中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
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建筑鋼結構分會(huì )主辦
隨著(zhù)建筑科技和施工工藝的逐漸進(jìn)步，越來(lái)越多的鋼結構廠(chǎng)房采用了各種形式的彩鋼板屋面。但近年來(lái)由于受到大風(fēng)襲擊導致屋面板破壞的情況時(shí)有發(fā)生，尤其在臺風(fēng)區這種情況更是屢見(jiàn)不鮮。
l 一些破壞實(shí)例
1)1999年的廈門(mén)14級臺風(fēng)，當地彩鋼板屋面受損嚴重，80%屋面遭到破壞。
2)2002年的16號臺風(fēng)，使溫州幾個(gè)鄉鎮的鋼結構廠(chǎng)房彩鋼屋面大都被臺風(fēng)掀翻。
3)2004年的臺風(fēng)“云娜”和2005年臺風(fēng)“麥莎”以及最近幾次的臺風(fēng)都使很多鋼結構廠(chǎng)房的屋面出現了不同程度的破壞。
實(shí)地調查結果表明，49%的建筑物僅有屋面受損，損害的情形各異，有局部的屋面覆蓋物或屋面桁架被吹走或破壞，甚至整個(gè)屋面結構被吹走。從破壞部位來(lái)看，大多數屋面風(fēng)致破壞發(fā)生在屋面轉角、邊緣和屋脊等部位（圖1）。
2 鋼結構金屬屋面彩鋼板的破壞分析
2.1 屋面板的選用
臺風(fēng)掀起屋面板的主要原因之一是屋面板的搭接問(wèn)題。板的橫向搭接形式主要有穿透式、暗扣式和咬邊式。屋面板迭型時(shí)要根據板的長(cháng)度、檁條的跨度經(jīng)過(guò)分析計算合理選用，而不是根據現有的板型設備確定，屋面板的基板也要根據情況合理選用厚度和材質(zhì)。穿透式板型的缺點(diǎn)主要是螺栓穿透處易滲漏；會(huì )逐漸使自攻螺絲強度減弱，抗拔力不足，從而在屋面板受到風(fēng)吸時(shí)破壞。暗扣式雖然避免了螺栓穿透，但必須用專(zhuān)用的高強鋼材軋機成型，保證形狀準確并富有彈性，才能達到扣緊吻合，使搭接處能留_個(gè)防止毛細現象的空槽。咬邊式從外形看對防漏與防掀起會(huì )有利些，但也要注意采用的咬邊形式，如層層卷邊比較可靠，但加工安裝較麻煩；若單層咬邊，咬邊處剛度不夠，吻合差，易松動(dòng)，很難加膠粘結，若遇風(fēng)雨，雨水就會(huì )漏進(jìn)去，咬邊不好時(shí)也會(huì )被掀起。屋面板咬邊要用專(zhuān)用的咬邊機，有些施工單位咬邊不徹底，甚至根本就不咬邊，這樣在大風(fēng)來(lái)襲時(shí)，咬邊處首當其沖，容易受到破壞。
2.2 鋼結構公司對門(mén)窗的設計
工業(yè)鋼結構廠(chǎng)房設計時(shí)，有時(shí)為考慮鋼結構廠(chǎng)房的通透性，墻面大面積設置門(mén)窗。門(mén)窗自身面積增大，但強度卻沒(méi)加強，臺風(fēng)到來(lái)時(shí)門(mén)窗首先就會(huì )破壞，大面積門(mén)窗被破壞后，封閉建筑變成半封閉或開(kāi)敞式建筑，體型系數增大，實(shí)際風(fēng)壓比計算風(fēng)壓要提高很多，引起屋、墻面的實(shí)際風(fēng)壓提高，導致屋、墻面系統的破壞。
2.3 結構中檁條的設計
鋼結構廠(chǎng)房結構構件要嚴格按照設計規范計算確定，檁條也不例外。在CECS 102：2002《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結構技術(shù)規程》。中給出了條在屋面各個(gè)區域所受風(fēng)載的體型系數（表1、圖2）。有些鋼結構廠(chǎng)房的檁條設計沒(méi)有考慮這些，而是人為地按照中間區固定座和自攻螺釘的設計對采用暗扣板的屋面體系，固定座的設計至關(guān)重要。固定廛必須用專(zhuān)用的高強鋼材軋機成型．保證形狀準確并富有彈性，才能更好地與彩鋼板扣緊吻合。固定座的高度和厚度并不是一成不變的．要根據板型、保溫棉的厚度、荷載的大小等計算確定支架與檁條的連接最好采用焊接或防松螺栓連接而不是簡(jiǎn)單地采用自攻釘固定，自攻釘長(cháng)時(shí)間受荷載作用，會(huì )出現絲紋磨損，導致與檁條的連接松動(dòng)，固定座也失去了其作用，易發(fā)生板的破壞。而單純采用自攻釘固定的屋面體系，就要根據設計嚴格確定打釘的位置和間距．對于自攻釘的規格和絲長(cháng)也要根據板的厚度有選擇地使用，確保自攻絲的絲扣與檁條連接的鉆入深度大于0.9 mm，釘頭的直徑不小于14 mm：對于屋面板，邊緣帶和角部的自攻釘要加密。從圖1也可看出，臺風(fēng)區屋面板的破壞基本上都是從鋼結構廠(chǎng)房的端跨開(kāi)始，從而影響到整個(gè)屋面。
2.5設計時(shí)考慮風(fēng)荷載的大小
現代大型屋面均具有質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小等特點(diǎn)，屋面結構自振周期與風(fēng)速的長(cháng)卓越周期較為接近，因而風(fēng)荷載成為控制屋面設計的主要荷載。風(fēng)荷載作用下．屋面常承受很大的負壓。
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