拱形屋面荷载分析

江苏杰达钢结构工程有限公司 金属波纹拱形屋顶的荷载分析

中国建筑金属结构协会

关于公布《压型钢板拱形屋盖结构应用暂行规定》的通知

中建金协字(99)036号

各有关单位：

压型钢板拱型屋盖结构自国外引进以来，在我国推广应用很快。但近年的试验研究表明，这种结构对荷载和制作缺陷比较敏感，一旦处理不当，很容易发生事故。为了确保安全，由我协会建筑钢结构委员会组织有关单位编制了《压型钢板拱型屋盖结构应用暂行规定》，现予公布。在有关技术标准正式颁发前，各单位可按照本规定执行，严格控制工程质量。本规定由建筑钢结构委员会负责解释。在执行过程中，有什么问题和意见请及时反馈给负责解释的单位。

一九九九年十月八日

压型钢板拱形屋盖结构应用暂行规定

中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会

1999年10月8日

一、总则

1．0．1为指导压型钢板拱形屋盖结构的设计、制作和施工，做到技术先进、经济合理、安全拱棚屋适用、确保质量，特制定本规定。

本规定为推荐性文件。在有关技术标准发布前,按照本规定签订的合同,可作为工程验收的依据。

1．0．2压型钢板拱形屋盖结构系指用特定机组，将厚度0．6mm_1．5mm的钢板先辊轧成直形槽板，再辊轧成圆弧形全跨长的拱板，然后通过咬合锁边形成的整体拱形屋盖结构。

1．0．3压型钢板拱形屋盖结构适用于正常环境条件下有较高净空要求的公共建筑(如展览厅、体育馆、市场、客运站等)，一般工业、农业生产建筑(如车间、仓库、车库、舍房等)，临时建筑和军用房屋。

如未采取可靠措施，压型钢板拱形屋盖不得在强腐蚀、局部高温和飞砂石环境中，以及有直接动力荷载的情况下使用。

1．0．4凡本规定未作规定的事项，均应按照国家现行有关技术标准执行。

二、材料

2．0．1压型钢板拱形屋盖结构宜根据耐久性要求，选用不同类型的彩色涂层热镀锌钢带(以下简称钢带)制作。

注：对耐久性要求高的建筑，当有条件时，尚可选用彩色涂层热镀铝锌合金钢带制作。

2．0．2钢带基材的力学性能应符合建筑结构外用钢的要求(表1)。

表1基材的技术要求

型号

屈服强度(MPa)

抗拉强度(MPa)

设计强度(MPa)

弹性模量(MPa)

伸长率L0=80mm(%)

JW235

≥235

≥330

205

2.06x105

≥22

JW280

≥280

≥370

240

2.06x105

≥18

JW345

≥345

≥450

300

2.06x105

≥12

注：基材力学性能试验应采用现行国家标准GB228规定的方法。2．0．3钢带的镀锌层应符合建筑外用和辊轧咬合成型工艺的要求(表2)。

表2镀锌层的技术要求

锌层代号

锌层弯曲试验时弯心直径

二面锌层重量很小值（g/m2）

180

2t

180(三点试验)

200

2t

200（三点试验）

注；锌层重量和弯曲测试应采用现行国家标准GB／T1839和GB232规定的方法。

2．0．4钢带的彩色涂层应符合建筑外用的辊轧咬合成型工艺的要求(表3)。

表3彩色涂层的技术要求

涂复

类型

涂料

种类

涂层

厚度

(μm)

铅笔

硬度

60

光泽

弯曲

反向

冲击（J）

耐盐雾（h）

备注

厚度≤0.8mm1800,T弯

厚度>0.8mm

二涂

二烘

聚脂

≥20

≥HB

30-70

≤3T

900

≥6

≥500

适用于一般建筑

硅改性聚脂

≥750

聚偏氟乙烯

≥1000

适用于有较高耐久性要求的建筑

一涂

一烘

聚脂

≥10

≥HB

30-70

≤3T

900

≥6

≥250

适用于临时建筑

注：彩色涂层技术性能试验应采用现行地国家标准GB／T12754规定的方法。

三、结构设计

3．0．1根据建筑的使用要求、环境状态、荷载情况等，压型钢板拱形屋盖结构可选用单跨或多跨，落地或半落地，墙、柱列或框架支承等形式。

3．0．2压型钢板拱形屋盖结构的适用跨度及相应的钢带宽度和厚度的公称尺寸，应符台下列规定：

GYX6020斜槽断面(上槽口宽600-609,槽深200-209mm)拱形屋盖(习称MIC一240屋盖)：适用跨度15_36m，钢带宽度大于910mm、厚度0．6-1.5mm；

