直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法及系统，根据屋面系统传力路径：风荷载

【技术实现步骤摘要】
直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法及系统


[0001]本专利技术属于金属屋面健康管理领域，涉及根据传力路径的抗风计算，特别涉及一种直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法及系统。

技术介绍

[0002]直立锁边金属屋面系统具备施工方便、适应性强的特点，被大量应用在国内的大型公共建筑屋面上。在材料方面，直立锁边金属屋面系统主要采用铝合金屋面板，具有良好的耐久性和延展性，易于弯曲和焊接，能进行卷边、扎压的加工方式，起到连接和固定相邻屋面板的作用。从整体结构上看，直立锁边金属屋面系统是由铝合金屋面板、固定支座、钢檩条、压型钢板和保温、防水等填充材料组合而成。
[0003]尽管目前的绝大多数大型建筑都已经开始使用直立锁边金属屋面系统，但是在直立锁边金属屋面系统大量使用的同时，各种工程问题也随之而来，其中最常见的就是金属屋面系统的风揭破坏，由于国内没有完善的设计规范和施工要求，使得构件加工质量不能得到保障，导致近年来应用直立锁边金属屋面系统的大型建筑出现了多起风揭破坏事故。经过研究发现，直立锁边金属屋面系统最常见的事故安全问题也大多是由风力引起的，因此直立锁边金属屋面系统的抗风阈值计算具有十分重要的意义，能够在一定程度上提前预估风力作用下直立锁边金属屋面系统的承受度，从而实现对于金属屋面系统的健康监测管理。
[0004]针对目前直立锁边金属屋面系统容易在大风等恶劣环境条件下出现的风掀事故，我们需要对直立锁边金属屋面系统上的各节点进行抗风理论值的计算，为实际情况下的金属屋面系统健康监测提供理论值参考。虽然目前有关直立锁边金属屋面系统的抗风性能和加固措施已经有较多的试验研究和理论分析，但是具体针对直立锁边金属屋面系统的抗风计算，尤其是固定支座与檩条、屋面板与固定支座的连接节点的计算依然缺乏有力的参考。
[0005]因此，基于上述因素考虑，如何根据传力路径计算理论抗风值，实现抗风性能监测，成为当下亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法及系统，可针对直立锁边金属屋面系统传力路径上的各节点计算理论抗风值，为实际情况下的抗风性能进行监测，为屋面设计和计算提供参考依据。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：获取风荷载标准值，根据风荷载标准值计算金属屋面系统的围护机构的风压值，并根据不同荷载情况计算金属屋面系统的屋面载荷值；根据荷载规范确定金属屋面系统的风荷载；
[0010]步骤11：对直立锁边金属屋面系统的围护结构进行风压计算，公式为：
[0011]W
k
＝β
gz
μ
z
μ
s
ω0[0012]其中，W
k
为风荷载标准值，单位为kN/m2；β
gz
为高度处的阵风系数；μ
z
为风压高度变化系数；μ
s
为风荷载局部体型系数；ω0为基本风压，单位为kN/m2，取值一般为50年重现期的风压，尽量保证不小于0.3kN/m2；
[0013]步骤12：根据风荷载情况确定屋面载荷值，所述风荷载情况包括永久荷载与风吸荷载组合，永久荷载、风荷载与活荷载组合；
[0014]在永久荷载与风吸荷载作用下屋面载荷值为：
[0015]W
x1
＝1.0*q*sinα
[0016]W
y1
＝1.0*q*cosα+1.4*W
k
[0017]其中，W
y1
为风吸作用下沿屋面板法线方向荷载值；W
x1
为风吸作用下沿屋面板方向值；q为永久荷载标准值；α为屋面板倾角；W
k
为风荷载标准值；
[0018]在永久荷载，风荷载以及活荷载作用下屋面载荷值为：
[0019]W
x2
＝1.2*q*sinα+1.4*g*sinα
[0020]W
y2
＝1.2*q*cosα+1.4*g*cosα+1.4*0.6*W
k
[0021]其中，W
y2
为风压作用下沿屋面板法线方向荷载值；W
x2
为风压作用下沿屋面板方向荷载值；q为永久荷载标准值；α为屋面板倾角；W
k
为风荷载标准值；g为活荷载标准值；
[0022]步骤2：根据屋面载荷值计算多跨连续梁的屋面板抗风值；
[0023]屋面板抗风值包括屋面板强度和屋面板刚度，屋面板强度通过屋面板截面抗弯承载力和屋面板腹板局部受压承载力表示，屋面板刚度通过屋面板跨中最大挠度表示；
[0024]步骤21：屋面板强度表达式为：
[0025]M
u
