屋面抗风揭 wind uplift resistance 防止由风力产生的屋面向上荷载的措施。
6.4.11 室外吊顶应采取抗风揭措施;面板及支承结构表面应采取防腐措施。
6.1.2 屋面应符合下列规定:
3 装配式屋面应进行抗风揭设计,各构造层均应采取相应的固定措施;
5 坡度大于45°瓦屋面,以及强风多发或抗震设防烈度为7度及以上地区的瓦屋面,应采取防止瓦材滑落、风揭的措施;
【条文说明】3 装配式屋面包括瓦屋面、金属屋面、单层防水卷材屋面等,其构造特点为分层装配,因此其抗风能力甚为重要。抗风揭设计包括计算和试验验证等方式,以满足屋面设计工作年限的要求。同时装配式屋面在边区、角区、檐口、屋脊部位以及屋面形态变化处承担风力较大,故应采取相应构造加强措施。
3.2.9 坡屋面应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定进行风荷载计算。沥青瓦屋面、金属板屋面和防水卷材屋面应按设计要求提供抗风揭试验检测报告。
【条文说明】3.2.9 目前,现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009中有屋面风荷载设计和计算要求,但没有要求通过抗风揭试验验证设计结果,无法确定其安全性。所以应要求进行抗风揭试验,通过抗风揭试验,来验证设计选用的保温隔热、隔汽、防水材料和机械固定件组成的屋面系统的抗风荷载的能力。目前,沥青瓦屋面、金属板屋面和防水卷材屋面已有相应的抗风揭试验标准。
10.2.3 机械固定屋面系统的风荷载设计应符合下列规定:
2 应对设计选定的防水卷材、保温隔热材料、隔汽材料和机械固定件等组成的屋面系统进行抗风揭试验,试验结果应满足风荷载设计要求;
3 应根据风荷载设计计算和试验数据,确定屋面檐角区、檐边区、中间区固定件的布置间距。
【条文说明】10.2.3 在机械固定单层防水卷材屋面系统中,风荷载设计至关重要。而抗风揭试验是验证风荷载设计的重要手段。屋面的抗风揭的能力是由屋面防水卷材、保温隔热材料、隔汽材料机械固定件和压型钢板等组成的屋面系统共同承担的。因此,要考虑整个屋面系统的抗风揭能力,即不仅要考虑选用具有内增强的防水卷材,而且还要考虑选用符合设计强度要求的保温隔热材料、机械固定件和压型钢板等,根据屋面风荷载的分布,设计屋面檐角、边檐及屋面中间区机械固定钉的分布和数量、钉距等;然后,还要通过屋面系统抗风揭试验来验证选用的屋面系统材料是否满足风荷载设计要求。
目前,单层防水卷材屋面系统抗风揭性能试验应参展《聚氯乙烯防水卷材》GB 12952中所规定的抗风揭试验方法执行。抗风揭试验目前有静态法和动态法,国外静态法一般取安全系数为2,动态法一般取安全系数为1.5。抗风揭模拟试验得到的抗风揭结果不应小于风荷载设计值乘以安全系数的积。
5.2.2 当防水卷材采用机械固定法和满粘法施工时,应对设计选定的防水卷材、绝热材料和固定件等组成的屋面系统按本规程附录B进行抗风揭试验,试验结果应满足风荷载设计要求。
【条文说明】5.2.2 风荷载设计是单层防水卷材屋面工程技术规程的核心,按照国际通常分类,单层防水卷材屋面工法分为机械固定法、满粘法和空铺压顶法。在国内市场,现行相关规范对满粘法和空铺压顶法均有涉及,而机械固定法正处于发展阶段。机械固定法的技术核心就是风荷载计算,通过计算和设计应确保屋面绝热层和防水层不因风的负压而被揭起。欧洲的风荷载计算方法和美国的方法又不尽相同,为此,确定适合我国特点的计算和设计方法显得尤为重要。
本规程要求按照《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012进行风荷载设计,其计算结果应针对既定建筑物和采用的材料,得出屋面中心区域和周边区域机械固定螺钉的布置,包括株距和行距。在计算过程中,需要设定相关参数,包括阵风系数、体型系数、风压高度变化系数、基本风压等,其中固定件的基本设计荷载值是关键参数,取值高低直接决定螺钉布局,影响抗风载的功能。鉴于不同防水卷材即使在同样的基础环境下(包括结构层、绝热层、固定件等),抗风揭能力是有区别的,本规程采取相对稳妥的基本荷载值不应高于600N作为计算依据,如果取值高于600N,应通过抗风揭验证试验得出。
按照聚氯乙烯防水卷材和热塑性聚烯烃防水卷材标准,采用机械固定法的单层防水卷材,其抗风揭能力的模拟风压等级不应低于4.3kPa,按此计算,螺钉的单钉设计荷载为600N,这是600N取值的由来。
风荷载试验值一般取设计值的2倍,故需要根据设计值的2倍荷载铺设压铺材料。
