機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓金屬屋面設(shè)計(jì)

機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓金屬屋面設(shè)計(jì)

首都t3大樓是北京的一座地標(biāo)之一，在兩年多前被拆除。機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建指揮部負(fù)責(zé)人表示，機(jī)場(chǎng)的土木工程質(zhì)量沒有問題。t3大樓屋頂按照百年一遇的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建設(shè)，能承受28.3米的閃燃，即12級(jí)臺(tái)風(fēng)。t3樓的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。按照百年一遇的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建設(shè)的巨大工程屋頂年復(fù)一年地竟被風(fēng)3次掀頂,一幢如此先進(jìn)的現(xiàn)代建筑,為何就抗不住在北京地區(qū)并不罕見的10級(jí)大風(fēng)呢?不得不令人震驚和質(zhì)疑!本文拋磚引玉探討“二年三遭百年遇”技術(shù)原因,期望首都機(jī)場(chǎng)T3航站樓屋面不要第四次被風(fēng)掀開。1t3a金屬地板結(jié)構(gòu)介紹1.1屋頂色彩組成三號(hào)航站樓T3A主樓金屬屋面表面顏色采用漸變式色彩組成,設(shè)計(jì)根據(jù)工程屋頂不同的位置由黃-橙-紅三種漸變色彩。坐在飛機(jī)上觀看航站樓漸變式的屋面顏色,像是一條飛騰的巨龍,給人一種賞心悅目的感覺。1.2鎖邊金屬屋頂系統(tǒng)首都機(jī)場(chǎng)新三號(hào)航站樓T3A主樓金屬屋面采用雙層的構(gòu)造形式,頂部外層采用鋁合金框架開縫體系的鋁單板幕墻系統(tǒng),采用定距壓塊式的構(gòu)造形式。鋁板接縫之間采用開縫體系鋁板幕墻專用的鋁合金蓋板封蓋,以遮蓋縫內(nèi)的鋁合金壓塊和緊固件。內(nèi)層屋面采用直立鎖邊系統(tǒng)復(fù)合屋面板,在滑動(dòng)固定座與屋面板之間設(shè)計(jì)有滑動(dòng)保護(hù)膜,以確保屋面板遭滑動(dòng)時(shí)避免磨損。直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)為暗扣系統(tǒng),屬于無穿刺系統(tǒng),防水能力可靠。先在屋面結(jié)構(gòu)主鋼梁上鋪設(shè)0.6mm厚的穿孔型鋼承板,鋼承板的波高為150mm,波谷內(nèi)填充吸音海棉;鋼承板上再鋪設(shè)直立鎖邊系統(tǒng)復(fù)合屋面板,直立鎖邊復(fù)合屋面板的底板為0.6mm鍍鋅鋼板,鍍鋅鋼板上覆一層鋁箔防潮保護(hù)膜,在防潮保護(hù)膜的上面為150mm厚的防火保溫巖棉,防火保溫巖棉上再覆一層鋁箔防潮保護(hù)膜,在防潮保護(hù)膜上面為1.2mm的直立鎖邊型鋁合金面板。首都機(jī)場(chǎng)三號(hào)航站樓T3A主樓屋頂由鋼承底板、保溫層、氣密層、吸音層、防塵層和屋面板組成,鋼承底板采用直徑有2毫米孔徑、兩肋穿孔彩色鋼底板。金屬屋面投影面積達(dá)16萬平方米,金屬屋面板采用故宮琉璃瓦色,表面氟碳烤漆鋁、錳、鎂和金屬面板。屋面板型選用構(gòu)造防水型、直立鎖邊貝母屋面板。金屬面板依靠板與板之間鎖扣扣在一起,形成牢固、防雨、可伸縮滑動(dòng)的連接。保溫層采用150毫米厚的玻璃棉,氣密層采用鋁塑夾筋薄膜,吸音層采用100毫米的吸音玻璃棉,而防塵層則通過鋪設(shè)無紡布來防塵。有孔的鋼承底板與保溫層、氣密層、吸音層和防塵層構(gòu)成屋頂保溫、吸音、防塵體統(tǒng),有效地保證整個(gè)屋面的吸音,增強(qiáng)降噪作用。2三名飛機(jī)公司的乘客被風(fēng)吹得次數(shù)三次2.1都機(jī)場(chǎng)認(rèn)識(shí)到事故原因2010年12月10日,北京地區(qū)遭遇大風(fēng)天氣,首都機(jī)場(chǎng)風(fēng)速最高達(dá)26米/s,最大風(fēng)力為10級(jí),該天氣造成首都機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓屋面局部金屬板被強(qiáng)風(fēng)掀開。