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        新聞動態

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        輕鋼結構廠房房屋容易被臺風破壞是為什么?

        編輯:山東淄博綠之源建材有限公司  時間:2018-04-28

        輕鋼結構廠房房屋破壞情況

               臺風“莫蘭蒂”于2016年9月15日凌晨3點在廈門市沿海登陸。登陸時強臺風級別為15級(48米/秒)。此次臺風為當年最強臺風,建國以來歷史第2強。本項目受臺風直面襲擊,現場一片狼藉,損失較重。

                臺風過后,對現場進行勘查發現:廠房主體鋼架及基礎完好;圍護系統中屋面破壞嚴重,而墻面圍護破壞較小。在有混凝土附屬房屋遮擋處,以及背風面,風速降低,屋面的破壞明顯減輕。

                 從屋面板的損壞部位來看,損壞多發生屋面邊緣、屋脊等部位,破壞形式是彩板變形、被掀起、在支座節點處破損脫離。

         

        屋面板的破壞形式有以下幾種:

        彩鋼板脫離支座被掀起

        屋脊屋面彩板大面積被臺風掀起吹走

        高跨范圍的屋面彩板全部掀起破壞

        局部一條屋面彩板條狀撕開,保溫巖棉外露

        屋面彩板起鼓、咬口接縫松動,保溫巖棉外露

        屋脊蓋板被風掀起

        屋面彩板被外物刮破、致損

                在廠房屋檐、屋脊、屋面角部等邊緣區域屋面板破壞最嚴重。彩板支座被拉變形破壞、支座鉚釘被拔出或拉斷,甚至整片屋面板脫離結構檁條。屋面板邊緣帶先發生局部破壞,然后引發更大面積的損壞。

        被掀起的屋面板堆積于屋面上


        輕鋼結構廠房破壞原因分析

        以下從設計和施工現場情況兩方面,分析此次風致損失的原因。

        1.工程設計方面:

        1.1 在屋檐、屋脊、屋面角部等邊緣帶,風荷載體型系數比較大,設計需對檁條間距和固定點加密??辈橹邪l現,現場大面積掀起破壞區域,在屋面邊區及角部的彩板與結構檁條的支座間距與中間區相同,未進行加密,是抗風的薄弱部位。

        1.2 屋面彩板與結構檁條的連接需進行加強。在強風下,只要有一個屋面板連接支座脫離檁條,其相鄰的支座受力必然增大,導致支座被連續被拉拔破壞(或者彩板脫離支座),進而導致破壞范圍擴大。

        1.3 當屋面板采用自攻螺釘與檁條連接,在風吸力作用下,屋面板由周邊支承變為點支承,應驗算自攻螺釘的抗拔承載力。

        當屋面板采用鎖邊咬合連接,則應保證支座的剛度和強度,計算支座與檁條連接的自攻螺釘抗拔承載力。

        2.現場施工方面的原因

        2.1 未根據項目特點進行防臺風施工組織。2016年臺風“莫蘭蒂”登陸廈門,適逢天文大潮期,大風、暴雨和風暴潮三碰頭。風來臨時,本項目屋面板全部鋪設完畢,但是局部外墻內板和內隔墻尚未安裝。

                結構設計時按封閉式房屋考慮,而現場形成了部分封閉式房屋或開敞式房屋,風荷載作用的體型系數相差很大。對于有三面墻體與屋面形成了兜風的“袋口”形房屋,根據《荷載規范》單面開敞式雙坡屋面開口迎風屋面體型系數高達-1.3,遠大于封閉式房屋。施工過程中房屋體型的變化,是風致損失不可忽視的因素。對于可能受臺風影響的項目,施工組織設計時應綜合考慮施工順序。

                本案例的場地南面臨海,如果考慮主鋼架的有利遮擋作用,先施工最北側廠房圍護結構。圍護結構先施工屋面板,再施工迎風面墻板→側面墻板→背風面墻板,避免形成“大袋口”形兜風房屋,使施工中的房屋一直保持有利的抗風體型。

         

        2.2 屋面板的直立鎖邊施工質量不到位:

        屋面板直立鎖邊支座

                屋面板采用支座+360°直立鎖邊形式,安裝需專用電動鎖邊機,而且一定要鎖勻、鎖牢,密封膠要充滿密實。咬合不均、咬合不完全等施工質量缺陷,將大幅降低連接強度。在大型空間結構屋面系統中,也可以采用抗風夾加強屋面板抗風揭能力。

        抗風夾加強屋面板抗風揭能力

        2.3 屋面板T型支座的施工質量不到位。連接螺栓配置不足,或者未完全緊固,導致支座底板與檁條沒有完全貼合,連接承載力低。在強風吸力作用下,支座從檁條上拔出,造成整塊屋面板的掀起破壞。

        2.4 檐溝、屋脊蓋板、側墻女兒墻蓋板等部位的構造不合理、連接強度不足,造成屋面局部破壞。

         

        防御臺風災害的工程對策

        a. 重視圍護系統的設計。輕鋼房屋的主剛架、檁條、墻梁按照現行規范設計,破壞現象很少。大風造成的破壞主要集中在二次結構、圍護系統和附屬結構上,需加強連接的強度和構造。

        b. 重視施工質量。做好屋面彩板鎖縫、連接支座、拉鉚釘等的施工質量控制。

        c. 重視臺風區的輕鋼房屋施工組織設計。制定抗風施工組織方案,使施工中的輕鋼房屋保持有利的抗風體型,盡可能減小風災損失。


        再補充一些高層建筑抗風的知識

        建筑的設計風荷載

                結構抗風,可分為建筑表皮圍護結構和主體結構兩個方面。對于超高層建筑來說,最主要的圍護結構就是玻璃幕墻。通常是通過風洞試驗,測試表面風壓系數和陣風系數,得到設計圍護結構的風荷載。

        臺風導致的玻璃幕墻破壞

                主體結構的抗風設計,包括測試和分析風荷載取值,計算結構在風荷載作用下的響應,從而評價結構方案的安全性和舒適性。

                當建筑超過一定高度后,風致響應可能比地震響應更大,成為控制主體結構設計的主要作用。這時應謹慎對待風荷載的取值,通常需要借助風洞試驗和數值模擬。

                通過風洞實驗,不僅得到建筑表面的荷載,也得到施加到動力模型上的風振響應。目前主要用頻域的方法,并用CQC或SRSS方法等進行振型組合。


                在完成以上分析之后,得到結構的最大風致響應,并進一步得到“等效靜風荷載。所謂的等效靜風荷載,是把風荷載的最大動力作用等效轉化為靜力荷載,方便設計計算。

                 一般的方案修改建議和抗風措施包括,對建筑表面進行處理(如表面增加豎條以改變粗糙度)、調整整體或部分體型以改變所受氣動荷載、設置阻尼器等。

                輕鋼結構廠房結構的氣動荷載與建筑體形密切相關。通過對建筑外形的精心設計,以減少結構風荷載是一個高效的方法。超高層建筑體型比選和優化是一個重要的研究課題。


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