中华钢结构论坛 China Structure Forum

标题: 某金属拱型波纹屋盖图集说明 [打印本页]

作者: tt0459 时间: 2002-12-4 12:34 标题: 某金属拱型波纹屋盖图集说明

一、一般说明
1、  编制依据：
本图集依据下列现行国家标准：
（1）、<<建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语>>（GB50083）
（2）、<<建筑抗震设计规范>>（GB50011）
（3）、<<钢结构设计规范>>（GB50017）
（4）、<<冷弯薄壁型钢结构技术规范>>（GB50018）
（5）、<<钢结构工程施工质量验收规范>>（GB50205）
并结合金属拱型波纹屋盖结构的特点编制。
2、  适用范围：
   本图集适用于跨度不超过30m，矢跨比0.1―0.5（宜取0.2―0.25），不直接承受动力荷载的一般工业与民用建筑的金属拱型波纹屋盖结构。在强烈腐蚀、高温等环境中应用此结构时，应采取可靠的措施。
二、主要材料及性能：
（一）、材料：
1、屋盖结构基板采用国标<<碳素结构钢>>（GB/T700）规定的Q235、Q275和<<低合金高强度结构钢>>（GB/T1591）规定的Q345结构用钢，厚度不得小于0.6mm。
2、根据建筑的耐久性要求选用彩色涂层钢板，当采用热镀锌彩色涂层钢板时，其镀锌层及彩色涂层应满足建筑外用、辊压成型及锁边要求。
3、连接用自攻螺钉应符合现行国标<<自钻自攻螺钉>>（GB/T15856.1―4）的规定；螺栓应符合现行国标<<六角头螺栓―C级>>（GB5780）的规定；锚栓可采用国标<<碳素结构钢>>（GB/T700）规定的Q235结构用钢。
（二）、设计指标：
1、彩色涂层钢板的设计指标系指基板的设计指标，分别按下表采用：
                                               基板的强度设计值(N/mm2)
          钢材牌号          抗拉. 抗压和抗弯                   f           抗剪          fV
             Q235                   205             120
             Q237                   235             135
             Q345                   300             175

                                               基板的物理性能指标
         弹性模量       E(N/mm2)                                            剪变模量       G(N/mm2)       线膨胀系数  α(以每CO计)          质量密度 ρ(kg/m3)
         206x103             79x103          12x103             7850

2、连接用自攻螺钉及螺栓的强度设计值按国标<<冷弯薄壁型钢结构技术规范>>（GB50018）规定。
三、板型：
        金属拱型波纹屋盖结构的单元板一板采用矩形和梯型两种槽形截面，详见页。
四、构造：
1、金属拱型波纹屋盖结构拱脚处连接构造应传力明确、简捷，安全可靠。一板采用铰接方式，当有可靠依据时，也可采用其它连接方式。详见页。
2、当采用直槽板做结构山墙时，依直槽板截面形状不同，采用不同的连接构造。详见页。
3、  屋盖因通风和采光须要开孔时，孔洞宜分散布置在结构跨度中部的下翼缘处，当屋盖跨度不大于24M时，每条单元板上的开孔面积不应大于开孔面积的5%，且屋盖孔洞之和不宜大于建筑面积的3%。当在跨度较大的屋盖上开孔或开孔面积较大时，应核算结构能力或在孔边采取加强措施。
4、  预埋件钢板厚度不得小于10mm，间距不得大于900mm。
5、  拱脚处紧固件的数量由计算确定，但应保证矩形槽单元板每端不少于2个，梯形槽单元板每端不少于2 个。拱脚处自功螺钉（螺栓）的间距和端距不应小于螺钉（螺栓）直径的4 倍。
6、  与拱脚相连的连接角钢（异型连接角钢）通常由钢板弯折而成，其两肢之间夹角应根据屋盖矢跨比确定，其尺寸应满足拱角处螺钉（螺栓）布置的构造要求，且钢板厚度不应小于4mm。
五、制作与安装
        （一）、一般要求
1、金属拱型波纹屋盖所用彩板的品种、材质、规格、涂层和外观质量等应符合设计要求及<<钢板和带钢验收包装标志和质量证明书的一般规定>>。
2、彩板的装卸应采用专用吊具。
3、在结构制作安装过程中，应保持板表面彩色涂层完好。出现局部划伤或小面积的面漆脱落。应采取同类涂料修补，颜色与原涂层颜色一致并能在室温下固化。
4、当彩板与腐蚀性气体接触或在其他恶劣环境下使用时，需对切口断面进行防腐处理。
5．施工中使用的钢圈尺必须标准、统一，丈量时的拉紧力要一致，用于检测弧形单元板曲率的靠尺必须具有足够的刚度，其长读不小于2m.
6．屋盖挂物用预留件应采用彩板制作，不得选用抗腐蚀能力差的材料。
        （二）、制作
1、  直形槽板的理论下料长度应取结构最外缘的弧长。计算弧长时结构的跨度应去验收合格的屋盖结构的实测跨度，矢高根据设计要求按实测跨度确定。
2、  制作时直形槽板的实际长度不应超过理论下料长度+10mm。为便于吊装及预留件准确就位，应在直形槽板上标出吊点及预留件的位置。
3、  通过成型设备压制成的弧形槽板下翼缘两边角曲线的长度之差不得大于5mm；弧形槽板的曲率偏差不得大于5mm（2m长的曲率靠尺与弧形槽板之间的间隙），矢高片擦不大于设计矢高的5‰。
4、  弧形槽板上的小波纹应均匀，光滑。
（三）、安装
1、  组合单元板中单元板的数量应根据单元板宽度及吊装能力确定，一般不少于三块。挂物用预留件宜布置于组合单元板中。组合单元板吊装后，应采用专用机械将相邻组合单元板进行咬合锁边，锁边必须牢固平滑，不得出现局部翘起。
2、  单元板之间应采用专用机械进行咬合锁边，锁边必须牢固平滑，不得出现局部翘起。
3、  组合单元板的吊点数目应根据组合单元板的刚度确定，吊点应沿单元板跨中轴线对称布置；吊杆的长度应根据吊点数目及结构跨度确定。
4、  吊装前应清除单元板上附着的泥沙及污垢。
5、  组合单元板吊装前，应在连接角钢上表明每一组合单元板的位置。基准组合单元板必须准确定位，保持立面垂直、中轴线位于跨中。
6、  对于封闭式屋盖结构，当屋盖部分施工完成后应及时安装山墙，否则应采取有效抗风措施。
7、  山墙板的安装应从跨中开始，山墙板之间要连接紧密，每块山墙板均应保持竖直。
8、  雷雨天气和风力超过4级时不得进行吊装作业。

