薄壁型钢檩条抗积雪荷载作用的设计方法研究

近年来我国多次发生在积雪荷载作用下门式刚架轻钢房屋发生破坏事故。本文分析了积雪荷载在房屋屋面形成的特点和屋面积雪荷载作用下薄壁型钢檩条的破坏特征。探讨了现行设计规范和技术规程中檩条抗积雪荷载设计方法的合理性,指出了计算模型存在的不足。压型钢板屋面在积雪荷载作用下,不宜作为檩条可靠的侧向支撑,檩条计算应按屋面不能阻止檩条侧移和扭转进行强度和稳定计算。通过大量算例计算和分析比较,研究了屋面坡度与扭转翘曲正应力对檩条截面正应力的影响规律和程度,指出了现行设计规范和技术规程中薄壁型钢檩条抗积雪荷载的设计方法的适用性和缺陷。对于目前大量采用的屋面坡度较小的轻钢建筑檩条进行强度和稳定计算时,不宜忽略扭转翘曲正应力的影响。探讨了在屋面积雪荷载作用下门式刚架轻钢房屋发生破坏的原因。提出了薄壁型钢檩条抗积雪荷载作用的设计方法建议。     

暴雨导致某厂房轻钢屋面局部坍塌事故分析

针对某厂房轻钢屋面的局部坍塌事故原因进行了分析,通过对坍塌位置的建筑材料及原有设计方案进行检测和分析,同时对事故发生时的气象条件进行调研和分析,认为轻钢屋面需要做好日常屋面排水及构件的维护工作,研究成果对轻钢屋面的安全保护问题具有参考意义。     

金属屋面结构抗风掀性能检测技术研究

针对近年来由于屋面风掀破坏不断发生,造成了大面积破坏和人员伤亡。本文从屋面风致破坏的机理分析入手,指出屋面系统的最不利活荷载是作用在外表面的风举力。提出根据体型系数的金属屋面结构最不利测试单元的取样方法,引入美国和澳洲对金属屋面风荷载作用的不同的检测方法,分别给出了仪器设备要求、测试流程、分级指标和测试结果的判断方法。分析了金属屋面结构抗风掀性能的检测现状,根据安全性和适用性分类提出了金属屋面必要的其他检测内容,期待引起对金属屋面检测的重视。     

轻钢结构在雪荷载影响下的灾害原因调查与分析

通过对部分轻钢结构房屋因屋面积雪发生坍塌的破坏情况的调查,选取典型建筑进行结构复原和建模分析,从结构体系、平面布置、构造措施及施工质量等方面详细论述破坏形成原因,并对同类建筑防范罕遇荷载垮塌事故提出措施和建议。     

某工程屋面坍塌原因鉴定研究分析

屋面在实际施工过程中会因为材料、技术、人员等因素影响而产生质量问题，甚至会造成更严重的坍塌事故。根据在工作中负责的“屋面坍塌事故”鉴定真实案例，通过对检测数据分析、设计复核分析，还原了坍塌过程，找出了屋面坍塌事故的成因。全部成因可作为其他类似工程的前车之鉴，以减少类似事故再次发生。     

台风区屋面彩钢板的破坏分析及建议

通过一些台风区厂房屋面破坏的实例,对造成屋面破坏的各种原因进行分析,并通过对实际工程的应用,提出在台风区采用彩钢板屋面时设计和施工方面的建议.     

梯形截面的折皱薄壁屋面不宜推广

1997年1月中旬,辽宁省鞍山某彩板有限公司在鞍山地区承建的梯形截面金属折皱薄壁屋面建筑中的近18000平方米建筑物出现塌落破坏。1月26日,天津大学土木系刘锡良教授、清华大学郭彦林副教授及北京银河金属屋顶成型技术研究所张福海所长等一行6人,应该彩板有限公司邀请前往鞍山,帮助分析这场事故的原因。专家们察看了事故现场,面对如此大面积的结构破坏感到十分震惊。通过对事故现场进行全面、详细的勘查测量,对事故原因进行了初步的分析。1月28日,该彩板有限公司、天津大学、清华大学和银河研究所就这次事故的原因及今后的合作意向     

某网架结构屋面防水工程事故的研究

目前国内对钢结构的研究主要集中在主体安全性、节点可靠性等方面,而对于钢结构屋面防水的研究较少,部分钢结构屋面防水工程的做法依然沿用普通混凝土结构屋面的防水处理方法,导致工程质量事故屡有发生。通过对某曲面网架结构的屋面防水工程事故的原因分析,总结出一些经验,供参考。     

