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《直立鎖邊屋面系統(tǒng)抗風承載能力研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、直立鎖邊屋面系統(tǒng)抗風承載能力研究1引言1.1直立鎖邊金屬屋面的應(yīng)用現(xiàn)狀在工程實際應(yīng)用當中，直立鎖邊點支承屋面系統(tǒng)是壓型金域面板通過專用設(shè)備或手工咬合工藝，依次將其相鄰立邊和T形支托相對咬合后，連接到支承結(jié)構(gòu)的屋面系統(tǒng)，這種系統(tǒng)主要適用范圍是大跨度向支承式封閉結(jié)構(gòu)體系。系統(tǒng)本身的性能卓越：在防水性能上，通長的屋面板上沒有螺釘外露、沒有任何穿孔，利用直立鎖邊機將直立鎖縫處和直立固定座的梅花頭進行緊密的機械咬合，消除了傳統(tǒng)壓型鋼板問題上存在的漏水隱患；鎂招猛合金板可以在施工現(xiàn)場根據(jù)需要生產(chǎn)各種長度的屋面板，從而避免了屋面板在長度方向上的搭接縫，減少了這部分因素導致淘水的可能性；在整體屋面防水構(gòu)造中
2、，在直立鎖縫處設(shè)有反毛細四糟，使卷助處大耳與小耳之間形成的防水空腔減小積水的表面張力，進而有效減少了毛細水沿著卷助空隙進入到屋面系統(tǒng)內(nèi)部的可能性。在抗變形能力上，面板和支座之間能夠?qū)崿F(xiàn)在板長邊方向上的滑動，面板和支座間的構(gòu)造能有效地吸收屋面板因熱脹冷縮產(chǎn)生的變形，不會產(chǎn)生明顯的溫度應(yīng)力；在面板寬度方向設(shè)有凸起的板助，能夠有效的克制屋面板的橫向變形，另外板可以以支座為軸在板寬方向上自由轉(zhuǎn)動，從而消除板在寬度方向的溫度應(yīng)力，有效解決其溫度變形問題。除了防水密閉性能和良好的結(jié)構(gòu)性能之外，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)屋面板材實用性也使其得到了越來越多設(shè)計者的喜愛。在屋面板板長方面，金屬面板采用現(xiàn)場壓制成型的
3、制作工藝，可以現(xiàn)場生產(chǎn)各種長度的板材，減少了運輸成本；多樣化的板面形式也是該類屋面系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢，可以生產(chǎn)出各種弧線、甚至是扇形板面，能夠滿足各類建筑物屋面形式的需求目前國內(nèi)外很多大型的鐵路站房、機場航站樓、大型會展中心等大型建筑使用直立鎖邊屋面系統(tǒng)，此類屋面系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)列舉一些代表性的建筑如圖1-3所示。..1.2金屬屋面的受力性能研究目前關(guān)于直立鎖邊屋面體系受力性能的理論分析比較少，對于該類結(jié)構(gòu)體系的研究主要集中在結(jié)構(gòu)試驗方法測定和有限元數(shù)值模擬兩方面。在幵展屋面系統(tǒng)抗風承載能力研究工作中，國外很多學者都對其進行了試驗研究：J.J.delCozDiaz等通過ANSYS建模研究金
4、屬屋面的空氣壓力分擔情況，并與風洞試驗結(jié)果進行對比研究，提出金屬屋面上表面的吸力是橫向氣流情況下的最不利情形；SchroterRC等人進行了金屬屋面板靜載空氣壓力試驗，測定了某一類型金屬屋面的抗風承載能力；SinnoR于20世紀初期在Mississippi州立大學進行了鋼屋面板空氣動力學試驗，測定屋面受力性能情況。隨著國外學者對屋面系統(tǒng)的抗風承載試驗?zāi)芰ρ芯康拈_展，逐漸形成了關(guān)于屋面抗風的標準試驗方法：美國的ANSI/FM44742004《用靜態(tài)正壓或負壓法進行屋面系統(tǒng)的抗風揭試驗方法》和歐洲的ETAG006:2007《機械固定柔性屋面防水卷材系統(tǒng)的歐洲技術(shù)認證指南》，并且前者已經(jīng)得到北美、
5、歐洲和亞洲許多國家的認可，目前屋面抗風試驗設(shè)計方法己逐漸走向規(guī)范化和標準化。在開展了屋面抗風試驗研究的基礎(chǔ)上，E1592，制定了屋面各類組件抗風分析的安全因數(shù)：檁條屈曲安全因數(shù)是1.3,連接附件的風力加載安全因數(shù)是2.25等；Murray等通過重新驗算Farquhar的研究內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，由于抗風夾安置位置不當造成ASCE7-05的計算過于保守，提出了抗風夾布置規(guī)定細則。單純依靠試驗進行屋面抗風研究固然能確定抗風極限數(shù)值，但是各類型、各幾何尺寸的屋面系統(tǒng)均需單獨開展結(jié)構(gòu)試驗進行相關(guān)受力性能的測定。2直立鎖邊屋面抗風性能的有限元分析2.1有限元建模思路直立鎖邊屋面系統(tǒng)在受到風吸力作用時，整體板面在跨
6、中位置會出現(xiàn)比較大的豎向曉度，跨中豎向曉度的變化一方面能反映屋面系統(tǒng)的受力性能，另一方面燒度數(shù)值較大，能減少試驗過程中位移測定的相對誤差，因此開展靜力加載試驗時往往將其作為重要的物理量進行測定。為了將有限元計算分析的結(jié)果和試驗進行對比驗證，必須建立和靜載試驗相同的屋面整體模型進行分析。假如利用接觸理論模擬實際卷邊與支座處接觸狀態(tài)，建立整體屋面系統(tǒng)有限元模型，不定邊界的接觸問題伴隨著整體屋面龐大的網(wǎng)格數(shù)目會帶來巨大的計算量，計算過程不易收斂，不易得到抗風承載能力極限數(shù)值。因此考慮分層次對屋面系統(tǒng)進行有限元分析：在考慮整體屋面系統(tǒng)受力規(guī)律時，利用支座處簡化模型觀測跨中位置變形情況，與試驗數(shù)值進行
7、對比，并以支座處卷助卡口橫向間距的變化規(guī)律，快速得到抗風承載能力極限值；在研究金屬卷邊處受力破壞機理時，使用支座處精細化模型模擬，通過接觸狀態(tài)的改變判定實際工程中受力狀態(tài)的變化。多尺度的建模方式各有其研究的重點，并且兩種尺度模型分析結(jié)果能夠相互補充和驗證。另外，在后續(xù)幵展參數(shù)化分析的研究中，精細化模型對于卷邊處局部參量的分析更加準確，簡化模型對于屋面檁條間距、屋面板厚度等參量的分析更加方便，兩者結(jié)合才能比較全
