拱形波纹钢屋盖结构是一种轻型薄壁钢结构,采用专门工艺将彩涂钢板压制成具有波纹的弧形钢槽板,广泛应用于粮库、工业厂房、仓储建筑等。本结构具有用料省、施工快、防水性能好、造价低等优势,在中国已成为成熟的屋面解决方案。
拱形波纹钢屋盖的发展历程
这种结构在国际上已有100多年的应用历史,中国自20世纪90年代初开始应用:
- 国外历史:欧美等发达国家已广泛应用,技术成熟完善
- 国内进展:自1990年代引进以来,短短10多年完成了从无到有到大量应用的发展历程
- 应用规模:目前国内已有100多家施工单位,累计完成建筑面积400多万平方米
- 优点认可:因其用料省、施工快、跨越能力大、防水性能好、造价低等特点,被广泛采纳
- 市场前景:适应中国国情和发展需求,在工业建筑领域具有广泛应用潜力
应用过程中曾遇到的主要问题
随着市场推广,结构设计和应用的技术管理问题逐步显现:
- 技术管理滞后:长期以来,国际上尚无统一的设计方法和专用技术标准
- 设计依赖经验:结构参数由施工单位根据经验确定,安全性难以保证
- 质量验收无据:工程验收全凭施工单位的技术资料,质量控制困难
- 安全事故频发:1997年至21世纪初期,国内已发生多起屋盖坍塌事故
- 行业发展受阻:工程事故严重妨碍了这种结构的推广普及
《拱形波纹钢屋盖结构技术规程》的制定
为规范行业发展,中国工程建设标准化协会制定了专用规程:
- 编制启动:1998年9月,中国工程建设标准化协会下达编制计划
- 编制单位:天津大学主编,多家参编单位参与
- 编制周期:历时5年完成编制任务
- 发布实施:2004年12月批准,2005年2月1日正式实施
- 编号:CECS167:2004,是世界上第一本该结构的专用技术规程
- 内容范围:规定了材料、制作、安装、使用等完整的技术要求,提出了科学的结构设计方法
规程对拱形波纹钢屋盖结构的术语定义
为统一行业认识,规程对拱形波纹钢屋盖结构进行了标准化定义。按照规程术语规定,拱形波纹钢屋盖结构是用专门成型机组将彩涂钢板压制成具有褶皱波纹的弧形钢槽板,经锁缝连接并安装就位而形成的屋盖结构。
板型的规范命名
我国的拱形波纹钢屋盖结构是从国外引进的,这种结构在国外没有统一的名称。市场上曾存在多种不同的板型名称,如美国MIC公司的MIC-120、MIC-160、MIC-240型,北京银河金属结构的MMR-118、MMR-178、MMR-238型,以及武汉钢铁集团的W666型等。
上述板型的命名规则很不统一,难以为设计人员理解和选用。因此,规程根据现行行业标准《城镇建设和建筑工业产品型号编制规则》的规定,将拱形波纹钢屋盖结构的板型统一命名为YJxxxx型和YTxxxx型:
- YJ表示压型单元板、矩形槽截面
- YT表示压型单元板、梯形槽截面
- 名称中的xxxx代表四位数字
- 前两位数代表单元板的上槽口宽度(厘米)
- 后两位数代表槽深(厘米)
例如YT6118表示上槽口宽61cm、槽深18cm的梯形槽压型单元板,该板型与目前市场上的MIC-240和MMR-238板型相当。这种统一的命名方式便于设计人员的选用和工程质量的控制。
适用跨度与应用范围限制
受构件成型工艺及机械加工能力的限制,拱形波纹钢屋盖结构的截面形式单一,所用钢板的厚度也不能根据需要随意加大。理论分析和工程实践表明,对于国内常用的几种板型,在加工能力许可的钢板厚度范围内,在跨度较大时结构承载力较低,尤其是半跨荷载作用下承载力受限。
因此,规程规定这种结构适宜的跨度为30m以下。另外,现行《建筑结构荷载规范》没有给出开敞式拱形屋盖的风荷载体型系数,所以开敞式建筑中的拱形波纹钢屋盖结构不在规程的适用范围之内。
使用环境的限制条件
由于拱形波纹钢屋盖结构是一种薄壁钢结构,对集中荷载、动荷载反应敏感,对使用环境等也有特殊要求,因此规程不适用于以下情况:
- 强腐蚀环境中的建筑
- 相对湿度长期较高的环境
- 高温环境
- 直接承受动力作用的建筑
常见问题
拱形波纹钢屋盖结构在什么场合适用?
该结构适用于工业厂房、粮库、仓储建筑、物流中心等工业建筑,跨度应不超过30m。对于跨度在24m以内的工程,纵跨比不宜小于0.5;超过24m时,纵跨比不宜小于0.8。
拱形波纹钢屋盖的防腐性能如何保证?
该结构通常采用热镀锌或热镀铝锌彩涂钢板,具有较好的耐腐蚀性能。规程在附录中按使用环境腐蚀性的不同给出了镀层的重量要求以及涂层的技术性能指标,设计时应根据建筑使用环境选择合适的彩涂板等级。
拱形波纹钢屋盖施工周期长吗?
该结构具有施工速度快的优点,因为采用工厂预制的标准板件进行现场锁缝连接安装,整个施工过程相对简捷。具体工期应根据建筑面积、跨度、施工工艺等因素确定,但通常比传统屋面结构施工周期明显较短。
小结
《拱形波纹钢屋盖结构技术规程》CECS167:2004的颁布实施,为这种结构的规范应用提供了科学依据。该结构因其经济性、施工快捷性和防水性能,已成为工业建筑屋面的重要选择。江苏杰达钢结构工程有限公司等专业钢结构企业,应深入理解规程要求,在设计和施工中严格按照标准执行,确保拱形波纹钢屋盖结构工程的安全性和耐久性。
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