直立锁边金属屋面抗风揭探索
文摘
2024-07-20 15:53
四川
直立锁边金属屋面系统为金属屋面系统中最常用的一种。它具备很多优势，以至于在很多金属屋面工程都采用了该系统，但是直立锁边金属屋面系统被风掀的案例也非常多，给国家造成了重大的财产损失。在金属屋面的发展过程中业内同仁也在不断的研究探索直立锁边金属屋面防风掀的技术。笔者也有一点个人的见解，在此分享给大家，共同探讨。一、直立锁边金属屋面风揭产生的基本原理
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由以上的原理可以得出金属屋面自身就是用作防风防雨的，所以要直接解决风吸力是不太现实的。所以直立锁边金属屋面系统就只能从控制面板变形和控制板肋变形张开两个方面采取措施。二、控制板肋变形张开的措施
目前直立锁边金属屋面系统控制板肋变形张开的方式主要是采用防风夹的方式。![]()
采用防风夹就控制板肋变形张开的是比较直接有效的一种方式。但是也带来了一些不利的因素，比如材料成本的增加、施工工序的增加、屋面效果的影响等。三、控制面板变形的措施
目前直立锁边金属屋面系统控制面板变形的方式主要采用控制板幅宽度的方式。常用的板宽为400mm，但是近些年为了控制面板变形，很多工程都在使用300mm宽的板。![]()
300mm宽的板相对400mm宽的板在控制面板变形起到了非常明显的作用。下图为相同荷载作用下，300mm宽的板与400mm宽的板的变形对比仿真分析。能直观地看出变形量的情况，400mm宽的板变形量约为24.7mm，300mm宽的板变形量约为7.7mm。![]()
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通过控制屋面板宽度的方式的确能有效减小面板的变形量，但是与此同时也带来了很多不利的影响。首先，屋面板变窄增加了更多的支座用量；其次，直立边数量增加导致面板的材料用量增加；最后，由以上的增加导致施工量的增加，比如支座安装量、面板压型量、面板锁边量等等。笔者在此提出一种优化板型的方式来控制面板变形。目前常用的直立锁边金属屋面板型如图所示，底板一般为平板，然后设置有二至四条顺着屋面板方向的纵向弧形压纹。![]()
那么是否可以有一种更好的板型可以有效的控制面板变形呢？笔者通过对多种形式的板型进行了一些初步的研究。以下就是采用ANSYS有限元仿真分析对不同类型的板型在风吸作用下的变形模拟。![]()
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通过对多种板型的分析，在众多板型中寻找出了一种变形相对小的板型，如下图。![]()
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优化板型的板宽仍然采用常规400mm，从有限元仿真分析的结果能看出其变形量约为5.1mm。下表为相同荷载下常规400mm板型、300mm窄板型、优化板型的对比数据。
| 400板型 | 300板型 | 优化 板型 |
| 变形量 | 24.7mm | 7.7mm | 5.1mm |
| 材料用量 | 少 | 多 | 少 |
| 加工施工量 | 少 | 多 | 少 |
| 抗变形能力 | 差 | 较好 | 最好 |
四、综述
通过以上的分析以及直立锁边金属屋面风揭产生的基本原理，可以得出通过采用防风夹、控制板副宽度、优化板型等方式均能不同程度的提高直立锁边金属屋面的抗风揭性能，而且各有优缺点。以上的部分措施已经在工程中进行应用，一些还停留在笔者的理论分过程析中。从理论分析到工程应用还需要众多金属屋面从业人员共同努力。通过理论研究、试验研究、工程设计让性能更好的金属屋面系统运用到实际工程中。