＝W
e
×
f
[0026][0027]其中，M
u
为屋面板截面抗弯承载力值；W
e
为屋面板有效截面模量；R
w
为屋面板腹板局部受压承载力值；α为支座系数，位于中间的支座的取值范围为1.1
‑
1.3，端部的支座取值范围为0.05
‑
0.08；t为屋面板厚度；f为压型金属板材料的抗压强度值；E为压型金属板材料的弹性模量；l
c
为支座处支撑长度，通常取值范围在10mm
‑
20mm；θ为屋面板腹板倾角；
[0028]步骤22：对屋面板刚度按照五跨连续梁进行计算，屋面板跨中最大挠度计算公式为：
[0029][0030]其中，v为屋面板跨中最大挠度；w为屋面板法线方向荷载标准值；L为固定支座间距；E为压型金属板材料的弹性模量；I为屋面板截面惯性矩；
[0031]步骤3：根据屋面载荷值结合固定支座材料抗拉强度计算固定支座受力强度，包括固定支座所受拉力和固定支座所受压力；
[0032]固定支座所受拉力表示为：
[0033]R1＝W
y1
LB
[0034]其中，R1为固定支座所受拉力；W
y1
为风吸作用下屋面板法线方向荷载值；L为固定支座间距；B为屋面板宽度；
[0035]固定支座受压强度表示为：
[0036]R
a
＝W
y2
LB
[0037]其中，R
a
为固定支座所受压力；W
y2
为风压作用下屋面板法线方向荷载值；L为固定支座间距；B为屋面板宽度；
[0038]步骤4：采集若干自攻螺钉承载力实验值计算修正参数，根据修正参数计算自攻螺钉抗拉承载力；
[0039]计算自攻螺钉抗拉承载力，公式为：
[0040][0041]其中，为单个自攻螺钉抗拉承载力值；t
c
为钉杆的圆柱状螺纹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取风荷载标准值，根据风荷载标准值计算金属屋面系统的围护机构的风压值，并根据不同荷载情况计算金属屋面系统的屋面载荷值；步骤2：根据屋面载荷值计算多跨连续梁的屋面板抗风值；步骤3：根据屋面载荷值计算固定支座受力强度；步骤4：采集若干自攻螺钉承载力实验值计算修正参数，根据修正参数计算自攻螺钉抗拉承载力；步骤5：根据所述屋面载荷值、所述屋面板抗风值、所述固定支座受力强度和所述自攻螺钉抗拉承载力，利用预设阈值条件综合分析获得金属屋面系统抗风等级。2.根据权利要求1所述的直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法，其特征在于，所述步骤1中根据荷载规范确定金属屋面系统的风荷载，具体步骤包括：步骤11：对金属屋面系统的围护结构进行风压计算公式为：W
k
＝β
gz
μ
z
μ
s
ω0其中，W
k
为风荷载标准值；β
gz
为高度处的阵风系数；μ
z
为风压高度变化系数；μ
s
为风荷载局部体型系数；ω0为基本风压；步骤12：荷载情况包括永久荷载与风吸荷载组合，以及永久荷载、风荷载与活荷载组合；在永久荷载与风吸荷载作用下屋面载荷值为：W
x1
＝1.0*q*sinαW
y1
＝1.0*q*cosα+1.4*W
k
其中，W
y1
为风吸作用下沿屋面板法线方向荷载值；W
x1
为风吸作用下沿屋面板方向荷载值；q为永久荷载标准值；α为屋面板倾角；W
k
为风荷载标准值；在永久荷载，风荷载以及活荷载作用下屋面载荷值为：W
x2
＝1.2*q*sinα+1.4*g*sinαW
y2
＝1.2*q*cosα+1.4*g*cosα+1.4*0.6*W
k
其中，W
y2
为风压作用下沿屋面板法线方向荷载值；W
x2
为风压作用下沿屋面板方向荷载值；q为永久荷载标准值；α为屋面板倾角；W
k
为风荷载标准值；g为活荷载标准值。3.根据权利要求1所述的直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法，其特征在于，所述步骤2中所述屋面板抗风值包括屋面板强度和屋面板刚度，具体计算过程为：步骤21：屋面板强度通过屋面板截面抗弯承载力和屋面板腹板局部受压承载力表示，计算公式表示为：M
u
＝W
e
×
f其中，M
u
为屋面板截面抗弯承载力；W
e
为屋面板有效截面模量；R
w
为屋面板腹板局部受压承载力；α为支座系数；t为屋面板厚度；f为压型金属板材料的抗压强度值；E为压型金属板材料的弹性模量；l
c
为支座处支撑长度；θ为屋面板腹板倾角；步骤22：表示屋面板刚度的屋面板跨中最大挠度计...

【专利技术属性】
技术研发人员：石岩，杨治国，杨丽曼，王一轩，孙治博，许少峰，王娜，蔡茂林，
申请(专利权)人：北京继祥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：