拱形屋面荷載分析

江蘇杰達鋼結構工程有限公司 金屬波紋拱形屋頂的荷載分析

中國建筑金屬結構協會

關于公布《壓型鋼板拱形屋蓋結構應用暫行規定》的通知

中建金協字(99)036號

各有關單位：

壓型鋼板拱型屋蓋結構自國外引進以來，在我國推廣應用很快。但近年的試驗研究表明，這種結構對荷載和制作缺陷比較敏感，一旦處理不當，很容易發生事故。為了確保安全，由我協會建筑鋼結構委員會組織有關單位編制了《壓型鋼板拱型屋蓋結構應用暫行規定》，現予公布。在有關技術標準正式頒發前，各單位可按照本規定執行，嚴格控制工程質量。本規定由建筑鋼結構委員會負責解釋。在執行過程中，有什么問題和意見請及時反饋給負責解釋的單位。

一九九九年十月八日

壓型鋼板拱形屋蓋結構應用暫行規定

中國建筑金屬結構協會建筑鋼結構委員會

1999年10月8日

一、總則

1．0．1為指導壓型鋼板拱形屋蓋結構的設計、制作和施工，做到技術先進、經濟合理、安全拱棚屋適用、確保質量，特制定本規定。

本規定為推薦性文件。在有關技術標準發布前,按照本規定簽訂的合同,可作為工程驗收的依據。

1．0．2壓型鋼板拱形屋蓋結構系指用特定機組，將厚度0．6mm_1．5mm的鋼板先輥軋成直形槽板，再輥軋成圓弧形全跨長的拱板，然后通過咬合鎖邊形成的整體拱形屋蓋結構。

1．0．3壓型鋼板拱形屋蓋結構適用于正常環境條件下有較高凈空要求的公共建筑(如展覽廳、體育館、市場、客運站等)，一般工業、農業生產建筑(如車間、倉庫、車庫、舍房等)，臨時建筑和軍用房屋。

如未采取可靠措施，壓型鋼板拱形屋蓋不得在強腐蝕、局部高溫和飛砂石環境中，以及有直接動力荷載的情況下使用。

1．0．4凡本規定未作規定的事項，均應按照國家現行有關技術標準執行。

二、材料

2．0．1壓型鋼板拱形屋蓋結構宜根據耐久性要求，選用不同類型的彩色涂層熱鍍鋅鋼帶(以下簡稱鋼帶)制作。

注：對耐久性要求高的建筑，當有條件時，尚可選用彩色涂層熱鍍鋁鋅合金鋼帶制作。

2．0．2鋼帶基材的力學性能應符合建筑結構外用鋼的要求(表1)。

表1基材的技術要求

型號

屈服強度(MPa)

抗拉強度(MPa)

設計強度(MPa)

彈性模量(MPa)

伸長率L0=80mm(%)

JW235

≥235

≥330

205

2.06x105

≥22

JW280

≥280

≥370

240

2.06x105

≥18

JW345

≥345

≥450

300

2.06x105

≥12

注：基材力學性能試驗應采用現行國家標準GB228規定的方法。2．0．3鋼帶的鍍鋅層應符合建筑外用和輥軋咬合成型工藝的要求(表2)。

表2鍍鋅層的技術要求

鋅層代號

鋅層彎曲試驗時彎心直徑

二面鋅層重量很小值（g/m2）

180

2t

180(三點試驗)

200

2t

200（三點試驗）

注；鋅層重量和彎曲測試應采用現行國家標準GB／T1839和GB232規定的方法。

2．0．4鋼帶的彩色涂層應符合建筑外用的輥軋咬合成型工藝的要求(表3)。

表3彩色涂層的技術要求

涂復

類型

涂料

種類

涂層

厚度

(μm)

鉛筆

硬度

60

光澤

彎曲

反向

沖擊（J）

耐鹽霧（h）

備注

厚度≤0.8mm1800,T彎

厚度>0.8mm

二涂

二烘

聚脂

≥20

≥HB

30-70

≤3T

900

≥6

≥500

適用于一般建筑

硅改性聚脂

≥750

聚偏氟乙烯

≥1000

適用于有較高耐久性要求的建筑

一涂

一烘

聚脂

≥10

≥HB

30-70

≤3T

900

≥6

≥250

適用于臨時建筑

注：彩色涂層技術性能試驗應采用現行地國家標準GB／T12754規定的方法。

三、結構設計

3．0．1根據建筑的使用要求、環境狀態、荷載情況等，壓型鋼板拱形屋蓋結構可選用單跨或多跨，落地或半落地，墻、柱列或框架支承等形式。

3．0．2壓型鋼板拱形屋蓋結構的適用跨度及相應的鋼帶寬度和厚度的公稱尺寸，應符臺下列規定：

GYX6020斜槽斷面(上槽口寬600-609,槽深200-209mm)拱形屋蓋(習稱MIC一240屋蓋)：適用跨度15_36m，鋼帶寬度大于910mm、厚度0．6-1.5mm；

