輕型金屬屋面板及其連接件抗風(fēng)承載性能

輕型金屬屋面板及其連接件

抗風(fēng)承載性能羅永峰概要輕型金屬屋面系統(tǒng)應(yīng)用簡介屋面系統(tǒng)風(fēng)吸破壞形式及其原因屋面板系統(tǒng)抗風(fēng)性能分析方法研究現(xiàn)狀與進展結(jié)語輕型金屬屋面系統(tǒng)應(yīng)用簡介幾種常見的金屬屋面系統(tǒng)：壓型鋼板屋面系統(tǒng)鋁合金屋面系統(tǒng)鋅合金屋面系統(tǒng)壓型鋼板典型板型鋁合金板型鋁合金屋面系統(tǒng)構(gòu)造鋅合金屋面系統(tǒng)構(gòu)造壓型鋼板屋面系統(tǒng)構(gòu)造壓型鋼板屋面系統(tǒng)色彩艷麗重量輕力學(xué)性能好使用壽命長加工速度快鋁合金屋面系統(tǒng)質(zhì)量更輕耐久性好防腐能力適應(yīng)性極強自潔性鋅合金屋面系統(tǒng)輕質(zhì)高強易加工成型防腐性能更強使用壽命長搭接連接構(gòu)造咬邊連接構(gòu)造扣合連接構(gòu)造直立鎖邊點支撐連接構(gòu)造存在的問題：研究滯后于應(yīng)用設(shè)計與施工標(biāo)準(zhǔn)不完善設(shè)計計算不合理、不準(zhǔn)確連接構(gòu)造不甚合理設(shè)計者？？？存在的問題：輕型金屬屋面常見的風(fēng)災(zāi)破壞情況設(shè)計不合理施工不完善工程事故屋面系統(tǒng)風(fēng)吸破壞形式及其原因T型支托破壞面板與支托連接破壞屋面板局部破壞屋面板掀起破壞屋面系統(tǒng)破壞特征：屋面系統(tǒng)破壞屋面板掀起破壞破壞模式：屋面板在風(fēng)荷載作用下掀開，導(dǎo)致屋面大面積或整個屋面失效。失效原因：支托偏少；

或風(fēng)荷載過大。屋面板掀開T形支托破壞破壞模式：T形支托強度破壞受拉破壞(兩側(cè)屋面板均勻受力)受彎破壞(兩側(cè)屋面板不均勻受力)連接螺釘拔出失效原因：T形支托承載力不足；

或螺釘連接承載力不足自攻螺釘拔出面板與支托連接破壞

屋面板脫離支托破壞模式：屋面板脫離支托失效原因：屋面板與支托間連接承載力不足，連接構(gòu)造不盡合理導(dǎo)致屋面板脫離。屋面板局部破壞

屋面板撕裂破壞模式：屋面板由于達(dá)到極限強度而撕裂破壞。通常出現(xiàn)在有抗風(fēng)夾具的屋面中，且位于抗風(fēng)夾具一側(cè)或兩側(cè)。失效原因：屋面板強度不足；

抗風(fēng)夾具偏少。金屬屋面板系統(tǒng)抗風(fēng)性能分析方法屋面系統(tǒng)構(gòu)造示意圖某機場航站樓長806m，最大寬度159m。屋面板采用目前廣泛應(yīng)用的直立鎖邊點支承連接形式實際工程概況：屋面板材料：AA3004鋁鎂錳合金板鋁合金T形支托材料：6061-T6

T形支托橫向間距0.4m，縱向間距1.5m。T形支托和屋面板尺寸屋面風(fēng)荷載屋面各區(qū)域最大風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）3.2分析方法與思路屋面板及連接系統(tǒng)抗風(fēng)承載性能數(shù)值分析：要計算獲得屋面系統(tǒng)的抗風(fēng)極限承載力，必須正確模擬屋面板系統(tǒng)在風(fēng)荷載作用下的失效模式。

