轻钢结构一般是指采用压型钢板、钢檩条作为屋面围护结构,以钢梁、钢桁架或钢网架作为屋面承重结构的大跨度结构。
结构损坏原因分析:
(1)屋面压型钢板抗超强台风能力不足
目前压型钢板的设计一般根据荷载、支撑条件、强度、变形条件、型材等参数直接参照国家标准图集。屋面彩钢板型材抵御超强台风的能力不足,是屋顶围护结构大面积损坏的原因之一。
(二)局部地区风阻不足
当气流经过建筑物上方或周围时,墙角、飞檐、屋脊、屋角等区域会发生气流分离,造成局部较大负压。当台风来袭时钢结构自攻钉,边缘区域和角落的面板系统受损,导致屋顶整体抗风能力降低,最终导致屋顶面板大面积损坏。
屋顶末端整块彩钢板受损
(3)围护结构连接器抗风能力不足
如果连接件的刚度和强度不够或数量太少钢结构自攻钉,在风吸作用下容易跳闸,大面积的屋面板可能会被台风的拉力吹落。屋顶压型钢板和檩条的固定常用方法有钉、卡、扣等。打钉式采用自攻螺钉锁紧屋面压型钢板和檩条。当自攻螺钉数量太少或咬合力不足时,压型钢板会沿檩条撕裂。
屋顶彩钢板沿檩条撕裂
(4)门窗抗风能力不足
钢结构厂房、仓库的门窗尺寸一般较大。尤其是使用较高的卷帘门时,门扇的厚度和强度不足,抗风能力较弱。台风来袭,门窗先被毁坏,台风灌入房间,吹走屋顶的彩钢板。
(5)施工因素
施工质量隐患也是造成结构损坏的主要原因之一。连接件未按规范设置,彩钢板接缝质量有缺陷。台风来袭时,底切张开、底切脱落,最终导致彩钢板被风吹走。
卷帘门轨道槽变形
建筑结构设计及施工建议:
(1)外立面和屋顶设计应采用有利于抗风的形状,墙壁和屋顶上的突出构件应尽可能少。墙角、飞檐、雨篷、空中塔等宜采用曲面。
(2)屋面檩条的间距和截面尺寸应根据计算确定,檩条间距不宜大于1500mm。屋顶端部、挑檐等处的檩条要适当密实。特别要注意檩条下翼缘在吸风作用下的稳定性。复合墙板应减少檩条间距,加强连接。
(3)通过设置板条,可以有效提高建筑围护结构的抗风能力。围护系统外侧屋脊、飞檐、山墙角、门窗等处应加设全长固定板条。
(4)选用屋面板时,应对面板的长度和檩条的跨度进行分析计算,合理选用。屋面板应采用360°垂直锁缝。不应使用类似“角齿三”的双瓦楞谷板和180°咬口形板。棱角处应加设防风夹或其他防风措施。在压型钢板连接节点设计时应进行相应的结构计算,以提高屋面板的抗风能力。
(5)轻钢围护结构屋面所用压型钢板的外板基板厚度(不含涂层)不应小于0.6mm,外板基板厚度(不含涂层)墙面所用压型钢板的板厚不应小于0.5mm。 。钢板的屈服强度不低于350MPa。
(6)屋面彩钢板连接件的间距和数量应根据计算确定。特别是房屋端部、屋脊、转角、挑挑、天窗、采光条、彩钢板端部等薄弱部位应按计算和结构密排。 。设计文件应对紧固件的规格、数量、布置等提出明确要求。
(七)注重薄弱环节结构性措施。无特殊工艺要求时,屋顶应避免设置天窗、长采光带和大开口。屋顶灯带应采用点式布置或突出于屋顶板上方。当需要设置全长采光带或在屋脊上开较大开口时,应采取加强措施。
(8)室外部分屋面宜在檩条下翼缘增设下板,室内屋面宜在檩条下翼缘增设下板。雨篷、卸货平台顶棚等结构不应直接从屋顶伸出。如需向外突出,应降低向外突出部分的标高或采取加强措施。
(9)门窗洞口应采取防护措施。卷帘门应保证门扇的厚度和强度以及门两侧轨道的足够深度。台风来袭时应采取临时加固措施。
(10)施工单位应严格按照设计文件和现行有关标准进行施工,确保施工质量。监理单位应严格控制屋面板连接件的质量和数量。
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