铝镁锰直立锁边金属屋面抗风揭性能试验研究与理论分析

铝镁锰直立锁边金属屋面广泛应用于各类大跨度建筑中,但是关于其抗风揭性能的理论研究较滞后,也缺乏系统性试验研究。为研究屋面板宽度、厚度、T形码支座间距等因素对其抗风揭性能的影响,对12组24个金属屋面试件进行了抗风揭试验。采用接触单元建立了有限元实体模型,模拟其破坏过程,并给出合理的破坏判定准则。提出简化计算模型,推导了极限风压计算式。研究结果表明：所有试件的破坏均是锁边咬合处的脱开造成的,锁边咬合处初始缝隙缺陷会显著降低直立锁边金属屋面的抗风揭能力;增大T形码长度对极限风压的提升较小,减小屋面板宽度、增大屋面板厚度、减小T形码支座间距以及增设抗风夹均能有效提升直立锁边金属屋面的抗风揭性能,其中增设抗风夹效果最为显著;已有研究中有限元分析结果、极限风压计算式结果与试验结果吻合良好,可验证有限元模型及极限风压计算式正确有效,研究成果可为直立锁边金属屋面抗风揭设计与性能评估提供参考。     

杭绍台铁路站房金属屋面抗风揭试验研究

以杭绍台铁路站房金属屋面为研究对象,通过抗风揭试验,明确其失效模式和抗风揭承载力,并探讨不同参数对直立锁边金属屋面抗风揭性能的影响。研究结果表明：直立锁边金属屋面在风吸力作用下主要的破坏模式是锁边处屋面板与支座的脱扣破坏;改变支座高度、檩条间距、布置抗风夹均能提高直立锁边金属屋面的抗风揭性能,其中布置抗风夹效果最为显著;高强抗风夹能转变金属屋面系统的失效模式,较常规抗风夹而言,能大幅提高屋面板抗风承载力;动态循环加载对直立锁边金属屋面的极限承载力存在着明显的影响,在实际工程中进行动态循环抗风揭试验是十分有必要的。     

金属屋面系统抗风揭性能的试验研究

由于金属屋面系统的设计方法尚不成熟,近年来金属屋面被狂风掀起的现象时有发生。因此,如何有针对性地开展此类屋面系统的抗风揭性能研究,具有重要的意义。通过试验手段,对工程常见的金属屋面系统进行相关的抗风揭试验研究,获得了相关的荷载-变形、荷载-应变曲线,并对相关试验结果进行分析。试验结果表明:该金属屋面抗风揭能力最薄弱的地方位于支座与屋面板的锁边处,通过在支座和屋面板的锁边位置增加抗风加强夹,能够显著提高屋面的抗风揭能力,且加强夹间距越密,屋面系统的抗风揭能力越强。     

昌北机场直立锁边金属屋面板抗风揭试验研究

近年来,轻便、大跨、强度高、防水性能好的直立锁边金属屋面系统越来越多地应用于机场、火车站和体育馆,但由于缺乏相应设计和施工标准,其抗风承载力不足的弊端也逐渐体现出来。以昌北机场T2航站楼金属屋面修复加固工程为研究背景,通过足尺试验对直立锁边金属屋面板进行抗风揭性能试验和评价。通过分析不同加固模式下的金属屋面板抗风揭破坏形态和承载力变化规律,确定直立锁边金属屋面系统的合理加固措施。试验结果表明,采用夹具进行加固可以有效地提高HXY-400型直立锁边金属屋面板的抗风揭承载力,其抗风揭承载力较未设夹具的屋面板抗风揭承载力提升4.18倍;檩条间距、檩条连接件抗剪承载力及檩条自身抗弯能力对于直立锁边金属屋面板的抗风揭承载力有着直接影响。     

直立锁边铝镁锰板屋面系统抗风揭试验研究

近年来,随着现代建筑技术发展,人们对于建筑美观的要求越来越高。形式繁多的轻质、大跨、美观的金属屋面出现在地铁、航站楼、客运站等重要结构中。但是,随着金属系统的应用,多个屋面系统在实际应用过程中被风吹开,其抗风揭问题越来越明显。因此,研究金属屋面系统的抗风揭性能具有重要的意义。以直立锁边屋面系统为研究对象,通过试验方法和数值模拟研究其抗风揭性能。结果表明:直立锁边屋面系统抗风揭能力的最薄弱部位位于支座与屋面板的锁边处,在该位置处增加设置风夹可明显改善其抗风揭性能,并大幅提高该屋面系统的抗风揭能力。     