根据工程实践,满粘法施工时,防水卷材与基层之间的剥离强度不应小于30N/50mm;在高风荷载地区应通过抗风揭试验确定。
3.0.10 屋面围护系统的抗风承载力、变形能力应根据抗风揭试验报告确定。扣合式、直立锁缝式压型金属板与固定支架、支座之间的连接强度宜根据试验确定。
【条文说明】3.0.10 屋面围护系统包括屋面板、防水层、保温隔热层、隔气层、檩条及连接件等。当新型屋面围护系统首次应用时,需要进行抗风揭试验确定抗风承载力和变形能力,而对于已有形式的屋面围护系统,则可以根据以往风揭试验的试验报告确定围护系统的抗风承载力和变形能力。
本条中的“连接强度”是指压型金属板与支架、支座之间的锁缝强度。围护构件之间的连接强度根据力学性能试验确定。
7.2.7 体型复杂的铁路客站宜通过风洞试验确定设计风荷载。轻型金属围护结构宜进行抗风揭试验。
【条文说明】7.2.7 在金属板屋面系统中,风荷载的设计至关重要,金属屋面被风掀坏比较常见,而抗风揭试验是验证风荷载设计的重要手段。
6.1.4 建筑金属围护系统结构承载力应通过设计计算或试验确定。对风荷载较大地区的重要建筑,金属围护系统结构承载力应进行抗风揭试验验证,宜采用动态检测方法。
【条文说明】6.1.4 在风荷载较大地区,重要的大型公共建筑中采用金属围护系统时,应通过抗风揭试验验证的方法确定最终选用的金属围护系统性能。设计人员应根据建筑设计安全性等方面因素,确定抗风揭试验方案及最终试验数据的采用。
抗风揭试验方法分为静态和动态两种。美国仅有静态试验方法,有动态试验方法的有欧洲、澳大利亚、日本等国家和地区,两种试验方法国内均有采用。我国正在制定抗风揭试验标准,包括静态法和动态法。
建筑金属围护系统的构造层次普遍较为复杂,其受力性能(包括各构造层之间的连接)应进行详细的分析计算。对于金属面板通过扣合、锁边或其他无法通过计算确定连接承载力的方式与支架固定的围护系统,当其承受风吸力时,除需进行设计计算外,尚应通过试验确定系统的抗风承载力,也可参考与项目完全相同的围护系统的已有试验数据。强风地区的金属围护系统应进行静态和动态抗风揭试验。装饰板、光伏系统、广告牌等附属设施与金属围护系统的连接与固定应进行设计计算,必要时也可通过试验进行验证。
4.2.10 沿海地区或承受较大负风压的金属屋面,应进行抗风掀检测,其性能应符合设计要求。试验应符合本规程附录B的规定。
【条文说明】4.2.10 金属屋面风掀破坏比较常见,为验证金属屋面的设计,本规程引入抗风掀试验方法。中国建筑科学研究院已经采用本方法对多项金属屋面工程实施了检验,效果比较好。由于我国在抗风掀试验方面的研究比较少,因此本规程附录B主要参考美国标准《Tests for Uplift Resistance of Roof Assemblies》UL 580-2006进行制定。
B.0.4 试验分级应符合下列规定:
1 测试结果分为四级:15级、30级、60级和90级,其测试要求应符合表B.0.4的规定;
表B.0.4 金属屋面抗风掀性能分级
2 如果需要达到90级,试件应通过30级和60级,并能达到90级;如果需要达到60级,试件应通过30级和15级,并能达到60级;如果需要达到30级,可直接检测,不必进行15级检测。
12.6.2 对于下列情况之一,金属屋面系统应按本标准附录C的规定进行抗风揭性能检测,检测结果应满足设计要求:
1 建筑结构安全等级为一级的金属屋面;
2 防水等级Ⅰ、Ⅱ级的大型公共建(构)筑物金属屋面;
3 采用新材料、新板型或新构造的金属屋面;
4 设计文件提出检测要求的金属屋面。
检查数量:每金属屋面系统3组(个)试件。
检验方法:按本标准附录C执行。
C.0.1 金属屋面系统抗风揭性能检测应符合下列规定:
1 金属屋面系统应包括金属屋面板、底板、支座、保温层、檩条、支架、紧固件等。
2 金属屋面系统抗风揭性能检测应采用实验室模拟静态、动态压力加载法。
3 对于强(台)风地区(基本风压≥0.5kN/m2)的金属屋面和设计要求进行动态风载检测的建筑金属屋面应采用动态风载检测。
4 金属屋面系统抗风揭性能检测应选取金属屋面中具有代表性的典型部位进行检测,被检测屋面系统中的材料、构件加工、安装施工质量等应与实际工程情况一致,并应满足设计要求并符合和相应技术标准的规定。
5 金属屋面典型部位的风荷载标准值ws应由设计单位给出,检测单位应根据设计单位给出的风荷载标准值ws进行检测。
6 检测结果的合格判定应符合下列规定:
静态
动态
式中:K——抗风揭系数;
wu——抗风揭压力值;
ws——风荷载标准值。