GYX4012斜槽断面(上槽口宽400-409mm，槽深120-129mm)拱形屋盖(习称MIC_160屋盖)：适用跨度6-24m，钢带宽度大于600mm、厚度0．6-1．2mm；

GYZ3010直槽断面(槽口宽300_309mm，槽深100_109mm)拱形屋盖(习称MIC_120屋盖)：适用跨度3-24m，钢带宽度大于600mm、厚度O．6-1．2mm。

注：产品型号中，GIX和GIZ为名称代号，X表示斜槽，Z表示直槽，Y表示压型，G表示钢拱屋盖；6020和3010等为主参数代号，数字的前两位表示上槽口宽度，后两位表示槽口深度，以厘米计且取整数。

3．0．3压型钢板拱形屋盖结构的矢跨比可取0．2-0．4。当主要荷载为风荷载时，矢跨比宜取较小值；当主要荷载为竖向荷载时，矢跨比宜取较大值。

注：1．屋盖结构的跨度，是指结构中面两侧支座线(图1，图2)问的距离。结构中面取位于1／2槽深处。

2．屋盖结构的矢高，是指结构中面顶点至两侧支座线所在平面的距离

3．0．4压型钢板拱形屋盖结构应按现行国家标准《建筑结构设计统一标准》GBJ68的规定，采用概率极限状态设计方法并以分项系数表达式进行设计。

3．0．5设计压型钢板拱形屋盖时，结构上作用的荷载应包括：结构自重、保温层和防火层自重、设备自重，风荷载、雪荷载(全跨或半跨)或活荷载、积灰荷载，吊顶、灯具、管道等悬挂荷载，并考虑支座的允许水平变位。荷载设计值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ9的规定采用。

悬挂荷载沿结构跨度方向宜对称布置。

3．0．6压型钢板拱形屋盖结构应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ9规定的荷载效应基本组合进行强度和稳定性设计；应按荷载短期效应组合进行支承结构的水平变位验算。

3．0．7压型钢板拱形屋盖结构的强度和稳定性计算可采用铰接支承简图；可采用非线性大挠度弹性有限元方法分析荷载效应。

注：当压型钢板拱形屋盖结构设计由整体稳定性控制时,可考虑采用有效的防止整体失稳的结构措施。

3．0．8压型钢板拱形屋盖结构所选用热镀锌板的公称厚度，不应小于设计厚度与厚度允许负偏差(表4)绝对值之和。

表4热镀锌板厚度的允许偏差mm

公称厚度

0.6

0.7,0.8

0.9,1.0

1.1,1.2

1.3,1.4

1.5

允许偏差

A0.08

A0.09

A0.08

A0.11

A0.13

A0.13

注：当热镀锌板厚度的实际负偏差小于表列值时，可按实际值采用。

3．0．9压型钢板拱形屋盖结构可采用承托式(图1)或埋入式(图2)支座构造。对于永久性建筑，当采用承托式支座构造时，承托板和连接用自攻螺钉(或螺栓)均应采用耐候钢制作；当采用埋入式支座构造时，后浇的混凝土应采用膨胀防水混凝土，并在拱板与混凝土之间以及有可能渗水的缝隙处采取有效的防水措施。

3．0．10连接用的自攻螺钉(或螺栓)、焊缝和预埋件应能承受屋盖传递给支座的全部轴向力，包括施工阶段和使用阶段可能出现的各种轴向拉力和压力。螺钉(或螺栓)、焊缝和预埋件的数量应根据计算确定。当采用自攻螺钉连接时，其直径不应小于5．43mm；对GYX6020板每端不得少于4个，对GYZ3010拱板每端不得少于2个；螺钉间距不应小于6d，端距不应小于8d(d为螺钉直径)。