首都機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建指揮部負(fù)責(zé)分析了事故發(fā)生的原因:目前我國(guó)建筑設(shè)計(jì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是50年一遇,能抗擊每秒26.8米的大風(fēng),也就是11級(jí)的風(fēng)力,而T3航站樓棚頂是按照100年一遇的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建設(shè)的,能抗擊每秒28.3米的大風(fēng),也就是12級(jí)的風(fēng)力,T3航站樓的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)超過了國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。那么為什么還會(huì)發(fā)生事故?負(fù)責(zé)人說,設(shè)計(jì)的抗風(fēng)能力是實(shí)驗(yàn)室得出的數(shù)據(jù),不能完全說明問題。另外,破損部位發(fā)生在航站樓樓頂?shù)幕⌒味?受到特殊地形的影響,那里的瞬間風(fēng)力可能會(huì)超過建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。2.2機(jī)場(chǎng)屋頂被風(fēng)吹開2011年11月22日T3航站樓D區(qū)屋頂局部被強(qiáng)風(fēng)吹開,白黃色材料卷入風(fēng)中,飄落在周邊跑道和走廊上。這是自去年12月10日被10級(jí)大風(fēng)掀翻后的第二次。據(jù)北京首都機(jī)場(chǎng)新聞中心公布的信息所知,當(dāng)天18點(diǎn)55分,首都機(jī)場(chǎng)風(fēng)速最高達(dá)24米/秒,首都機(jī)場(chǎng)隨即啟動(dòng)了大風(fēng)黃色預(yù)警預(yù)案,20點(diǎn)15分,機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓D區(qū)屋頂局部被強(qiáng)風(fēng)吹開。針對(duì)北京首都機(jī)場(chǎng)三號(hào)航站樓部分屋頂被強(qiáng)風(fēng)吹開,引發(fā)外界對(duì)機(jī)場(chǎng)施工質(zhì)量的質(zhì)疑,中方總設(shè)計(jì)師表示,機(jī)場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)本身沒有問題,可能是供應(yīng)商提供的建材質(zhì)量不合格,或個(gè)別建材沒有安裝妥當(dāng)。北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)三號(hào)航站樓主樓由國(guó)際建筑設(shè)計(jì)大師諾曼·福斯特(NormanFoster)設(shè)計(jì),美聯(lián)社發(fā)電郵至福斯特建筑事務(wù)所香港辦事處,要求對(duì)方就事件回應(yīng),但對(duì)方截至截稿前尚未答復(fù)。首都機(jī)場(chǎng)新聞中心職員則拒絕評(píng)論。2.3是大風(fēng)天氣變色保障程序?2013年3月9日北京地區(qū)遭遇大風(fēng)天氣,據(jù)首都機(jī)場(chǎng)官方微博消息,11點(diǎn)40分,首都機(jī)場(chǎng)風(fēng)速高達(dá)30米/秒,風(fēng)力達(dá)11級(jí)。首都機(jī)場(chǎng)立即啟動(dòng)了大風(fēng)天氣橙色保障程序。11點(diǎn)46分,3號(hào)航站樓國(guó)際區(qū)東北角屋頂局部被瞬間超過11級(jí)以上的強(qiáng)旋風(fēng)掀開。3三個(gè)類似事件被金屬屋頂風(fēng)破壞3.1屋頂與風(fēng)壓?jiǎn)栴}2007年7月27日下午約8點(diǎn)30分一場(chǎng)突然大風(fēng)造成武漢機(jī)場(chǎng)二期工程的主候機(jī)樓屋頂破壞,面板掀起約100平方米,屋頂內(nèi)部上部PC板幾乎吹落或掀起,面積約3000平方米,侯機(jī)樓屋頂按GB50009-2006年版50年一遇基本風(fēng)壓設(shè)計(jì),原設(shè)計(jì)能抗12級(jí)大風(fēng),武漢機(jī)場(chǎng)航站氣象臺(tái)記錄的當(dāng)時(shí)風(fēng)速為29米/秒,相當(dāng)11級(jí)大風(fēng)。破壞時(shí)風(fēng)壓超過設(shè)計(jì)風(fēng)壓。面板破壞處T形件、主次檁條連接均良好,是由于立邊鎖扣拉脫而致,立邊鎖扣負(fù)風(fēng)壓強(qiáng)度不夠。3.2蘇州車站園區(qū)金屬屋面破壞2012年8月8日13時(shí)許,因受到臺(tái)風(fēng)“?？庇绊?蘇州市有8-10級(jí)大風(fēng)。