[论文]金属屋面抗风研究思路

固定座连接性能检测与应用

作者：唐建伟、梅英卓、彭耀光

摘要：

实际建筑在施工和使用中的不确定因素往往超出理论计算的可控范围范围，那么则需要借助检测的方法来对固定座的连接性能进行检测，进而对屋面系统的固定座排布起到验证和参考作用。首先通过扣件抗风揭试验得到固定座与金属薄壁产品的连接性能指标数据，由此指导屋面系统固定座的排布设计，使金属屋面的抗风揭性能得到进一步的保证和加强。此种通过检测支撑设计的工作方法在“澳门检车中心项目”中成功得到应用，其屋面抗风揭性能波动实验中成功达到8.6kpa的优秀性能指标，本文就此进行简要介绍。关键词：

澳门检车中心金属屋面固定座抗风揭检测

一、固定座类别

随着金属屋面系统行业的不断发展，屋面板的固定也由原来自攻螺钉发展为暗扣式固定，由此进一步发展出了多种多样的板型、锁边和固定座。屋面抗风揭性能的强弱直接与扣

件固定座的连接性能相关。

图一：各类暗扣式固定座

二、固定座的检测形式

疲劳拉力试验和扣件连接试验。疲劳拉力可以目前固定座的性能检测主要有两种形式，

很好的检测出系统多层整体的抗拉拔性能，但却无法准确得到单一固定座与金属薄壁产品连接产生面板变形所带来的影响。单固定座连接试验却可以弥补这一缺陷，真实的模拟单固定座在真实的阵风波动状态下的疲劳状态和抗拉拔（风揭）性能。

三、固定座连接性能检测

金属屋面抗风揭性能是通过项目地区的Wo，在其基础上考虑阵风、体形、高度以及组合系数影响而提出设计风压指标要求，再通过单个固定座的连接性能计算得到屋面系统整体的扣件分布。但实际建筑在施工和使用中的不确定因素往往超出理论计算所能考虑的范围，那么则需要借助检测的方法来对单一固定座的连接性能进行检测，进而对整体屋面系统的固定座排布起到参考和指导作用。

单一固定座与金属薄壁产品的连接性能可以借助小型风箱来进行试验检测，小型风箱的内部尺寸为1m*1m，可以基本满足主流屋面板型的两片板并列排布，再取其中心设置单个

固定座，四周密封后通过风机对其施加负风压，则可以对其连接抗拉拔力进行试验和检测。

图2：单个固定座连接性能检测风箱

直到满足设计风压要求。而后进行高频低压的波动风压先对其进行持续的加载负风压，

加载试验，由此试验其单一固定座与金属薄壁产品连接性能在持续的波动风压状态下是否会产生疲劳变形或失效。

特别应注意的是波动风压试验中的加压泄压时间和波动次数的控制。一次完整的加压和泄压过程为一个波动周期，一个波动周期的时间则应不大于10s

。

图3：单个波动周期加载时间

一次台风过境的持续时间波动次数则尽量模拟自然环境中真实的台风过境的持续时间，

大致为13-14小时，那么单个固定座与金属薄壁产品的连接性能波动检测试验则应至少进行5000次，如此才能基本的模拟一次台风过境的波动疲劳破坏状态。

阶段E

400次波动

阶段D

500

次波动

阶段C

800次波动

阶段B

1100次波动

阶段A

2200次波动

图4：波动风压加载阶段与次数

注：Y轴为风压加载百分比

X轴为风压加载阶段、次数

四、系统整体扣件的排布

得到单个固定座连接的抗拉拔（风揭）性能指标后，以此指导整体屋面系统的固定座排布设置。

整体屋面系统的抗风揭性能则是由单个固定座组合在一起的共同作用力所实现的，真正要验证金属屋面的抗风揭性能还是要依靠屋面系统检测风箱的抗风揭检测试验。按照设计风压的要求平均到各固定座连接点，得到固定座的排布，而后将屋面系统整体的安装在系统抗风揭检测风箱内。按照同样的思路，

先进行静态风压检测，而后进行波动风压检测，由此来验证如此排布

固定座的金属屋面系统是否可以满足设计要求。

五、检测试验的应用案例

如此的检测实验的工作方法便可以对传统的屋面设计和计算起到有力的参考与补充，比

如澳门检车中心项目便是应用这种检测验证设计新思路的成功应用。

图5:澳门检车中心造型与屋面

澳门地处广东最南端，三面临海，亚热带季风气候明显，台风多发，强风强雨对于金属结构建筑具有极大的影响和破坏，这就要求建筑的金属屋面满足更高的抗风揭要求。

澳门检车中心的屋面工程设计风压要求达到8.59kpa，为了达到这个设计风压设计和厂家团队共同科研攻关，通过单扣件的连接性能试验所得到的检测数据推导出了经济可靠的扣件排布方案，整体屋面系统抗风揭性能检测不但静态抗风揭性能远超设计风压要求，其波动风压检测的抗风揭性能也同样达到了

8.6kpa。

图6：屋面系统波动风压检测

在通过波动风压检测仍未出现试件变形、开缝，继续在此基础上进行喷淋试验，试件底部未产生雨水渗漏。

六、结论

扣件连接性能检测不但弥补了屋面设计检测依据的空白，更是探索出了一种以检测指导设计的新思路，并在澳门检车中心项目中得到成功应用。扣件连接性能检测所得出的数据既可以作为参考指导设计，也可以作为设计计算的验算复核，

此外相对于屋面系统抗风揭检测

更是大大提高了检测工作效率并节省了检测成本，因此这种新的检测设计工作方法应该在行业内进行提倡和推广。

参考文献：

1.建筑金属围护系统-检测与认证MCIS-MBE-052014

2.

CAN.CSA.A123.21-04