直立锁缝金属屋面抗风揭对比试验与加固方案优化

阐述了直立锁缝金属屋面系统抗风揭原理,结合南昌昌北机场直立锁缝金属屋面风揭破坏,明确风压的基本要求与加强措施,并开展直立锁缝屋面板抗风揭对比试验,对复杂受力状态的直立锁缝屋面板系统各关键组成部分在模拟极端暴风工况下的抗风揭能力进行了初步测试分析,依据直立锁缝屋面系统失效对比试验,提出了直立锁缝屋面系统抗风揭能力关键措施,尤其是对机械冷弯成型的锁缝与附加锁夹后的极限能力作出量化对比及分析,确定加强设计和附加锁夹加固间距的优化方案。     

直立锁边金属屋面系统风吸破坏机理研究

国内将直立锁边金属屋面系统引进后,对其传力原理和受力性能方面的研究尚未成熟,不利于此类屋面体系的推广应用。直立锁边金属屋面系统涉及的问题具有综合性、复杂性,需要大量科研工作予以解决。基于以上问题,针对性地对直立锁边金属屋面卷边咬合处展开相关研究。首先介绍了金属屋面的构造,通过对铝镁锰直立锁边金属屋面系统构造的初步分析得到了屋面板抗风原理:最顶层的屋面板首先向上变形,将上升力通过锁边咬合构造传给支座,支座再将荷载由自攻螺钉传至檩条,最后再分配给主体结构。传力顺序为风吸荷载→屋面板→固定支座→自攻螺钉→檩条→主体结构。利用非线性有限元软件MIDAS FEA模拟该屋面系统受风荷载作用下的破坏全过程,对直立锁边金属屋面系统的抗风性能进行研究。结合国内对金属屋面系统抗风揭破坏性能所做的研究,分别在屋面板平板及竖向板肋上施加满布均匀荷载2 kN/m~2和5 kN/m~2,分析不同荷载下屋面板的受力及变形情况,得到了不同位置节点处的Mises应力云图。分析发现:在2 kN/m~2均布荷载作用下,支座与金属卷边相连接的部位由于相互的挤压和滑移,局部应力较大,达到220 MPa,但此时板面中部位置还停留在比较低的应力水平;在5 kN/m~2的均布荷载作用下,屋面板跨中大部分以及支座附近的区域应力已经达到屈服强度;在2 kN/m~2的均布荷载作用下,屋面板跨中位置的最大竖向挠度值约为48. 18 mm,挠度数值较大,且支座处开口使得两侧板面挠度值大于中间板,需考虑其对整体屋面系统使用状态的影响;当施加在屋面板上的均布风荷载值为5. 0 kN/m~2时,板跨中挠度为220 mm,这是因为屋面板已经脱离支座,导致挠度迅速变大,此时过大的挠度对屋面板的正常使用产生了不可恢复的影响。通过对屋面板受荷载作用下的变形情况加以分析,可知相邻屋面板在风揭作用下,卷边直肋分别往两边运动,屋面板直立锁边部分与铝合金支座不断摩擦、挤压,随着变形的不断发展,最终脱离支座。因此,直立锁边金属屋面系统在风吸力作用下,屋面板卷边与支座处的咬合连接是最先发生破坏的部位,对此部位应特别注意,必要时应采取相应加强措施。通过对结构的模态分析,得到其前5阶振型和周期。对屋面板进行风压动力时程分析,得到与各测点对应的锁缝连接处相对位移响应。为提高直立锁边金属屋面系统抗风揭能力,防止局部掀翻,针对不同的工程状况,提出了相应的加强对策。加强处理后,直立锁边金属屋面系统的使用安全性提高,可为工程设计提供参考。     

大型公共建筑直立锁边金属屋面抗风揭加固方法探析

大型公共建筑直立锁边金属屋面,作为屋面顶板在建筑使用过程中存在屋面板抗风揭强度不足的缺陷。论文主要以首都国际机场3号航站楼的金属屋面为例进行研究,结合河南省体育中心、武汉天河机场和某火车站等3个大型公共建筑直立锁边金属屋面局部被风掀起的实例,分析了直立锁边屋面板及其零配件系统受风的负压破坏的原因,并给出了抗强风掀起的加固方案。     