连接用自攻螺钉(或螺栓)的性能应符合现行国家标准《坚固件机械性能》GB／T3098的规定。

3．0．11在压型钢板拱形屋盖下部支承结构的承载力和变形计算中，必须考虑屋盖对支承结构的推力作用。

屋盖结构两侧支座的相对水平变位，不宜大于屋盖结构跨度的1／500。

3．0．12当拱形山墙采用压型板墙时，应根据水平风荷载设计其承载力，并与屋盖结构可靠连接。

3．0．13当在压型钢板拱形屋盖上开设通风孔和采光孔时，应在孔洞周围采用构造措施予以加强。开孔总面积不得大于屋盖面积的5%。

3．0．14当压型拱形屋盖建筑位于较空旷地带时，应按现行国定标准《建筑防雷设计规范》GB50057的规定设置避雷装置。

四、制作和安装

4．0．1钢带应原装运至现场，经建设单位检查并验收后，方可使用。检查的内容包括：

钢带的型号、规格、颜色是否符合合同规定；钢带的性能是否符合本规定第2.0.2、2.0.3、2.0.4条的要求；是否有钢带的出厂质量合格证书。

4．0．2钢带的厚度应进行抽样检查，每一生产批的5卷或5卷以下钢带应检测一卷。每一检测卷应在距钢带边缘不小于25mm、距钢带端头不小于15m处抽测3点。用对锌层无腐蚀性的脱漆剂除去彩色涂层后，热镀锌板的厚度偏差应符合表4的规定。

4．0．3在拱板制作和吊装前，应检测屋盖结构的实际跨度和支座线水平度。每10m长度检测一点。结构的实际跨度不应超过设计跨度土20mm，否则应重新核定屋盖结构的计算跨度。当支座线的标高差每10m超过10mm，或全长超过20mm时，应由施工单位重新找平。

4．0．4拱板制作时，直形槽板的下料长度应取结构外表面的计算孤长与支座处外伸长度之和，其偏差不应超过计算弧长的土1／1500；直形槽板端面的垂直度偏差不应超过3mm。经辊轧形成拱板后，其曲率偏差不应超过5mm(长度2m曲率靠尺与拱板的间隙)。

4．0．5在第一块拱板制成后，应将其平卧在地面上，在不受力的状态下按照计算跨度检测矢高；每个屋盖检测一次，其偏差不应超过设计矢高的0．5％。否则，应检查几何尺寸的计算过程，找出错误，调整轧制参数，并再次检测。

4．0．6拱板吊装前，应在地面上将若干块预先组成吊装单元。

吊装单元吊装前，应在屋盖结构两侧的支座上标明每一吊装单元的就位位置。吊装完成后，屋盖结构两侧纵向长度的偏差不应超过屋盖设计长度的土0．1％。

4．0．7拱板吊装完成后，屋脊任意20m长度范围内的高度差不应超过50mm或0．10％屋盖长度(取两者中较大值)。

4．0．8拱板吊装完成后，屋盖结构端面的垂直度偏差不应超过土1．0％矢高。

4.0．9拱板间的机械咬合锁边连接必须平滑牢固，不得出现局部翘起，以保证结构整体工作(图3)。

为在屋盖上布线、吊挂物件而设置的缝内锁扣件，其承载力不应小于2．5倍悬挂荷载，且位置应正确。

4．0．10当采用埋人式支座构造时，拱板在混凝土中的很小埋深不应小于50mm。在完成拱板吊装并经检验合格和做好隐蔽工程记录后，应尽早浇灌后浇混凝土。

4．0．11压型钢板拱形屋盖结构在压型、锁边、吊装过程中，彩色涂层不应出现单块面积大于200mm<2或总面积大于0．05％屋盖表面积的损伤。在涂层损伤处，应采用原装的同色油漆重新保护。

4．0．12屋盖结构完成后，应尽快按设计要求封闭拱形山墙。如不能及时封闭，则应采取有效的抗风措施。

五、工程验收

5．0．1在压型钢板拱形屋盖结构工程验收时，应具备下列文件：

1．屋盖和下部支承结构的设计文件和设计变更文件；

2.钢带的出厂质量合格证书；

3．施工中重要问题的处理记录；

4．隐蔽工程检验记录；

5．工程质量检验记录；

6．工程竣工图。

5．0．2当压型钢板拱形屋盖结构工程的设计和施工文件齐全，质量符合本规定的要求时，可给予验收，并形成工程验收文件。

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