蘇州火車站園區(qū)站房金屬屋面15塊1.0mm厚鋁鎂錳合金直立鎖邊屋面板遭到破壞,蘇州火車站園區(qū)金屬屋面按GB50009-2006年版設(shè)計(jì)應(yīng)能抗12級(jí)大風(fēng),但在10級(jí)大風(fēng)破損,主要是立邊鎖扣負(fù)風(fēng)壓強(qiáng)度不夠所致。3.3負(fù)風(fēng)壓引起大風(fēng)體育中心金屬屋面中間位置最高處鋁宿板和固定槽鋼被風(fēng)撕裂并吹落100米,三副三十平方米的大型采光窗被整體吹落,雨蓬吊頂吹壞。而且大部分破壞都是由于負(fù)風(fēng)壓所引起的,屋面板給掀了,主體結(jié)構(gòu)沒什么大礙。根據(jù)當(dāng)初的設(shè)計(jì)要求,河南省體育中心應(yīng)能抵抗10級(jí)大風(fēng)。按照當(dāng)天氣象局觀測(cè)點(diǎn)的大風(fēng)最高時(shí)速達(dá)24.7米/秒,相當(dāng)于9級(jí)風(fēng)。以上列舉的是金屬屋面被大風(fēng)掀開案例中極少的部分,我國(guó)每年因強(qiáng)風(fēng)造成屋面受損的直接經(jīng)濟(jì)和間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)億元以上。金屬屋面抗風(fēng)能力系統(tǒng)研究迫在眉睫。4北京首都機(jī)場(chǎng)t3航站金屬地板負(fù)風(fēng)壓低是風(fēng)災(zāi)的重要原因4.1北京首都機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓金屬屋面是一種典型的風(fēng)壓塑合結(jié)構(gòu)T3A航站樓長(zhǎng)約960米,最寬處約780米,最高處45米,其屋面懸挑部0米。T3B航站樓長(zhǎng)約960米,最寬處約780米,最高處44.5米。兩個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)相距約1000米。T3A和T3B航站樓屋面均為復(fù)雜的雙曲面形狀,表面并附有采光三角天窗,體型十分獨(dú)特;而且屋面跨度又特別大,結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小等特點(diǎn),均是典型的風(fēng)敏感結(jié)構(gòu),風(fēng)荷載控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要荷載之一。對(duì)挑檐結(jié)構(gòu)主要危險(xiǎn)是負(fù)風(fēng)壓。當(dāng)年設(shè)計(jì)時(shí),福斯特和中國(guó)專家也意識(shí)到這一點(diǎn),做了相應(yīng)計(jì)算和抗風(fēng)力試驗(yàn)。文獻(xiàn)1《北京首都機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓風(fēng)荷載和響應(yīng)研究》提供的等效靜力風(fēng)荷載為-1.57kPa。見圖10。4.2北京首都機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓金屬屋面按《建筑荷載規(guī)范gb50006-2006版》風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)按下式計(jì)算:高度z處的陣風(fēng)系數(shù)β風(fēng)荷載局部體型系數(shù)μ風(fēng)壓高度45m(B)變化系數(shù)μ100年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓w50年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓w100年重現(xiàn)期風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=-1.615kPa,50年重現(xiàn)期風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=-1.454kPa,文獻(xiàn)1提供的等效靜力風(fēng)荷載北京首都機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓風(fēng)荷載等效靜力風(fēng)荷載為-1.57kPa,介于100年重現(xiàn)期和50年重現(xiàn)期《建筑荷載規(guī)范GB50009-2006版》風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk之間,相當(dāng)于10級(jí)風(fēng)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。