经过多年施工及工程质量回访,发现金属拱形波纹屋盖结构也存在以下不足之处。
(1)由于制作金属拱形波纹屋盖结构的彩钢板较薄,而且没有其它支撑体系,所以抵抗整体失稳的能力较弱,且没有第二道防线来抵抗外部作用,整体失稳破坏具有突然性。2008年特大雪灾导致了免烧砖厂屋面板局部坍塌。
(2)拱形槽板的曲率大小靠槽板上的横向小波纹来调整,小波纹的存在彻底改变了钢板的力学性能,使截面的应力分布十分复杂。一方面可以提高钢板的局部稳定承载力,另一方面可能会削弱结构跨度方向的刚度。由于在小波纹的辊压过程中钢板发生了塑性变形,使得金属拱形波纹屋盖顶产生了大量的残余应力,这些残余应力不仅影响结构的力学性能和抗腐蚀性能,而且对结构的承载力构成了威胁。
(3)由于金属拱形波纹屋盖结构的自重较轻,容易受到脉动风压的影响。比如测井工棚2002年曾经因为刮罕见特大风,屋面板被掀掉3块。
(4)屋盖与构筑物结合处节点防水效果不好、容易发生漏水现象。海马超市、向阳商场等屋面结合处,都存在不同程度的漏水现象。
解决办法
通过查阅相关资料,针对影响波纹拱壳屋顶安全性能的主要因素,提出以下安全思路及改进措施。
(1)承载力和抗风力方面改进办法。
波纹拱壳屋顶是一种集传力、受力、围护保温为一体的大跨薄壁空间结构,为了保证这种结构的负荷安全,其使用跨度在现有设备和结构形式条件下,目前不宜大于30m,特殊荷载条件下和较大跨度时,应采取加固措施,以确保结构安全。波纹拱壳屋顶的根部一般支撑在与拱脚角度相适应的角钢上,并用φ8的自攻螺丝固定,建议用φ8的螺栓加钢压板固定,以提高拱脚抗局部失稳的能力。
波纹拱壳屋顶上的细小波纹对结构的安全性能的影响不可忽视,所以结构的设计中必须考虑波纹对整个结构承载力的影响。
波纹拱壳屋顶为了成型需要,将直槽板轧弯成弧形的拱板,并通过调整弯板机压鼓的咬合深度在波纹拱壳的槽板上轧制了许多横向波纹,这些波纹大大降低了整个结构的承载力,因此,可以从波纹拱壳屋顶的成型工艺入手,开发无波纹拱壳屋顶的成型技术。无波纹拱壳屋顶所用材料可与波纹拱壳屋顶相同,所受荷载形式与波纹拱壳屋顶相同,无波纹拱壳屋顶与波纹拱壳屋顶相比,不但有其优点,而且还有成型工艺更简单、承载力更高的优点,冶金设备专家认为此成型技术是可行的。
(2)节点方面改进方法。
金属拱形波纹屋盖与承载体结合处原设计做法是:节点外抹防水砂浆找坡后刷防水涂料,但从使用情况来看,砂浆与金属板之间容易出现裂缝,雨天室内有渗水现象。后经维修采用26号镀锌铁皮泛水作法。取得很好效果。
钢结构天沟原设计节点为防水砂浆,渗水严重,后加通长扁钢与槽钢梁满焊,渗进的雨水被挡住,扁钢起到了止水带作用。
(1)由于制作金属拱形波纹屋盖结构的彩钢板较薄,而且没有其它支撑体系,所以抵抗整体失稳的能力较弱,且没有第二道防线来抵抗外部作用,整体失稳破坏具有突然性。2008年特大雪灾导致了免烧砖厂屋面板局部坍塌。
(2)拱形槽板的曲率大小靠槽板上的横向小波纹来调整,小波纹的存在彻底改变了钢板的力学性能,使截面的应力分布十分复杂。一方面可以提高钢板的局部稳定承载力,另一方面可能会削弱结构跨度方向的刚度。由于在小波纹的辊压过程中钢板发生了塑性变形,使得金属拱形波纹屋盖顶产生了大量的残余应力,这些残余应力不仅影响结构的力学性能和抗腐蚀性能,而且对结构的承载力构成了威胁。
(3)由于金属拱形波纹屋盖结构的自重较轻,容易受到脉动风压的影响。比如测井工棚2002年曾经因为刮罕见特大风,屋面板被掀掉3块。
(4)屋盖与构筑物结合处节点防水效果不好、容易发生漏水现象。海马超市、向阳商场等屋面结合处,都存在不同程度的漏水现象。
解决办法
通过查阅相关资料,针对影响波纹拱壳屋顶安全性能的主要因素,提出以下安全思路及改进措施。
(1)承载力和抗风力方面改进办法。
波纹拱壳屋顶是一种集传力、受力、围护保温为一体的大跨薄壁空间结构,为了保证这种结构的负荷安全,其使用跨度在现有设备和结构形式条件下,目前不宜大于30m,特殊荷载条件下和较大跨度时,应采取加固措施,以确保结构安全。波纹拱壳屋顶的根部一般支撑在与拱脚角度相适应的角钢上,并用φ8的自攻螺丝固定,建议用φ8的螺栓加钢压板固定,以提高拱脚抗局部失稳的能力。
波纹拱壳屋顶上的细小波纹对结构的安全性能的影响不可忽视,所以结构的设计中必须考虑波纹对整个结构承载力的影响。
波纹拱壳屋顶为了成型需要,将直槽板轧弯成弧形的拱板,并通过调整弯板机压鼓的咬合深度在波纹拱壳的槽板上轧制了许多横向波纹,这些波纹大大降低了整个结构的承载力,因此,可以从波纹拱壳屋顶的成型工艺入手,开发无波纹拱壳屋顶的成型技术。无波纹拱壳屋顶所用材料可与波纹拱壳屋顶相同,所受荷载形式与波纹拱壳屋顶相同,无波纹拱壳屋顶与波纹拱壳屋顶相比,不但有其优点,而且还有成型工艺更简单、承载力更高的优点,冶金设备专家认为此成型技术是可行的。
(2)节点方面改进方法。
金属拱形波纹屋盖与承载体结合处原设计做法是:节点外抹防水砂浆找坡后刷防水涂料,但从使用情况来看,砂浆与金属板之间容易出现裂缝,雨天室内有渗水现象。后经维修采用26号镀锌铁皮泛水作法。取得很好效果。
钢结构天沟原设计节点为防水砂浆,渗水严重,后加通长扁钢与槽钢梁满焊,渗进的雨水被挡住,扁钢起到了止水带作用。