在進行屋面板系統(tǒng)簡化模型計算分析時，可采用兩步分析方法，以準(zhǔn)確模擬和計算其受力性能。3.2建立單塊屋面板計算模型，計算得到風(fēng)荷載-屋面板跨中撓度關(guān)系曲線Step1根據(jù)屋面板風(fēng)荷載-跨中撓度曲線，確定屋面板系統(tǒng)抗風(fēng)承載力Step3計算步驟建立屋面板系統(tǒng)簡化模型，對屋面板施加豎向位移，根據(jù)抗風(fēng)失效模式，得到豎向位移極限值Step2Step1采用有限應(yīng)變殼單元法向自由度約束切向彈簧約束屋面板計算模型單塊屋面板模型風(fēng)荷載-撓度關(guān)系摩擦筆力：f=μN彈簧密內(nèi)力份：F=ku彈簧示剛度攻：k=μN/帥u屋面宣板材必料本淡構(gòu)模坐型屋面板膠跨中荷技載-撓度關(guān)三系曲線三個不治同彈簧雖剛度：k=1肆6k袍N/墳m、21k嚷N/m、32k設(shè)N/m風(fēng)荷香載超陽過2.3纏kPa后，曲線升斜率幅突然稈增大；但面板內(nèi)撕不斷增艘大的橫削向拉應(yīng)莊力抑制蘿了板的億彎曲。屋面板礎(chǔ)全截面女屈服風(fēng)荷賞載達(dá)察到2.3玻kPa，板內(nèi)需應(yīng)力彈簧吹剛度培的影借響不同工酒況屋面物板在風(fēng)服荷載作低用下跨焰中豎向池變形Ste變p2屋面連騙接構(gòu)造豎向極啟限位移抗風(fēng)索失效任模式1)屋面板來與T形支托歡間連接矩失效即屋面板滑海出。在風(fēng)龜吸力召作用膏下，踢屋面燈板跨神中上麗拱，敲板肋詞頂部姓卷邊胞沿T形支烈托圓濕角弧芝面向燃外滑屑移。欣滑移糟量過術(shù)大，興面板率卷邊粱將脫肉離支盒托?？癸L(fēng)書失效怨模式2)屋面德板損孕壞屋面板剃在風(fēng)吸稿力下屈扎服或產(chǎn)揉生過大擾的變形3)T形支刺托與珠檁條愛間連屋接失章效固定T形支渣托的赤螺釘兵受拉掩破壞4)T形支托仰損壞T形支漆托在捎風(fēng)吸尋力作屠用下嗓破壞取半纏邊對菌稱結(jié)紗構(gòu)采用租平面品應(yīng)變乘單元面面羽接觸丟關(guān)系節(jié)點耦材合關(guān)系摩擦追系數(shù)0.1半邊對告稱模型模型約箭束連接卡犯口示意圾圖數(shù)值分筒析模型屋面板冤跨中撓棚度與卡敏口A、B兩點尺間距悄的關(guān)圍系曲嶼線屋面毀連接雨抗風(fēng)黨承載季力分析屋面抗套風(fēng)連接筆變形面板寨跨中禾最大賽豎向畝變形獵量約愉：99.涉58m測m對應(yīng)麥的極有限風(fēng)騾荷載未：2.0曾3kP干a屋面板滑出潑失效屋面怖板應(yīng)廊力分躬布面板濱屈服對應(yīng)臨的極抹限風(fēng)千荷載鋪：2.溉30副kP累a屋面板屈服射失效屋面板屈初始屈茂服時對毛應(yīng)的風(fēng)喝荷載T形支糞托抗恭風(fēng)分態(tài)析不同區(qū)乖域T形支說托在怖不同巾工況礙下的淹荷載q、q1、q2為接眠觸面滑法向稍荷載，f、f1、f2為接觸香面切向滲荷載。自攻脆螺釘嫩形心較受力朝情況T形支托研采用的攏自攻螺秒釘規(guī)格載為M5雀.5尸×3普.8，其最顆小破壞計力矩為10由kN毀m燭(>冶9.農(nóng)41誓5k菜Nm忠)。不先于讓屋面板仗失效。T形支托倚與檁條星間連接揀失效——自攻串螺釘要破壞不同區(qū)卻域T形支托動在不同崇工況下貼的應(yīng)力追計算結(jié)處果T形支托睬失效分析T形支豬托兩側(cè)蓮面風(fēng)彈載相叫同T形支靠托應(yīng)力與圣變形應(yīng)力變形T形支托兩側(cè)扇面風(fēng)圈載不同T形支托應(yīng)力與添變形應(yīng)力變形T形支爭托單側(cè)受力T形支逮托應(yīng)力與過變形應(yīng)力變形T形支托應(yīng)力與行變形中間模區(qū)域：T形支奸托在冒各工軟況下崇最大正應(yīng)力均不超樣過屈播服強度；邊緣幸區(qū)域：T形支杏托在熱各工泥況下右最大勉應(yīng)力均不超蠢過屈捐服強度；邊緣罷區(qū)域刑非邊宮緣區(qū)脊域：T形支托砍在各工漂況下的店應(yīng)力均較大，扭特別當(dāng)T形支托單側(cè)盤受力時，最逼大應(yīng)力賺已經(jīng)超揚過屈服采應(yīng)力。屋面系蹈統(tǒng)抗風(fēng)蔑失效模偽式風(fēng)荷揭載達(dá)羽到2.垃03蘭kP射a時，耍屋面衣系統(tǒng)仆抗風(fēng)哲失效失效卵模式緊為屋置面板膊與T形支晃托間容連接橋失效各構(gòu)鑼件強揪度利庸用不猴充分摩擦系蹄數(shù)的影畢響卡口跳間距殃與跨匆中撓們度的律關(guān)系私曲線不同摩話擦系數(shù)瘋屋面系塊統(tǒng)抗風(fēng)咸承載性浮能研究常現(xiàn)狀膚與進汪展試驗鍛與理爐論研如究：國外脹始于199棗7年，A.沙Bas貌kar蛇an等國內(nèi)鉤始于200胖3年，同滾濟、清奪華、浙工讀大、藥卓思港澳認(rèn)尿證標(biāo)準(zhǔn)：建築金食屬圍護麥系統(tǒng)檢壩測與認(rèn)輸證標(biāo)準(zhǔn)MCI餡S-M選BE-么05:20掏13大陸麻地區(qū)妄規(guī)程：正在吊編制錦，即距將頒性布美國認(rèn)鄭證機構(gòu)：AST煙M(Ame塘ric卵an臭Soc棋iet較yf賺or苗Tes扛tin宣ga終nd搶Mat斧eri較als即美國籍實驗癥與材呈料協(xié)踏會)FM辛(FM馳=Fa最cto稼ry考Mut濱ual即工廠燃聯(lián)合保丑險商協(xié)個會)UL商(Und誼erw逃rit磨er歷Lab釘ora遼tor獸ies凝In療c.即保險商來試驗所)尚需釘研究：合甜理的熔簡化江模型雁；簡單找實用違的設(shè)糟計公付式；精確扣的數(shù)碌值計爽算方謎法；合理夫準(zhǔn)確務(wù)的試殼驗驗禁證。珠海書卓思黃試驗患室標(biāo)準(zhǔn)規(guī)苦范：目前師，不完途善；設(shè)蛛計計算猾方法粗松糙結(jié)語進行園屋面對板及叮連接麗的簡蹦化模庸型分肉析，芝可采射用分舌步計付算可采用泄彈簧模星擬面板陶與支托買間的咬闖