直立鎖邊屋面系統(tǒng)抗風(fēng)承載能力研究.pdf

1、直立鎖邊金屬屋面作為一種新型的屋面系統(tǒng)，因其卓越的防水密閉和抗熱膨脹性能被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)場航站樓、鐵路站房和體育場館等大型建筑。但是由于其自重輕和咬合部位連接強(qiáng)度低等原因，此類屋面的風(fēng)揭破壞事故時(shí)有發(fā)生，因此風(fēng)吸力通常成為該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要控制因素，研究該系統(tǒng)在風(fēng)吸力作用下的受力性能具有實(shí)際的工程意義。
　　本文從實(shí)際工程出發(fā)，結(jié)合目前國內(nèi)外關(guān)于直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)抗風(fēng)性能研究方法，建立系統(tǒng)抗風(fēng)分析有限元模型，通過對(duì)影響該結(jié)

2、構(gòu)類型抗風(fēng)性能的各類因素進(jìn)行分析，提出直立鎖邊金屬屋面抗風(fēng)性能的改進(jìn)措施，本文主要開展了以下幾方面的工作:
　　(1)對(duì)整體金屬屋面板進(jìn)行簡化建模分析，將直立鎖邊系統(tǒng)中復(fù)雜的接觸問題利用彈簧模型進(jìn)行簡化:采用切向彈簧模擬接觸的滑動(dòng)摩擦力、采用金屬卷邊法向位移約束模擬直立鎖邊接觸面的頂緊擠壓效應(yīng)。根據(jù)建立的接觸面彈簧模型研究金屬屋面板的靜力性能，并與文獻(xiàn)中屋面板靜力加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該接觸面彈簧模型的正確性，提出以卡口橫向間

3、距作為破壞模式的判定標(biāo)準(zhǔn)，確定系統(tǒng)抗風(fēng)承載能力。
　　在上述簡化模型基礎(chǔ)上，對(duì)直立鎖邊位置進(jìn)行精細(xì)化有限元建模，研究卷邊處在風(fēng)荷載作用下受力特點(diǎn)，模擬風(fēng)吸力作用下卷邊位置的受力狀態(tài)變化，得到系統(tǒng)抗風(fēng)承載力極限值。通過精細(xì)化模型和簡化模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比，分析兩種建模方法各自的適用條件。
　　(2)借助有限元對(duì)屋面板抗風(fēng)承載能力進(jìn)行參數(shù)分析，研究金屬屋面板跨度、厚度、寬度以及金屬卷邊處摩擦系數(shù)、支座梅花頭寬度、大耳邊尺寸等因素對(duì)屋

4、面系統(tǒng)抗風(fēng)性能的影響，探究各類參量對(duì)抗風(fēng)承載力的影響規(guī)律，分析得到板面寬度、卷邊與支座間摩擦系數(shù)對(duì)系統(tǒng)抗風(fēng)承載性能影響最為明顯，結(jié)合極限狀態(tài)下跨中位移和材料利用率情況，提出使用寬度較小屋面板、對(duì)卷邊局部處理增大摩擦作用等工程意見，為該類系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)及施工提供參考。
　　(3)將有限元計(jì)算結(jié)果和歐洲金屬屋面板規(guī)范(BS508-2-2000)中抗風(fēng)能力設(shè)計(jì)方法比較，針對(duì)目前歐規(guī)中板厚范圍較小和板材選擇較為單一的局限性，通過有限元計(jì)算