压型钢板屋面抗风设计有关问题的探讨

本文主要对福建沿海地区的轻钢屋面围护结构的受风破坏情况作了大致介绍,并对其进行了受风破坏原因分析,对压型钢板屋面的抗风设计进行了设计探讨,提出了相应的抗风措施及应注意的有关问题。     

连接铝合金基材的不锈钢复合材质自钻自攻螺钉抗拉拔性能的试验研究

金属屋面系统上存在大量连接铝合金基材的自钻自攻螺钉,在金属屋面风揭破坏案例中有螺钉被拔出的事故.为研究连接铝合金基材的不锈钢复合材质自钻自攻螺钉的抗拉拔性能及计算方法,进行了以钻入方式、基材厚度、螺距、螺钉直径为变量的198个连接试件抗拉拔试验,通过试验结果分析不同因素对抗拉拔承载力的影响.结果显示:连接铝合金基材的自...     

考虑风速风向联合分布的双坡屋面风致疲劳研究

为研究风荷载作用下大跨度低矮建筑金属屋面板的疲劳损伤分布规律,以坡度为1/60的双坡屋面建筑为研究对象,基于1975～2019年间的风速风向数据,研究了双坡屋面板50年重现期的疲劳损伤累积值。采用Gumbel分布描述日极值风速分布,混合Von Mises分布描述风向分布,并用单参数Archimedean Copula函数描述二者的相关性,得到了风速风向的联合分布; 基于双坡屋面的测压风洞试验结果,考虑连续变化风速和离散风向角对疲劳寿命的影响,研究了金属屋面板的疲劳损伤累积值。结果表明:双坡屋面板疲劳损伤与主导风向、屋面位置等因素密切相关,位于主导风向处的迎风屋檐、边角等气流分离位置的疲劳损伤累积值远大于其他区域; 良态风环境下,该双坡屋面金属屋面板50年风致疲劳损伤累积值最大可达0.746,风荷载可引起迎风屋檐、边角位置金属屋面板的疲劳破坏; 对于金属屋面板而言,风致疲劳破坏是引发风揭事故的巨大隐患,应高度重视。     

新型抗风耗能装置在低矮房屋中布置方式的风洞试验研究

针对低矮房屋受台风作用极易损坏的问题,提出一种在低矮房屋上安装新型抗风耗能装置的防护方法。为寻求新型耗能装置的最优布置方式,使耗能装置效用最大化,针对将装置安装在双坡屋盖边缘、屋脊以及联合导流板工作等6种安装工况,通过风洞试验,研究抗风装置系统对屋面峰值风压和平均风压的影响,并对6种工况进行数值模拟分析,数值模拟结果与风洞试验一致。进行了耗能装置几何参数的优化研究,探讨了叶尖速比、叶轮根部安装角和叶根对叶尖扭角对耗能系数的影响。研究表明:安装耗能装置能有效预防屋面受风损坏;在迎风侧屋檐上部,结合导流板与抗风装置联合工作的方式能显著降低负风压对屋面结构的不利影响,这种安装方式在任一风向角下都显著降低了屋面平均风压系数极值(包括迎、背风面),降低幅度可达40%。     

考虑风速变异性的风致屋面覆盖物损失评估

屋面覆盖物在大风中容易遭到破坏,而屋面的破坏可能引起雨水渗透而导致房屋内部受到更大的损害。因此文章基于西安大略大学风洞试验数据提出一种在强风作用下屋面覆盖物风致损失的概率评估方法。首先简单介绍了风洞试验及试验数据的基本概况;然后利用Hermite多项式模型拟合每个测点的风压系数的概率密度分布;随后采用转换过程法估计相应的极值风压系数概率分布函数;最后以沥青瓦片为例,计算每块瓦片失效的概率及整个屋面覆盖物的损失率,包括不考虑风速变异性和考虑风速变异性的情况。     