4.3年重現(xiàn)期風(fēng)荷載高度45m(B)處的陣風(fēng)系數(shù)β則:100年重現(xiàn)期風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=-1.615×1.56kPa=-2.51kPa;50年重現(xiàn)期風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=-1.454×1.56kPa=-2.27kPa。12級(jí)風(fēng)的最小風(fēng)壓0.66kPa,12級(jí)風(fēng)的最大風(fēng)壓0.85kPa。則:(100年重現(xiàn)期12級(jí)風(fēng)的最小風(fēng)壓)/(50年重現(xiàn)期12級(jí)風(fēng)的最小風(fēng)壓))=66/38=1.736(100年重現(xiàn)期12級(jí)風(fēng)的最小風(fēng)壓)/((50年重現(xiàn)期12級(jí)風(fēng)的最小風(fēng)壓))=85/50=1.74.42金屬屋面結(jié)構(gòu)防風(fēng)固載建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范/GB50009-2006屋面12級(jí)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值大約相當(dāng)于建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范/GB50009-2012年版的10級(jí)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值。地面粗糙度B屋面高度10m1.7/1屋面高度15m1.66/1屋面高度20m1.63/1兩者比值正好相等,這表明2012年以前金屬屋面工程按當(dāng)時(shí)有效的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2006版的12級(jí)風(fēng)壓大約相當(dāng)于建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012年版的10級(jí)風(fēng)壓。金屬屋面結(jié)構(gòu)在常遇9、10、11級(jí)風(fēng)壓時(shí),盡管設(shè)計(jì)負(fù)風(fēng)壓偏低,一般不會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)破壞,因?yàn)檎w結(jié)構(gòu)重力荷載減低了負(fù)風(fēng)壓作用,而金屬屋面表層薄板金屬自重很小,不能減低負(fù)風(fēng)壓作用,往往被掀揭而破壞。北京機(jī)場(chǎng)T3航站樓金屬屋頂、武漢天河機(jī)場(chǎng)金屬屋頂、蘇州火車站園區(qū)金屬屋面以及河南體育館金屬屋面等工程整體結(jié)構(gòu)未破壞,而屋面表層薄板被風(fēng)破壞,這是重要技術(shù)原因。GB50009-2012年版建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范考慮到近幾年來輕型屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)(含薄板金屬屋面)發(fā)生風(fēng)災(zāi)破壞的事件較多的重要原因而作出的修訂。金屬屋面按《建筑荷載規(guī)范GB50009-2006版》設(shè)計(jì)的負(fù)風(fēng)壓偏低是風(fēng)損的重要原因。5垂直鎖銷的金屬屋頂抗風(fēng)蝕試驗(yàn)和分析5.1金屬屋面產(chǎn)生破壞的幾個(gè)方面在一個(gè)鋁鎂錳屋面系統(tǒng)中影響面板抗風(fēng)性能的主要有山墻,屋脊和T型支座,從以上一些破壞案例可看出一個(gè)屋面系統(tǒng)抗風(fēng)性能的降低首先是從屋脊節(jié)點(diǎn)和山墻節(jié)點(diǎn)等局部位置開始,再向整個(gè)合金屋面系統(tǒng)蔓延,最終損害整個(gè)鋁鎂錳屋面系統(tǒng)。金屬屋面產(chǎn)生破壞的幾個(gè)方面:5.1.1金屬屋面條強(qiáng)度不夠抵抗強(qiáng)風(fēng)力的作用導(dǎo)致屋面破壞;5.1.2金屬屋面系統(tǒng)的T碼及T碼及檁條的連接強(qiáng)度不夠,受強(qiáng)風(fēng)破壞;5.1.3支座處鎖縫分離,板與板非支座處分離,滑動(dòng)支座破壞,緊固件拔出。