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《直立鎖邊屋面系統(tǒng)抗風(fēng)承載能力研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、直立鎖邊屋面系統(tǒng)抗風(fēng)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(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，直立鎖邊點(diǎn)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(duì)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(zhǎng)的屋面板上沒有螺釘外露、沒有任何穿孔，利用直立鎖邊機(jī)將直立鎖縫處和直立固定座的梅花頭進(jìn)行緊密的機(jī)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(chǎng)根據(jù)需要生產(chǎn)各種長(zhǎng)度的屋面板，從而避免了屋面板在長(zhǎng)度方向上的搭接縫，減少了這部分因素導(dǎo)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(xì)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(jìn)而有效減少了毛細(xì)水沿著卷助空隙進(jìn)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(zhǎng)邊方向上的滑動(dòng)，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(huì)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(dòng)，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(shí)用性也使其得到了越來(lái)越多設(shè)計(jì)者的喜愛。在屋面板板長(zhǎng)方面，金屬面板采用現(xiàn)場(chǎng)壓制成型的
3、制作工藝，可以現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)各種長(zhǎng)度的板材，減少了運(yùn)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(shì)，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(guó)內(nèi)外很多大型的鐵路站房、機(jī)場(chǎng)航站樓、大型會(huì)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(duì)于該類結(jié)構(gòu)體系的研究主要集中在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法測(cè)定和有限元數(shù)值模擬兩方面。在幵展屋面系統(tǒng)抗風(fēng)承載能力研究工作中，國(guó)外很多學(xué)者都對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)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(dān)情況，并與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(jìn)行了金屬屋面板靜載空氣壓力試驗(yàn)，測(cè)定了某一類型金屬屋面的抗風(fēng)承載能力；SinnoR于20世紀(jì)初期在Mississippi州立大學(xué)進(jìn)行了鋼屋面板空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，測(cè)定屋面受力性能情況。隨著國(guó)外學(xué)者對(duì)屋面系統(tǒng)的抗風(fēng)承載試驗(yàn)?zāi)芰ρ芯康拈_展，逐漸形成了關(guān)于屋面抗風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法：美國(guó)的ANSI/FM44742004《用靜態(tài)正壓或負(fù)壓法進(jìn)行屋面系統(tǒng)的抗風(fēng)揭試驗(yàn)方法》和歐洲的ETAG006:2007《機(jī)械固定柔性屋面防水卷材系統(tǒng)的歐洲技術(shù)認(rèn)證指南》，并且前者已經(jīng)得到北美、
5、歐洲和亞洲許多國(guó)家的認(rèn)可，目前屋面抗風(fēng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法己逐漸走向規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。在開展了屋面抗風(fēng)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，E1592，制定了屋面各類組件抗風(fēng)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(fēng)力加載安全因數(shù)是2.25等；Murray等通過重新驗(yàn)算Farquhar的研究?jī)?nèi)容發(fā)現(xiàn)，由于抗風(fēng)夾安置位置不當(dāng)造成ASCE7-05的計(jì)算過于保守，提出了抗風(fēng)夾布置規(guī)定細(xì)則。單純依靠試驗(yàn)進(jìn)行屋面抗風(fēng)研究固然能確定抗風(fēng)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(dú)開展結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)受力性能的測(cè)定。2直立鎖邊屋面抗風(fēng)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(fēng)吸力作用時(shí)，整體板面在跨
6、中位置會(huì)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(yàn)過程中位移測(cè)定的相對(duì)誤差，因此開展靜力加載試驗(yàn)時(shí)往往將其作為重要的物理量進(jìn)行測(cè)定。為了將有限元計(jì)算分析的結(jié)果和試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，必須建立和靜載試驗(yàn)相同的屋面整體模型進(jìn)行分析。假如利用接觸理論模擬實(shí)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(huì)帶來(lái)巨大的計(jì)算量，計(jì)算過程不易收斂，不易得到抗風(fēng)承載能力極限數(shù)值。因此考慮分層次對(duì)屋面系統(tǒng)進(jìn)行有限元分析：在考慮整體屋面系統(tǒng)受力規(guī)律時(shí)，利用支座處簡(jiǎn)化模型觀測(cè)跨中位置變形情況，與試驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行
7、對(duì)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(fēng)承載能力極限值；在研究金屬卷邊處受力破壞機(jī)理時(shí)，使用支座處精細(xì)化模型模擬，通過接觸狀態(tài)的改變判定實(shí)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(diǎn)，并且兩種尺度模型分析結(jié)果能夠相互補(bǔ)充和驗(yàn)證。另外，在后續(xù)幵展參數(shù)化分析的研究中，精細(xì)化模型對(duì)于卷邊處局部參量的分析更加準(zhǔn)確，簡(jiǎn)化模型對(duì)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
