表明:减小檩距、增加板厚和板宽等形式可以增加屋面板的抗风揭性能;同时找到了各个影响因素对金属屋面板抗风揭性能影响的敏感区域。
关键词:金属屋面系统;直立锁边;风荷载;抗风揭性能;数值模拟直立锁边金属屋面系统目前广泛应用于现代建筑当中,因其强度高、耐腐蚀、易加工、防水好等特点,深受广大建筑师喜爱。
该种板型起源于欧美,后传入日本,于上世纪末传入我国。
直立锁边金属屋面系统的最初板型是搭接型,即打钉板,由于该板型用自攻螺栓直接将其与檩条相连,导致屋面板螺栓孔比较多,容易锈蚀,并且防水性能不好。
随后将其改造,演化出扣合型屋面板,解决了防水性差等问题,但是扣合型板的暗扣与支架连接效果不是很理想,抗风承载力不足,于是进一步深化改革,直立锁边金属屋面系统逐渐发展起来[1-2]。
但是在发展的过程中,生产商鱼龙混杂,同时我国相关规范体系还不健全,加上在该领域研究较少,国内拥有该方面的抗风揭实验室少之又少,使得直立锁边金属屋面系统在快速发展的同时,出现了很多工程事故,突出问题就是抗风揭能力不足,特别是在沿海地区,屋面被风掀开的事故时有发生。
如2016年9月“莫兰蒂”台风登陆福建省厦门市,多处屋面被风吹起,给人们的生命和财产安全带来了极大威胁。
因试验条件有限,故本论文参照秦国鹏等所做的金属屋面抗风揭相关试验[3-5],研讨其试验数据,通过有限元模型完成其试验未完成的工作,对直立锁边金属屋面系统的抗风揭性能以及承载力影响因素进一步分析。
根据多起工程事故的原因来看,一方面是由直立锁边屋面系统的锁缝被打开而将屋面吹起,另一方面是由于屋面板跨中竖向位移过大而导致无法继续使用。
一种直立锁边金属屋面的抗风揭设计的受力分析
一种直立锁边金属屋面的抗风揭设计的受力分析
许春龙
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()13
【摘要】针对直立锁边金属屋面系统常采用U型压条与抗风夹的抗风揭措施,存在抗风揭效率低、外形不够美观等缺点,通过在屋面板的T型支座下方铺设一层防水卷材TPO,并基于其极佳气密性、低弹性模量的特性改进了现有直立锁边金属屋面的抗风揭设计。
其原理为利用TPO的高气密性、高柔性,优先消耗屋面风产生的吸力;当TPO与屋面板接触后,两者共同承受风荷载,使整个系统的抗风揭性能得到提升。
最后通过数值计算其抗风揭性能,相比于传统金属屋面系统,其抗风揭性能具有明显提升。
【总页数】4页(P185-188)
【作者】许春龙
【作者单位】中辰科建(广东)集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU312
【相关文献】
1.大型公共建筑直立锁边金属屋面抗风揭加固方法探析
2.直立锁边金属屋面抗风揭性能及计算方法研究进展
3.铝镁锰直立锁边金属屋面抗风揭性能试验研究与理论
分析4.基于损伤等效的直立锁边屋面板动态抗风揭试验方法5.直立锁边金属屋面抗风揭疲劳性能数值分析
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泡沫玻璃直立锁边金属屋面系统抗强台风技术措施
泡沫玻璃直立锁边金属屋面系统抗强台风技术措施施林杰【期刊名称】《《建筑施工》》【年(卷),期】2019(041)008【总页数】2页(P1475-1476)【关键词】强台风; 直立锁边; 金属屋面; 固定加强; 风荷载; 安全性【作者】施林杰【作者单位】上海建工集团股份有限公司上海200032【正文语种】中文【中图分类】TU767.51 项目概况1.1 工程概况萨摩亚法莱奥洛国际机场整个屋面造型由双曲面组成。
屋面顶部标高为23.5 m,各个屋面连接起伏大。