增強(qiáng)金屬屋面本身抗強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)度主要通過改善上述3方面的受力性能進(jìn)行,其中5.1.3是主要的,與某型直立鎖縫金屬屋面系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果相吻合。5.2直立鎖縫金屬屋面系統(tǒng)受力直立鎖縫金屬屋面承載面積同板寬和支座間距成正比。圖13為直立鎖縫金屬屋面系統(tǒng)受力簡(jiǎn)圖。直立鎖縫金屬屋面各組分傳力途徑為:風(fēng)載-屋面板-屋面鎖縫-屋面支座-屋面緊固件-檁條。5.3基于系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計(jì)金屬屋面系統(tǒng)極限抗風(fēng)拔力的能力可以根據(jù)金屬屋面系統(tǒng)各組成部分平衡搭配可以取得有效的抗風(fēng)拔力系統(tǒng),從其失效模式為:緊固件拔脫;滑動(dòng)支座破壞;支座處鎖縫分離和板與板鎖縫分離。分析出系統(tǒng)最優(yōu)方案:式中:F1為支座處鎖縫極限承載能力/kN;F2為非支座處鎖縫極限承載能力/kN;F3為支座極限承載能力/kN;F4為緊固件連接極限承載能力/kN;F為系統(tǒng)中最薄弱組件能力/kN;Croof為該系統(tǒng)極限承載能力/kN/mS為支座間距;W為屋面板寬度。5.4金屬板屋頂研究方法金屬屋面系統(tǒng)通過扣合或咬邊連接金屬屋面工程越來越多,由于設(shè)計(jì)規(guī)范相對(duì)滯后,以及應(yīng)用單位與設(shè)計(jì)人員的認(rèn)識(shí)程度不夠等原因,對(duì)金屬板屋面研究大多集中在保溫、隔聲、防水等領(lǐng)域,對(duì)力學(xué)性能的研究也多集中于外露式的搭接方法。而對(duì)金屬屋面上層屋面板板肋與T碼之間的咬合破壞研究甚少,咬邊連接是過板與板、板與T碼之間的相互咬合進(jìn)行連接,其抗剪和抗彎承載力是通過相互之間的摩擦力來傳遞,傳力機(jī)制明顯不同于緊固件連接的傳力機(jī)制,其在風(fēng)吸力作用下的傳力機(jī)制,目前還沒有成熟的理論可尋,本文僅此探討分析。5.5截面參數(shù)的確定5.5.1金屬屋面系統(tǒng)的薄弱區(qū)在屋面板與T碼的咬合處,在負(fù)風(fēng)壓作用下,風(fēng)會(huì)對(duì)屋面板產(chǎn)生向上的風(fēng)吸力作用(圖14)。由于風(fēng)吸力反復(fù)不斷的對(duì)屋面板向上作用,導(dǎo)致上層屋面板板肋與T碼之間的咬合破壞,破壞時(shí)面板與T碼脫開上拱,然后帶動(dòng)其它位置的屋面板一起拱起,致使屋面板最終被撕裂而破壞(圖15)。5.5.2金屬屋面板的強(qiáng)度及及屋面板與T碼咬合部位強(qiáng)度計(jì)算。金屬屋面板的強(qiáng)度及及屋面板與T碼咬合部位強(qiáng)度受材料性質(zhì)及連接構(gòu)造等許多因素影響,目前尚無精確的計(jì)算理論,需根據(jù)試驗(yàn)確定連接強(qiáng)度。壓型鋁板屬于板狀受力構(gòu)件,其破壞狀態(tài)受多種因素影響,除強(qiáng)度、剛度外,其穩(wěn)定性和連接可靠性也極為關(guān)鍵,因此其截面參數(shù)根本無法用純理論計(jì)算獲得。正規(guī)生產(chǎn)廠家都會(huì)投入大量財(cái)力物力,對(duì)其生產(chǎn)板型的各種規(guī)格進(jìn)行無數(shù)次不同跨度的受荷試驗(yàn),再將試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,從而得出符合實(shí)際受力模式的截面參數(shù)作為設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù),并且所有試驗(yàn)及數(shù)據(jù)均呈權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證批準(zhǔn)。必要時(shí)可參考下列計(jì)算。結(jié)構(gòu)計(jì)算模型:考慮屋面板承受豎向荷載、水平荷載,強(qiáng)度和撓度按受彎構(gòu)件計(jì)算;并考慮溫度和地震效應(yīng)的影響。強(qiáng)度和撓度按彈性五跨連續(xù)梁模型計(jì)算內(nèi)力,按薄壁構(gòu)件驗(yàn)算截面。設(shè)計(jì)所采用計(jì)算方法及公式:5.5.2.1荷載組合a.當(dāng)活荷載≥雪荷載時(shí):恒荷載+活荷載b.當(dāng)活荷載<雪荷載時(shí):恒荷載+活荷載c.考慮風(fēng)荷載最不利組合:恒荷載+風(fēng)荷載d.考慮檢修荷載組合:恒荷載+檢修荷載5.5.2.2內(nèi)力分析活荷載作用下考慮活荷載的最不利布置,在雪荷載作用下考慮滿跨布置,并考慮積雪效應(yīng),檢修荷考慮作用在跨中,并沿板縱向(板鋪方向)換算成一個(gè)波峰寬方向的線荷載后,再按集中荷載計(jì)算。