作者: mengde 时间: 2002-12-7 12:58 标题: 回复：某金属拱型波纹屋盖图集说明

是哪里出的，我一直在找这方面的资料！
你说金属拱型波纹屋盖图集？到底是图集还是规范？
哪里可以买得到呢？

作者: 半支烟 时间: 2003-4-4 22:06 标题: 回复：某金属拱型波纹屋盖图集说明

这个图籍哪里有，不过肯定不是国家规范或技术规程。
有关该结构的技术规范，据我所知，正在编制中，虽然已经有了几次征求意见稿。但正式的规范规程还没有出台。有可能是某家企业的标准或技术资料。
我硕士课题就是金属拱形波纹屋盖受力机理、设计理论和结构可靠度分析，
如果可能，我非常渴望拜读一下，从中得到教益。

作者: 半支烟 时间: 2003-4-7 22:10 标题: 回复：某金属拱型波纹屋盖图集说明

金属拱形波纹屋面的受力机理、设计理论研究和结构可靠度分析

摘要：本文以足尺模型实验为基础，从理论研究和实际应用两个角度对金属拱形波纹屋面进行了系统的分析和研究，并对理论分析作了验证和矫正，并对该结构系统做了结构可靠度、设计理论和施工工艺的分析与探讨，具有一定的使用价值和实际应用意义。主要内容如下：
从理论分析角度出发，提出了各向正交异性薄板的有限单元理论，导出了屋面波纹对板元异性化的关系及其影响因素，切实体现了波纹的存在对于屋面受力状态、变形关系和承载能力的影响。
在受力机理研究的基础上，并与工程设计和施工相结合，得出了实用的结构支反力、承载力和结构变形计算的经验公式。根据足尺模型实验研究和工程实际所出现的各种问题，对本结构的的施工安装过程的受力状态进行了分析和研究，并提出了合理的指导施工安装的建议；应用统计学原理，得出了金属拱形波纹屋面的结构可靠度指标；并根据近代空间结构发展的历史和趋势，构想了空间结构与仿生学相结合的学科雏形。

关键词：金属拱形波纹屋面，受力机理，设计理论，结构可靠度，
          施工建议

Mechanism, Design Theory and Structural Reliability of
Corrugated Arch Metal Roof

Abstract: Based on the experiments of the full-sized model and from the degrees of theory research and actual application, this paper does the research work on mechanism, design theory and structural reliability of corrugated arch metal roof systemically. Verified and justified by the full-sized model, we offer the theory and methods to the people to design it and its value of application.
From the degree of theoretical analysis, the paper offers the finite element theory of orthotropic thin plate, deduces the relations between the waves and the orthotropic plates, and influence factors to them. It truly reflects the influence to stress and strain state, and the bearing capacity of CAMR, offered by the waves.
On the basis of research of mechanism, and combined the design with the construction of CAMR, we reach the experimental formula for the supporting and internal forces, bearing capacity, deformation of CAMR. Based on the full-sized experiments and actual projects, we analysis the actual state of stress and strain state during the construction, and offer some comments on the design and construction of CAMR. By the statistical principles, we get the index of structural reliability of CAMR. In the light of the developing history and tendency of modern spatial structures, we form the embryo of the branch between spatial structures and bionics.

