中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會
建筑鋼結(jié)構(gòu)分會主辦
隨著建筑科技和施工工藝的逐漸進(jìn)步，越來越多的鋼結(jié)構(gòu)廠房采用了各種形式的彩鋼板屋面。但近年來由于受到大風(fēng)襲擊導(dǎo)致屋面板破壞的情況時有發(fā)生，尤其在臺風(fēng)區(qū)這種情況更是屢見不鮮。
l 一些破壞實(shí)例
1)1999年的廈門14級臺風(fēng)，當(dāng)?shù)夭输摪逦菝媸軗p嚴(yán)重，80%屋面遭到破壞。
2)2002年的16號臺風(fēng)，使溫州幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的鋼結(jié)構(gòu)廠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(jié)構(gòu)廠房的屋面出現(xiàn)了不同程度的破壞。
實(shí)地調(diào)查結(jié)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，甚至整個屋面結(jié)構(gòu)被吹走。從破壞部位來看，大多數(shù)屋面風(fēng)致破壞發(fā)生在屋面轉(zhuǎn)角、邊緣和屋脊等部位（圖1）。
2 鋼結(jié)構(gòu)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。屋面板迭型時要根據(jù)板的長度、檁條的跨度經(jīng)過分析計算合理選用，而不是根據(jù)現(xiàn)有的板型設(shè)備確定，屋面板的基板也要根據(jù)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；會逐漸使自攻螺絲強(qiáng)度減弱，抗拔力不足，從而在屋面板受到風(fēng)吸時破壞。暗扣式雖然避免了螺栓穿透，但必須用專用的高強(qiáng)鋼材軋機(jī)成型，保證形狀準(zhǔn)確并富有彈性，才能達(dá)到扣緊吻合，使搭接處能留_個防止毛細(xì)現(xiàn)象的空槽。咬邊式從外形看對防漏與防掀起會有利些，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，很難加膠粘結(jié)，若遇風(fēng)雨，雨水就會漏進(jìn)去，咬邊不好時也會被掀起。屋面板咬邊要用專用的咬邊機(jī)，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)來襲時，咬邊處首當(dāng)其沖，容易受到破壞。
2.2 鋼結(jié)構(gòu)公司對門窗的設(shè)計
工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計時，有時為考慮鋼結(jié)構(gòu)廠房的通透性，墻面大面積設(shè)置門窗。門窗自身面積增大，但強(qiáng)度卻沒加強(qiáng)，臺風(fēng)到來時門窗首先就會破壞，大面積門窗被破壞后，封閉建筑變成半封閉或開敞式建筑，體型系數(shù)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(dǎo)致屋、墻面系統(tǒng)的破壞。
2.3 結(jié)構(gòu)中檁條的設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件要嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范計算確定，檁條也不例外。在CECS 102：2002《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。中給出了條在屋面各個區(qū)域所受風(fēng)載的體型系數(shù)（表1、圖2）。有些鋼結(jié)構(gòu)廠房的檁條設(shè)計沒有考慮這些，而是人為地按照中間區(qū)固定座和自攻螺釘?shù)脑O(shè)計對采用暗扣板的屋面體系，固定座的設(shè)計至關(guān)重要。固定廛必須用專用的高強(qiáng)鋼材軋機(jī)成型．保證形狀準(zhǔn)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(jù)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單地采用自攻釘固定，自攻釘長時間受荷載作用，會出現(xiàn)絲紋磨損，導(dǎo)致與檁條的連接松動，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(jù)設(shè)計嚴(yán)格確定打釘?shù)奈恢煤烷g距．對于自攻釘?shù)囊?guī)格和絲長也要根據(jù)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(qū)屋面板的破壞基本上都是從鋼結(jié)構(gòu)廠房的端跨開始，從而影響到整個屋面。
2.5設(shè)計時考慮風(fēng)荷載的大小
現(xiàn)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(jié)構(gòu)自振周期與風(fēng)速的長卓越周期較為接近，因而風(fēng)荷載成為控制屋面設(shè)計的主要荷載。風(fēng)荷載作用下．屋面常承受很大的負(fù)壓。
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