开合屋盖体育场风荷载特性试验研究

建筑立墙迎风面开孔时内部风压随开口处外压变化显著,使得屋盖所受净压显著增大,其测量值往往大于规范取值。而对于屋盖顶部开孔的建筑,其内部风荷载我国规范没有相应取值。为了进行开合屋盖结构设计和探讨屋盖顶部开孔对屋盖风荷载变化的影响,以1∶300的几何缩尺比制作了一个开合屋顶体育场的刚性模型,在B类地貌中对该体育场固定、活动屋盖的上、下表面进行了风洞测压试验,得到了屋盖上、下表面的体型系数、平均风压系数、脉动风压系数和极值风压系数。试验结果表明：活动屋盖的开启,可有效减小固定屋盖和活动屋盖的平均风荷载,引发整个结构承受向下的风荷载;活动屋盖开启将增大固定屋盖和活动屋盖的净脉动风荷载;活动屋盖开启将减小固定屋盖和活动屋盖的极小值风荷载,且固定屋盖上的最大极小值风压系数的位置往屋顶开口方向移动。     

屋面风荷载及风致破坏机理

随着建筑科技和施工工艺的进步,大量形式新颖、质量轻、柔度大的大跨度屋面结构不断涌现,风荷载成为这类结构的重要荷载。本文通过综合大量风洞试验成果和灾后实地调查结果,研究了平屋面、坡屋面、弧状屋面、柱壳和球壳屋面等各种屋面形式的风压分布特征,给出了可供设计和研究参考的屋面风压系数,并对屋面风压分布及屋面结构的风致破坏机理作了较为详细的论述,得出对屋面抗风设计颇有指导意义的结论。     

Full-scale wind pressure measurements on a twin-span 12.2 × 12.2 m inflated roof greenhouse

In recent years plastic film has been extensively used for cladding low cost greenhouses. A limitation of the material is its susceptibility to wind storm damage and its wider use is dependent on good design through a knowledge of wind loads.Results of a limited programme of measurements of wind pressure on a film clad inflated roof greenhouse are presented. The measurements were made on the full-scale structure under natural wind conditions. The shape of the roof was modified by the wind and has been calculated for the measured wind load pattern assuming inviscid uniform flow. The application of these results to design is discussed.     

低矮建筑风致局部瞬毁诱发次生灾害机理研究

基于缩尺比为1∶40低矮建筑在不同地貌条件下的风洞试验,研究因易损区局部风致破坏进而诱发低矮建筑屋面整体风毁的风载特性,分析屋面瞬间开孔所致瞬态峰值内压过冲效应,研究稳态阶段的内压分布特征及净风压极值分布规律。结果表明：建筑上游风场湍流度越大,屋面局部瞬间破坏所致过冲效应越明显;地貌对屋面迎风角部瞬间破坏所致过冲较分布区域的影响显著;屋面不同的区域开孔所致内压分布均匀,但内压值随风场湍流度增大呈增大趋势。风致建筑破坏所致内压系数试验值比我国现行荷载规范中建议取值大;屋面局部瞬毁进而诱发再次破坏主要分布在已损孔洞边缘及山墙部分。     

威海体育场挑篷索膜结构风洞试验研究

介绍了威海体育场看台挑篷索膜结构风洞测压试验结果 ,分析了其风压分布的特点 ,并给出了可供实际结构计算时参考的风荷载值。试验研究表明 ,对于这种大型、复杂、对风荷载作用敏感的结构 ,进行系统的风荷载试验与研究是十分必要的     

Full-scale validation of vortex suppression techniques for mitigation of roof uplift

Widespread damage to roofs in hurricanes and other high wind events has highlighted the need for improving the wind performance of roofs, including both new construction and retrofit on existing buildings. Effective and economical methods to mitigate wind effects on roof components are sought to reduce accumulated losses from frequently recurring low- and moderate-intensity events. An experimental study was carried out in the 6-fan Wall of Wind (WoW) testing apparatus to assess the effectiveness of aerodynamic edge devices at full scale in reducing wind effects over the roof corner and edge regions. Two sets of tests, roof gravel scour testing and pressure testing, were carried out to visualize the development of edge vortices and compare roof uplift pressures with and without aerodynamic edge shapes, thus allowing the estimation of the effects of such shapes in alleviating wind damage of roofing material as well as high uplift pressures on roofs. Probabilistic estimates of peak pressures indicated that the use of such mitigation devices resulted in significant reductions in uplift within the instrumented area, which according to the US wind load specifications (ASCE 7-05) represents a corner section of the roof that will experience the highest suction. The largest reduction was achieved with the Flat Roof AeroEdge Guard (FRAG1). This research demonstrates the potential for substantial reduction of roof uplift pressures through the development and application of mitigation techniques to lessen or prevent hurricane-induced damage to new and existing roofs.