拱型波纹钢屋盖结构是一种典型的冷弯薄壁轻钢结构,由于其蕴涵很大的经济及社会效益,非常适合我国经济飞速发展的社会主义初级阶段的国情,因此在我国得到了蓬勃发展,应用领域涉及厂房、仓库、展厅、礼堂、体育馆、餐厅、娱乐厅、加油站、营房、车库以及临时建筑等方方面面(如图 1.1)。
拱型波纹钢屋盖结构是靠在钢板上轧制出波纹成型的。将卷板变成拱型屋盖需要两道成型工艺:第一步将钢板轧成 U 形或梯形波纹直槽板,第二步通过在下翼缘和腹板处轧出横向小波纹而将直槽板轧成拱型槽板(图 1.2)。
拱型槽板的曲率大小就是靠槽板上横向小波纹的深浅来调整的。双向波纹彻底改变了钢板的力学性能,第一步轧制成的槽形波纹极大地提高了钢板的横向刚度,是结构承载力的根本所在,而第二步轧成的横向小波纹则可提高钢板的局部稳定承载力,增强结构纵向抗弯刚度,突出结构壳体受力特性。但横向小波纹无疑削弱结构跨度方向的刚度。根据槽板横截面形状的不同可将这种结构划分为不同类型。目前国际上广为采用的板型是由美国 MIC 公司开发的MIC-X 系列,主要有 MIC-120 型、MIC-160 型和 MIC-240 型。
介绍的MMR-118、MMR-178、MMR-238(图 1.3)以及武汉钢铁集团的 W666、营口三星公司的 W760 等均为国内厂家在吸取国外经验基础上开发出来的具有自主专利权的结构形式。
拱型波纹钢屋盖结构呈拱式结构受力机理,内力分布较均匀,故此可实现很大跨度。由于其下列优点,使其具有很强的竞争力。
(1)造价低:用 0.8~1.5mm 厚镀锌钢板压制成跨度为 8~36m 的拱顶,无需檩条和屋架,自重轻,用料省。尽管采用昂贵的镀锌钢板,总造价仍低于传统结构。
(2)工期短:自动化的施工设备,专业化的施工队伍,使得 10000m2的工业厂房屋盖部分的施工 25 天内即可完成,施工的高效率可为甲方带来巨大的直接经济效益。
(3)质量优:镀锌钢板强度高,机械咬合锁边连接,不需要焊接,气密性和防水性能可靠。该结构的维护期为 20 年,维护也仅限于表面的局部处理。
(4)造型美:拱型屋面,立面可随意设计,造型风格多样,彩色钢板屋面,可美化建筑群整体风貌,室内无架无檩,空间开阔明亮,金属质感强。
(5)施工机动灵活:拱型波纹钢屋盖制作的设备及材料可车载现场施工,无需加工和备料场地,具有高度的机械性,实现了将工厂搬至施工现场的进步。