GYX4012斜槽斷面(上槽口寬400-409mm，槽深120-129mm)拱形屋蓋(習稱MIC_160屋蓋)：適用跨度6-24m，鋼帶寬度大于600mm、厚度0．6-1．2mm；

GYZ3010直槽斷面(槽口寬300_309mm，槽深100_109mm)拱形屋蓋(習稱MIC_120屋蓋)：適用跨度3-24m，鋼帶寬度大于600mm、厚度O．6-1．2mm。

注：產品型號中，GIX和GIZ為名稱代號，X表示斜槽，Z表示直槽，Y表示壓型，G表示鋼拱屋蓋；6020和3010等為主參數代號，數字的前兩位表示上槽口寬度，后兩位表示槽口深度，以厘米計且取整數。

3．0．3壓型鋼板拱形屋蓋結構的矢跨比可取0．2-0．4。當主要荷載為風荷載時，矢跨比宜取較小值；當主要荷載為豎向荷載時，矢跨比宜取較大值。

注：1．屋蓋結構的跨度，是指結構中面兩側支座線(圖1，圖2)問的距離。結構中面取位于1／2槽深處。

2．屋蓋結構的矢高，是指結構中面頂點至兩側支座線所在平面的距離

3．0．4壓型鋼板拱形屋蓋結構應按現行國家標準《建筑結構設計統一標準》GBJ68的規定，采用概率極限狀態設計方法并以分項系數表達式進行設計。

3．0．5設計壓型鋼板拱形屋蓋時，結構上作用的荷載應包括：結構自重、保溫層和防火層自重、設備自重，風荷載、雪荷載(全跨或半跨)或活荷載、積灰荷載，吊頂、燈具、管道等懸掛荷載，并考慮支座的允許水平變位。荷載設計值應按現行國家標準《建筑結構荷載規范》GBJ9的規定采用。

懸掛荷載沿結構跨度方向宜對稱布置。

3．0．6壓型鋼板拱形屋蓋結構應按現行國家標準《建筑結構荷載規范》GBJ9規定的荷載效應基本組合進行強度和穩定性設計；應按荷載短期效應組合進行支承結構的水平變位驗算。

3．0．7壓型鋼板拱形屋蓋結構的強度和穩定性計算可采用鉸接支承簡圖；可采用非線性大撓度彈性有限元方法分析荷載效應。

注：當壓型鋼板拱形屋蓋結構設計由整體穩定性控制時,可考慮采用有效的防止整體失穩的結構措施。

3．0．8壓型鋼板拱形屋蓋結構所選用熱鍍鋅板的公稱厚度，不應小于設計厚度與厚度允許負偏差(表4)絕對值之和。

表4熱鍍鋅板厚度的允許偏差mm

公稱厚度

0.6

0.7,0.8

0.9,1.0

1.1,1.2

1.3,1.4

1.5

允許偏差

A0.08

A0.09

A0.08

A0.11

A0.13

A0.13

注：當熱鍍鋅板厚度的實際負偏差小于表列值時，可按實際值采用。

3．0．9壓型鋼板拱形屋蓋結構可采用承托式(圖1)或埋入式(圖2)支座構造。對于永久性建筑，當采用承托式支座構造時，承托板和連接用自攻螺釘(或螺栓)均應采用耐候鋼制作；當采用埋入式支座構造時，后澆的混凝土應采用膨脹防水混凝土，并在拱板與混凝土之間以及有可能滲水的縫隙處采取有效的防水措施。

3．0．10連接用的自攻螺釘(或螺栓)、焊縫和預埋件應能承受屋蓋傳遞給支座的全部軸向力，包括施工階段和使用階段可能出現的各種軸向拉力和壓力。螺釘(或螺栓)、焊縫和預埋件的數量應根據計算確定。當采用自攻螺釘連接時，其直徑不應小于5．43mm；對GYX6020板每端不得少于4個，對GYZ3010拱板每端不得少于2個；螺釘間距不應小于6d，端距不應小于8d(d為螺釘直徑)。