直立锁边金属屋面的抗风构造性能试验研究

随着直立锁边金属屋面系统在大型公共建筑中的广泛应用,其抗风揭能力弱的问题也逐渐暴露出来。针对金属屋面系统风揭破坏多发于直立锁边处这一问题,提出了在锁边与固定支座处增设螺栓以提高抗风承载力的新型加固措施,并进行了对比试验和有限元分析,通过对试验现象和破坏模式的研究,验证了新型加固措施的有效性,证明了该措施可以改善金属屋面的破坏模式,为直立锁边加固提出了新的设计思路。     

工业建筑屋面用铝镁锰合金板

All-Zip铝镁锰合金直立锁边金属屋面系统具有完整配套的带隔垫的支座、抗风夹具以及无损可调转接件等配件,屋面板可现场压型加工,使屋面防水、抗风揭,且施工便捷,在工业建筑屋面的应用前景十分广阔。     

有无抗风夹直立锁边屋面系统温度效应试验研究

金属屋面系统在长期的日照作用下会产生复杂的温度应力和温度变形。本文以工程中典型的不锈钢直立锁边屋面系统为研究对象,开展实验室温度场模拟加载试验,分析有无抗风夹的不锈钢屋面系统的温度应力和温度变形特性。主要研究温度作用下有无抗风夹的直立锁边不锈钢屋面系统中板肋、支座和板面处的力学性能以及屋面板的水平和竖向变形。试验结果表明,温度作用下屋面系统的应力集中现象显著。带抗风夹下,板面应力最大,板肋应力次之;无抗风夹下,板肋应力最大,支座处应力均最小。屋面板存在着明显的热膨胀位移,屋面板水平位移要大于竖向位移。带抗风夹的直立锁边屋面系统相比无抗风夹在板肋和板面处应力有所增加,增加幅度约21.4%、48.9%,而水平和竖向位移则分别减少了31.8%、49.3%。加设抗风夹会增加屋面系统的温度应力,工程设计和应用中需考虑抗风夹对金属屋面系统的温度效应的影响。     

直立锁边金属屋面系统抗风设计与结构承载力试验

直立锁边金属屋面因抗风揭强度不足常出现风揭破坏。为了详细分析直立锁边金属屋面系统的抗风揭性能,首先,提出了抗风设计关键技术问题。然后,对屋面关键部位的风荷载计算和屋面系统的结构抗力进行研究。最后,对如何选择抗风揭试验方法来获得结构承载力进行对比分析。结果表明,在计算屋面风荷载时,应重点关注局部关键部位,采取规范计算和风洞试验相结合的方法进行验证;在确定直立锁边金属屋面系统结构承载力时,需综合考虑抗风揭静态和动态试验结果。     

直立锁边屋面抗风性能有限元分析

直立锁边屋面系统因其具有防水性能好、强度比较高等特点而广泛的应用在我国建筑结构中,但是由于目前我国还没有完善的规范体系,所以在使用的过程中仍然发生抗风揭能力不足而导致屋面板被掀开的现象,严重危害人们的生命和财产安全。通过试验,利用有限元分析软件MIDAS进行模拟,通过对边界条件合理的假定,探求影响直立锁边屋面系统抗风揭性能的影响因素。结果表明:减小檩距、增加板厚和板宽等形式可以增加屋面板的抗风揭性能;同时找到了各个影响因素对金属屋面板抗风揭性能影响的敏感区域。     

铝合金屋面系统抗风揭性能试验研究及数值分析

以大同市体育中心金属屋面工程实例为背景,通过试验手段,对拟定的铝合金屋面系统的抗风揭性能进行测试,并将试验结果与设计值进行比较,结果表明试验结果偏于安全,表明该金属屋面系统可以安全地应用于该项工程;采用有限单元法,对该金属屋面系统的抗风揭性能进行数值模拟和分析,绘制荷载-应变、荷载-挠度全过程曲线,并与试验数据进行对比,吻合较好;在此基础上,以屋面板厚度、檩条间距等因素为主要参数对构件抗风揭性能进行比较分析。结果表明:铝合金屋面系统的抗风揭性能随着屋面板厚度的增大而显著提高,随着檩条间距的增大而小幅下降。     