Keywords: corrugated arch metal roof, mechanism, design theory,
          structural reliability, comments on construction

作者: 半支烟 时间: 2003-4-10 22:48 标题: 回复：某金属拱型波纹屋盖图集说明

茁作一篇，抛砖引玉，请大家指点。该文发表于清华大学主编《工程力学》2002增刊/

金属拱形波纹屋盖两种常用截面形式的比较

高福聚  刘锡良
（天津大学建筑工程学院天津  300072）

摘  要：本文从承载能力和经济指标两个方面对金属拱形波纹屋盖两种常用的截面形式U形和V形进行了分析和比较，并以实例分析客观地得出了结论。
关键词：金属拱形波纹屋盖  常用截面  承载能力  经济指标  比较

金属拱形波纹屋盖最早起源于美国。20世纪40年代，国际上一些建筑师和结构工程师们为了寻找新的结构形式，从自然界植物表皮的纹理中得到启发，用极薄的材料通过波纹加劲发明了一种新的结构形式。1955年，美国首先将这种结构应用于军事，后来转向民用。该结构自90年代初期传入我国，因其用钢量小、造价低廉、施工速度快，具有良好的经济效益和应用前景[1]。很多生产厂家和高等院校、科研单位投入了大量的人力、财力和物力，参考国际先进经验，结合我国的实际情况，对此结构进行了慎密的研究和开发。然而，这种新型结构形式由于波纹的存在，受力性能比较复杂，我国至今尚未形成一个统一的计算模型、计算公式和分析方法。因此，在理论计算和市场拓展方面争议较大，个别不法厂商为了一己之私，甚至混淆黑白，信口雌黄。本文以足尺模型试验数据为依据，对该结构形式的分析理论计算公式进行了修正[1，2，3，4]，并对国内两种常用的截面形式从承载能力和经济指标两个方面进行了比较和分析。为了使这种新型结构能够正确、合理和健康地应用和发展，在此发表一点儿浅见，抛砖引玉，以资商榷。

1．  金属拱形波纹屋盖的截面形式和材料
1.1  金属拱形波纹屋盖的截面形式
金属拱形波纹屋盖采用定型化机组批量生产，截面形式和尺寸一般是确定的。其截面形式有多种。但从目前市场上比较通行的截面而言，基本上有U形和V形两种，各生产厂家产品形式和尺寸基本一致，差异较小，如图1和表1。

图1  国内市场通行产品的形式和尺寸（见附件）

  表1       国内常用板型屋盖截面的几何参数    单位（mm4）
板型    U形             V形
  Ix  9.83×10e5t   3.17×10e6t
   Iy  1.125×10e7t  3.266×10e7t
  Iy/Ix  11.441  10.317
注：t为钢板厚度

1.2  金属拱形波纹屋盖的材料
金属拱形波纹屋盖所采用的钢板材料，根据作者对国内市场的调研结果，各生产厂家所选用的钢板几乎都是上海宝山钢铁厂生产的TSTE28和TSTE34热镀锌彩色钢板，材质比较稳定可靠。因为金属拱形波纹屋盖的承载能力是由其整体稳定性所控制，高强度钢板并不能充分发挥强度优势，这种屋盖结构形式宜采用价格和强度都较为适中的TSTE28热镀锌彩色钢板。

2．金属拱形波纹屋盖两种常用截面形式的比较
2.1  承载能力比较
影响金属拱形波纹屋盖承载能力的因素主要有：板型、钢板材料、跨度、矢跨比和钢板厚度等。根据文献[1][2][3][4]金属拱形波纹屋盖的承载能力主要由其受载后的整体稳定性所决定。对于特定的金属拱形波纹屋盖工程来说，当其板型和板材确定后，影响结构承载力的主要因素就只有跨度L、矢跨比x和钢板厚度t了，因此，这三者也就理所当然地成为金属拱形波纹屋盖工程设计的主要参数。
在同等条件下（即相同的跨度L、矢跨比x和钢板厚度t），从图1和表1我们可以看出，对于单条屋盖板来说，由于V形截面的尺寸和截面惯性矩比U形要大得多，因而单板承载能力V形要大于U形。但从工程上来说，由于单条屋盖板所覆盖的宽度不同，V形610mm是U形305mm的两倍，单位屋盖面积的承载能力则相差不大，一般情形下，V形反而略低于U形。
然而，这两种截面形式却有着各自独到的特点和使用范围。由于截面形式的不同，在机械加工成型时也有其不同的条件限制。通常情况下，U 形截面的局部稳定性较好，结构整体稳定性偏差，该截面形式更适宜于板厚较薄、跨度不大的工程条件；V性截面的局部偏差，结构的整体稳定性较好，在钢板厚度的逐步增大的过程中，其局部稳定性将得到改善，因此，V形截面适用于厚板条件。因此，文献[7][9]对此两种板型的适用跨度和钢板厚度的规定为：V形截面适用跨度15～36m，钢板厚度0.6～1.5mm；U形截面的适用宽度6～24m，钢板厚度0.6～1.2mm。