連接用自攻螺釘(或螺栓)的性能應符合現行國家標準《堅固件機械性能》GB／T3098的規定。

3．0．11在壓型鋼板拱形屋蓋下部支承結構的承載力和變形計算中，必須考慮屋蓋對支承結構的推力作用。

屋蓋結構兩側支座的相對水平變位，不宜大于屋蓋結構跨度的1／500。

3．0．12當拱形山墻采用壓型板墻時，應根據水平風荷載設計其承載力，并與屋蓋結構可靠連接。

3．0．13當在壓型鋼板拱形屋蓋上開設通風孔和采光孔時，應在孔洞周圍采用構造措施予以加強。開孔總面積不得大于屋蓋面積的5%。

3．0．14當壓型拱形屋蓋建筑位于較空曠地帶時，應按現行國定標準《建筑防雷設計規范》GB50057的規定設置避雷裝置。

四、制作和安裝

4．0．1鋼帶應原裝運至現場，經建設單位檢查并驗收后，方可使用。檢查的內容包括：

鋼帶的型號、規格、顏色是否符合合同規定；鋼帶的性能是否符合本規定第2.0.2、2.0.3、2.0.4條的要求；是否有鋼帶的出廠質量合格證書。

4．0．2鋼帶的厚度應進行抽樣檢查，每一生產批的5卷或5卷以下鋼帶應檢測一卷。每一檢測卷應在距鋼帶邊緣不小于25mm、距鋼帶端頭不小于15m處抽測3點。用對鋅層無腐蝕性的脫漆劑除去彩色涂層后，熱鍍鋅板的厚度偏差應符合表4的規定。

4．0．3在拱板制作和吊裝前，應檢測屋蓋結構的實際跨度和支座線水平度。每10m長度檢測一點。結構的實際跨度不應超過設計跨度土20mm，否則應重新核定屋蓋結構的計算跨度。當支座線的標高差每10m超過10mm，或全長超過20mm時，應由施工單位重新找平。

4．0．4拱板制作時，直形槽板的下料長度應取結構外表面的計算孤長與支座處外伸長度之和，其偏差不應超過計算弧長的土1／1500；直形槽板端面的垂直度偏差不應超過3mm。經輥軋形成拱板后，其曲率偏差不應超過5mm(長度2m曲率靠尺與拱板的間隙)。

4．0．5在第一塊拱板制成后，應將其平臥在地面上，在不受力的狀態下按照計算跨度檢測矢高；每個屋蓋檢測一次，其偏差不應超過設計矢高的0．5％。否則，應檢查幾何尺寸的計算過程，找出錯誤，調整軋制參數，并再次檢測。

4．0．6拱板吊裝前，應在地面上將若干塊預先組成吊裝單元。

吊裝單元吊裝前，應在屋蓋結構兩側的支座上標明每一吊裝單元的就位位置。吊裝完成后，屋蓋結構兩側縱向長度的偏差不應超過屋蓋設計長度的土0．1％。

4．0．7拱板吊裝完成后，屋脊任意20m長度范圍內的高度差不應超過50mm或0．10％屋蓋長度(取兩者中較大值)。

4．0．8拱板吊裝完成后，屋蓋結構端面的垂直度偏差不應超過土1．0％矢高。

4.0．9拱板間的機械咬合鎖邊連接必須平滑牢固，不得出現局部翹起，以保證結構整體工作(圖3)。

為在屋蓋上布線、吊掛物件而設置的縫內鎖扣件，其承載力不應小于2．5倍懸掛荷載，且位置應正確。

4．0．10當采用埋人式支座構造時，拱板在混凝土中的很小埋深不應小于50mm。在完成拱板吊裝并經檢驗合格和做好隱蔽工程記錄后，應盡早澆灌后澆混凝土。

4．0．11壓型鋼板拱形屋蓋結構在壓型、鎖邊、吊裝過程中，彩色涂層不應出現單塊面積大于200mm<2或總面積大于0．05％屋蓋表面積的損傷。在涂層損傷處，應采用原裝的同色油漆重新保護。

4．0．12屋蓋結構完成后，應盡快按設計要求封閉拱形山墻。如不能及時封閉，則應采取有效的抗風措施。

五、工程驗收

5．0．1在壓型鋼板拱形屋蓋結構工程驗收時，應具備下列文件：

1．屋蓋和下部支承結構的設計文件和設計變更文件；

2.鋼帶的出廠質量合格證書；

3．施工中重要問題的處理記錄；

4．隱蔽工程檢驗記錄；

5．工程質量檢驗記錄；

6．工程竣工圖。

5．0．2當壓型鋼板拱形屋蓋結構工程的設計和施工文件齊全，質量符合本規定的要求時，可給予驗收，并形成工程驗收文件。

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