金屬屋面板的強(qiáng)度可取一個(gè)波距的有效截面,以檁條或T形支托為梁的支座,按受彎構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。式中:M—截面所承受的最大彎矩,可按圖5.5.2的面板計(jì)算模型求得;Mu—截面的受彎承載力設(shè)計(jì)值;We—有效截面模量,按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429的規(guī)定計(jì)算。5.5.3金屬屋面板通過T型支座連接在檁條上,由T型支座支撐,屋面板的受力為多跨連續(xù)梁的形式(圖18)。5.5.4屋面板T形支托的強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算:式中:σ——正應(yīng)力(N/mmf——支托材料的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mmR——支座反力(N)Aen——有效凈截面面積(mmt1——支托腹板最小厚度(mm);LS——支托長(zhǎng)度(mm)。5.5.5屋面板與T碼咬合部位最大抗力值R抗力與強(qiáng)度。目前尚無精確的計(jì)算理論,需根據(jù)試驗(yàn)確定連接強(qiáng)度。必要時(shí)可參考下列計(jì)算。L為屋面板的跨度,B為板的寬度,Ra為允許值,由廠家提供或試驗(yàn)確定。6試件安裝及試驗(yàn)方案以某國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓屋面板抗風(fēng)承載能力試驗(yàn)研究為例。6.1某機(jī)場(chǎng)航站樓建在渤海灣邊,四周地面空曠,常年易刮北風(fēng)、西北風(fēng),且風(fēng)力較大。航站樓屋面面積很大,達(dá)40000m6.2試驗(yàn)根據(jù)機(jī)場(chǎng)航站樓挑檐部分屋面的有關(guān)參數(shù)制作試件,試件長(zhǎng)為6330mm,寬為3100mm,縱向設(shè)置檁條,檁條間距為750mm,共設(shè)置三根檁條,檁條的截面為[]雙卷邊槽形口對(duì)口C180×70×20×2.0,上鋪65/333型(0.6inln厚)鍍鋁鋅面板,面板周邊與[10進(jìn)行密封焊接,密封用的底板厚度為4mm,底板上設(shè)置兩道加勁肋,間距為1000mm,試驗(yàn)所用鍍鋁鋅面板以及T碼等安裝配件均從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)至上海,由現(xiàn)場(chǎng)施工人員在試件上安裝。試件一為屋面T碼上全部施加瑣夾,試件二為瑣夾在有T碼的位置交錯(cuò)布置,試件三為T碼位置不設(shè)瑣夾。試件二和試件三,分別是在試件一的基礎(chǔ)上去掉部分和全部瑣夾后依次進(jìn)行試驗(yàn)。6.3在試驗(yàn)初期,3個(gè)試驗(yàn)皆表現(xiàn)為板肋間的面板呈現(xiàn)鼓起變形,隨著壓力的逐漸增大,板肋間的面板鼓起變形逐漸增大,板肋和鎖夾并未隨面板的鼓起而傾斜,變形不明顯。當(dāng)升壓到最大值時(shí),在穩(wěn)壓5min的過程中,觀察到壓型板咬合部位和板面的變形正常,受力完好,并未發(fā)生破壞,3個(gè)試驗(yàn)所加壓力的最大值分別為7.8kN/m在試驗(yàn)三中,鍍鋁鋅面板當(dāng)加壓到7.9kN/m上述的破壞試驗(yàn)表明,屋面系統(tǒng)的薄弱區(qū)在屋面板與T碼的咬合處,破壞時(shí)面板與T碼脫開上拱,然后帶動(dòng)其它位置的屋面板一起拱起,致使屋面板最終被撕裂而破壞。6.4細(xì)胞密度設(shè)計(jì)方案6.4.13個(gè)試件的試驗(yàn)研究表明屋面系統(tǒng)的薄弱區(qū)在屋面板與T碼的咬合處,破壞時(shí)面板與T碼脫開上拱,然后帶動(dòng)其它位置的屋面板一起拱起,致使屋面板最終被撕裂而破壞。6.4.265/333型(0.6mm厚)鍍鋁鋅面板上施加瑣夾可以提高試件的抗風(fēng)承載力,并且隨著瑣夾布置密度的增大而增大。6.4.3加固所選用的65/333型(0.6mm厚)鍍鋁鋅面板可以滿足該航站樓屋面抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求?？紤]該航站樓挑檐部分其它各種不利因素的影響,采取在屋面板T碼處交錯(cuò)布置瑣夾的加固措施以增大其屋面的抗風(fēng)承載力。7n/m7.2加固方案以溫州火車站金屬屋面加固設(shè)計(jì)為例。7.1屋面系統(tǒng)角部設(shè)計(jì)風(fēng)壓偏低,易發(fā)生屋面被掀翻的可能,需要加固。