2.2  经济指标比较
    V形截面宽度为610mm，采用宽度914 mm钢板带轧制；U形截面宽度305mm，采用宽度610mm钢板带轧制。显然与用钢量直接关联的经济指标，V形截面要优于U形截面，虽然在同等工程条件下，V形截面的承载能力稍差。但在相同用钢量条件下，V形截面的钢板厚度可为U形截面的4/3倍，结构的承载能力由于钢板厚度的增加而增大。

2.3  实例分析
    我们不妨以U形、V形都适宜的工程跨度为例在承载能力和经济指标方面作一下具体的比较，分别见表2和表3。取跨度L=20.0m、矢跨比x=1/5。

表2  相同钢板厚度条件下U形和V形截面承载能力的比较
钢板厚度  U形截面  V形截面
  用钢量  全跨承载力  半跨承载力  用钢量  全跨承载力  半跨承载力
1.0mm  17.35kg/m2  1.473kN/m2  0.736kN/m2  12.78kg/m2  1.379kN/m2  0.705kN/m2
1.1mm  19.08kg/m2  2.016kN/m2  1.029kN/m2  14.06kg/m2  1.870kN/m2  0.970kN/m2
1.2mm  20.82kg/m2  2.684kN/m2  1.390kN/m2  15.34kg/m2  2.466kN/m2  1.294kN/m2

表3  相同(近)用钢量条件下U形和V形截面钢板厚度和承载能力的比较
U形截面  V形截面
半跨承载力kN/m2  全跨承载力kN/m2  钢板厚mm  用钢量kg/m2  用钢量kg/m2  钢板厚mm  全跨承载力kN/m2  半跨承载力kN/m2
0.323  0.697  0.80  13.88  14.06  1.10  1.870  0.971
0.504  1.038  0.90  15.61  15.34  1.20  2.466  1.294
0.736  1.473  1.00  17.35  17.26  1.35  3.583  1.903
1.029  2.016  1.10  19.08  19.18  1.50  5.012  2.684

3. 结论和建议
综上所述，我们可以得出如下结论，并对今后的金属拱形波纹屋盖作出下列建议：

3.1  金属拱形波纹屋盖U形和V形两种截面形式各自有着独到的特点和适用范围，彼此间没有完全取代和被取代的优势和可能，我们不能简单过分鼓吹一方，否定另一方；具体截面形式的选用要根据工程的具体工况、工艺要求和使用功能严格按照文献[9]确定；

3.2  金属拱形波纹屋盖钢板厚度要根据工程要求和实际承担的荷载组合经过计算确定，不可以生搬硬套其他工程的数据资料；

3.3  金属拱形波纹屋盖的矢跨比范围理论上为1/6～1/3，实际工程中较为适宜的1/5～1/4。如果没有条件限制，最佳的矢跨比为1/5，因为按照《建筑结构荷载规范》GBJ9-87之规定，此时风荷载体型系数在迎风面为零；

3.4  金属拱形波纹屋盖工程拱脚连线以上的山墙应当封闭，因工艺或其他要确实不能封闭的，应在屋盖工程的两端采取加固措施；

3.5  金属拱形波纹屋盖工程的下部结构设计，拱脚处的防水、防腐处理，采光带、通风帽的设置及节点处理，保温、避雷和防火等，详见文献[3][5]。

主  要  参  考  文  献

⒈  刘锡良. 一种新型空间钢结构

作者: 半支烟 时间: 2003-4-11 10:08 标题: 回复：某金属拱型波纹屋盖图集说明

关于金属拱形波纹屋盖中波纹的地位和作用的讨论请大家查阅《钢结构》2001年第6期。是我和但是刘锡良教授合写的。
这里我不知道什么原因贴不上。
如果哪位朋友感兴趣，也可以Email给我，我再给你发过去。请大家理解。

作者: xgl99574711 时间: 2009-7-17 16:40 标题: 我也需要

呵呵,前辈,我需要啊,刚好有个工程要用到,请发给我,谢谢啊!
xiaoguoliang.1982@163.com

欢迎光临中华钢结构论坛 China Structure Forum (http://okok.org/)