屋面采用了泡沫玻璃直立锁边金属屋面系统,将泡沫玻璃板和铺贴于其上的防水材料(包括防水卷材和金属屋面)作为一个整体考虑,屋面结构基层、保温板和防水材料之间均相互黏结、紧密连接,形成整体式的屋面系统。
1.2 气候特点萨摩亚地处太平洋中心,雨季易发台风,且地势平坦,无高山和大面积的山林遮挡,因此台风的破坏力很大。
2012年萨摩亚遭遇了18级强台风,对当地建筑物造成了严重破坏。
2 工程特点、难点2.1 泡沫玻璃直立锁边屋面系统的固定和受力方式泡沫玻璃直立锁边屋面系统由基层到面层依次由压型钢板、专用黏结剂、泡沫玻璃复合贴面、SBS防水卷材、金属盘、直立锁边金属屋面等构成。
各组成部分性能相互兼容,共同工作,形成一个完整的系统,确保系统的使用性能和耐久性能(图1)。
图1 泡沫玻璃直立锁边屋面系统的连接固定方式该系统作为整体屋面系统的固定和受力情况可归纳如下:压型钢板本身通过结构连接件在波谷处连接;泡沫玻璃通过专用黏结剂固定在压型钢板上;直立锁边屋面板通过支座和紧固螺丝与金属盘相连;金属盘固定在泡沫玻璃上。
整个屋面系统的受力传递路径为:金属屋面→支座→金属盘(通过金属盘与泡沫玻璃的咬合)→泡沫玻璃(通过专用黏结剂)→压型钢板→主体结构(图2)。
因此,支座和金属盘的连接、压型钢板同主体结构的连接都是通过机械构件连接,受力较为稳定。
而金属盘与泡沫玻璃的连接主要通过将金属盘敲入泡沫玻璃进行咬合,该连接强度取决于咬合的力度、金属盘敲入泡沫玻璃的施工质量以及泡沫玻璃自身的性能和质量。
浅谈高铁客站站房、站台雨棚的金属屋面板被大风揭起的原因及防治
浅谈高铁客站站房、站台雨棚的金属屋面板被大风揭起的原因及防治摘要:近十年来,铁路发展突飞猛进,新型的铁路客站与传统的铁路客站相比,显得既时尚又舒适,为追求宽敞明亮大空间的候车环境,客站站房、站台雨棚屋面结构大都采用了大跨度的轻型钢结构和新型的金属屋面材料。
前几年,广州局铁路集团管内不时发生金属屋面板被风揭起的事件,特别是沿海地区的高铁站,受台风气候影响,是事件多发区域。
通过分析广州局铁集团管内高铁客站站房、站台雨棚金属屋面板被风揭的原因,对已开通运营的客站站房、站台雨棚金属屋面板,针对性地制定有效措施进行整治;对正在建设或准备建设的客站站房、站台雨棚,提出预防措施,增强高铁客站站房使用的安全。
关键词:屋面板;揭起;防治;安全一、高铁客站站房、站台雨棚的金属屋面板使用现状为减少旅客乘车候车的时间和距离,城际客站站房一般采用站桥合一的客站站房模式,高铁客站站房、站台雨棚的金属屋面板一般采用彩钢瓦板和铝镁锰板,支座形式分铝镁锰T型支座、卡扣支座、角驰暗扣支座,固定方式是屋面板通过直立锁边与支座连接,支座与屋面钢结构檩条用自攻螺丝连接。
高铁建设初期,这种金属屋面板被广泛应用于高铁、城际的客站站房、站台雨棚的屋面上。
近几年,金属屋面板被风揭起的事件时有发生,沿海地区更为突显,很多车站分别发生过被风揭后事件,事件发生时都是在恶劣天气环境下,一般是台风天气或大风大雨的极端天气。
金属屋面板被风揭起松脱后,或悬挂在屋面檐口边、或掉落在轨道上、或掉落在车站旁边停车场、或掉落在车站广场上,严重影响列车和行人安全,扰乱了列车运行秩序。
2018年某站房被台风 2012年某站被台风提起揭起破坏的金属屋面破坏的站台雨棚金属屋面二、客站站房、站台雨棚金属屋面板被大风揭起的原因分析结合事件发生时当地天气情况,通过对被风揭起破坏的客站站房、站台雨棚金属屋面板设计、施工、维护保养、破坏程度、破坏形式的现场调查,分析金属屋面板被大风揭起的主要原因有:1.设计抗风等级低,无法抵御恶劣天气。
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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.。