直立锁边金属屋面抗风设计研究

直立锁边金属屋面近些年在大型的场馆、机场屋面上应用非常广泛,但金属屋面设计过程中针对金属屋面板的抗风设计校核方法一直没有完全统一,而且各承包单位计算校核依据也不尽相同.本文以两个有代表性的实际工程为例,通过利用规范公式的抗风设计校核对比和抗风揭试验方法及结果的对比,发现仅依据规范公式进行抗风结构设计并不能完全保证金属屋面的抗风结构安全,存在很大的不确定性,而必须通过抗风揭试验和前后两阶段的分区设计才能使得金属屋面的抗风性能得以保证.关于抗风揭试验本文同样以这两个工程为例,分别介绍了静态抗风揭试验和动态抗风揭试验的方法、流程以及结果的差异,要求的设计人员和施工人员务必要重视金属屋面的安全性,大型金属屋面工程应进行抗风揭试验和前后两阶段的抗风设计来确保结构安全性和经济合理性.     

金属板+TPO卷材双道防水在潇河国际会展中心项目中的应用

山西太原潇河国际会展中心中间组团金属屋面工程为复杂双曲结构,采用直立锁边镀铝锌PVDF钢屋面防水板+TPO防水卷材双道防水设计思路,在实现金属屋面系统防水等功能的同时,也保证了屋面双曲造型的完美呈现。本文重点介绍了该项目的屋面系统构造设计、屋面板选型、屋面排水深化设计、抗风揭等性能试验结果,阐述了提高金属屋面系统可靠性的各种设计措施。     

某体育馆屋面系统抗风承载力试验研究

大型场馆屋面系统大多采用金属屋面板,此类屋面板在风荷载作用下容易发生破坏。通过堆砂静力试验方法模拟风荷载对屋面产生的静压力,对采用65/400(3004型)铝镁锰合金屋面板的某体育馆屋面系统模型的抗风承载力进行了试验研究,分别实测无防风夹、满布防风夹和周边布设防风夹三类屋面系统的变形及极限承载力,根据试验结果对屋面系统在模拟风荷载作用下的破坏机理进行分析。结果表明:屋面板与T形支座直立锁边咬合连接破坏是屋面系统破坏的主要原因,加设防风夹后屋面系统承载力有很大提高;在不考虑屋面板大变形的情况下,无防风夹试验屋面的极限荷载达1.4k N/m2,周边布设防风夹的试验屋面的极限荷载可以达到3.0k N/m2,满布防风夹的试验屋面的极限荷载可以达到5.0k N/m2;据推算,单个防风夹可以提供1.27k N承载力。     

直立锁边屋面板系统抗风性能影响因素的试验研究

国内金属屋面抗风性能设计方法相对还不成熟。本研究通过试验手段,对两种不同厚度的直立锁边镀铝锌钢板在不同檩条间距下的抗风揭试验数据进行分析,得出在屋面板本身强度较高比强度较低时,缩小檩条间距对屋面板系统的抗风等级提升效果更加显著的结论。     

全国最大抗风揭试验金属屋面系统技术应用

鉴于金属屋面由于抗风能力设计不足,风揭事故频发的情况,为保证金属屋面系统的抗风揭性能满足使用需求,本文通过介绍厦门新会展中心—会议中心金属屋面系统抗风揭试验,分析验证金属屋面系统构造稳定性,提出增加抗风夹具和U型件、减小面板宽度、在垂直屋面板方向采用不锈钢压条连接抗风夹具的加固措施,并经过第二次抗风揭试验验证其可靠性,得出采用的加固措施可以有效提高屋面的抗风揭能力的结论,顺利通过了全国最大的抗风揭试验。     

可提高抗风揭性能金属屋面结构设计与分析

随着铁路建设的快速发展,常规金属屋面系统无法满足铁路站房大跨度钢结构对金属屋面抗风揭性能的要求,影响列车的行车安全。论文通过研究金属屋面板系统的构造组成、计算理论及破坏机理,提供了一种可提高抗风揭性能的金属屋面结构,并通过有限元分析及抗风揭实验验证了该新型金属屋面系统的抗风揭性能。