經(jīng)計(jì)算復(fù)核溫州南站的金屬屋面在角部部位的100年一遇的風(fēng)荷載值為4.865KN/m7.2整改方案7.2.1屋脊是本次檢查中發(fā)現(xiàn)的問題最大的部位,其不能抵抗較大的負(fù)風(fēng)壓,為了防止臺(tái)風(fēng)造成的破壞,先設(shè)計(jì)了一套切實(shí)可行的加固方案,本次方案考慮將屋脊與屋面連接,同時(shí)連接好高端堵頭并將屋面板卷邊。檐口區(qū)加固:由于檐口有很多不利工況,故將所有的檐口增加3排鋁合金抗風(fēng)夾,夾具與T型支座連接。伸縮縫加固:頂部新設(shè)計(jì)了鋁合金與三元乙丙密封膠條組合的伸縮縫加固方案同時(shí)保證屋面的效果又新增加一條鋁鎂錳板的伸縮縫系統(tǒng),保證使用功能,雙保險(xiǎn)方案,吊頂部位增加了鋁合金與三元乙丙密封膠條組合的伸縮縫加固方案保證安全的前提又能滿足觀感。8屋頂風(fēng)壓和高度8.1屋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般僅考慮自重、雪載、施工荷載,而風(fēng)的作用常被忽略。認(rèn)為風(fēng)荷載的影響不大或風(fēng)引起的吸力對(duì)屋面結(jié)構(gòu)有利。實(shí)地調(diào)查結(jié)果表明,在風(fēng)作用下整體被破壞的例子并不多見,但其局部表面飾物脫落或屋面局部被掀開以致整個(gè)屋面遭受風(fēng)荷載破壞的例子卻時(shí)有發(fā)生。提高金屬屋面抗風(fēng)力要從技術(shù)、設(shè)計(jì)、材料、施工、管理、維護(hù)多方面著手,本文僅從技術(shù)面提供參考建議。8.2新建金屬屋面工程嚴(yán)格按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012設(shè)計(jì),既有金屬屋面工程宜按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012復(fù)核設(shè)計(jì)。建議宜選用100年一遇基本風(fēng)壓。8.3風(fēng)荷載設(shè)計(jì)宜分別按結(jié)構(gòu),上、下表面的最不利風(fēng)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓計(jì)算應(yīng)考慮上下表面風(fēng)壓值疊加。對(duì)于開敞式屋面結(jié)構(gòu),上下表面都受到風(fēng)的作用,而設(shè)計(jì)支承結(jié)構(gòu)時(shí)需要的是屋蓋上、下表面的風(fēng)壓差,即凈風(fēng)壓。一般來說凈風(fēng)壓不完全等于屋面上表面或下表面所受風(fēng)壓,所以只考慮凈風(fēng)壓的設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)可能安全,而屋面的上表面、下表面可能不安全。建議屋面風(fēng)荷載設(shè)計(jì)宜分別按屋面結(jié)構(gòu),上、下表面的最不利風(fēng)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。8.4金屬屋面宜進(jìn)行下列試驗(yàn):1、抗風(fēng)壓試驗(yàn);2、結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn);3、屋面板承受集中荷載試驗(yàn);4、氣密性試驗(yàn);5、水密性試驗(yàn);6、熱循環(huán)測(cè)試;7、隔聲試驗(yàn);8、保溫性能試驗(yàn);9、吸聲試驗(yàn);10抗風(fēng)揭試驗(yàn)。8.5我國(guó)現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范對(duì)風(fēng)荷載只有設(shè)計(jì)要求,沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證。建議金屬屋面按照GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》設(shè)計(jì)后,宜采用抗風(fēng)揭實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。檢驗(yàn)屋面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、屋面系統(tǒng)所用的各種材料(包括表面材料、基層材料、保溫材料、固定件)以及整個(gè)屋面系統(tǒng)的可靠性和可行性。8.6機(jī)械咬口屋面板承載力高于手工咬口,咬合時(shí)需用專用電動(dòng)工具將整條邊全部咬合,咬邊施工不到位,導(dǎo)致咬