鋼結構470型屋面板抗風加固措施及施工要點分析

摘要：本文通過介紹V470型屋面板三次抗風揭試驗及修復加固施工過程的注意事項，為后續470型屋面板加固施工提供理論依據。為沿海受臺風影響較大區域提供施工參考，提高建筑物耐久性，保證金屬屋面系統施工可靠。

關鍵詞：抗風揭試驗;加固;壓條;鉚釘;屋面板。

1 引言

隨著江浙閩地區現代建筑的技術發展，沿海地區對于各類建筑物美觀的要求越來越高。與此同時形式繁多的大跨、輕質、美觀的金屬板屋面應用也越發廣泛。但是，在臺風多發的沿海地帶，屋面系統在實際應用過程中被風吹開的案例也越來越多，抗風揭問題越來越凸顯。本文結合浙江寧波地區某工程的大跨鋼結構屋面項目的加固處理經驗，通過抗風揭試驗的理論數據和現場實際經驗進行總結，對屋面板抗風加固措施的實際施工控制要點進行分析，探討并制定相應的保證措施，為后續同類型工程提供參考依據及數據支持。

2 抗風揭試驗情況

2.1 抗風揭試驗一

第一次抗風揭試驗：試驗采用V470型屋面板，180°咬邊，未進行額外加固措施，即在高頻檁條上依次鋪設鍍鋁鋅彩鋼板和安裝固定支座，固定支座間隔480mm;每個固定支座使用2個燕尾釘。安裝情況見圖1和圖2。

試驗過程如下：

①初始的壓力等級為0.7kPa（15psf），氣壓上升速率為0.07kPa/s +0.05kPa/s （1.5psf /s±1psf/s）。在該壓力下保持60s后，排出空氣直至沒有上升力作用于屋面。

②通過引入更多的空氣，壓力等級再次增加0.7kPa（15psf），按如上描述的速率進行。保持該壓力等級60s后，排出空氣直至沒有上升力作用于屋面。

③接著如過程②所述重復進行直至樣品破壞，不能達到或保持更高的壓力等級，試驗結束。

試驗結果：在升至0.7kPa （15psf）壓力過程中，達到0.4kPa（9psf）壓力時，屋面板鎖縫脫開，試驗結束，脫開位置見圖3。

2.2抗風揭試驗二

第二次抗風揭試驗：將高頻檁條固定至試驗架上;使用燕尾釘將固定支座固定至高頻檁條上;鋪設安裝鍍鋁鋅彩鋼板;重復步驟至最后一片屋面板;使用手動鎖邊器將鍍鋁鋅彩鋼板鎖邊咬合;在每個固定支座處各安裝一個鋁合金抗風夾，安裝情況見圖4和圖5。

試驗過程如下：

①初始的壓力等級為0.7kPa（15psf），氣壓上升速率為0.07kPa/s±0.05kPa/s（1.5psf/s±1psf/s）。在該壓力下保持60s后，排出空氣直至沒有上升力作用于屋面。

②通過引入更多的空氣，壓力等級再次增加0.7kPa（15psf），按如上描述的速率進行。保持該壓力等級60s 后，排出空氣直至沒有上升力作用于屋面。

③接著如過程②所述重復進行直至樣品破壞，不能達到或保持更高的壓力等級，試驗結束。

試驗結果：在0.7kPa（15psf）壓力下保持7s后，屋面板鎖縫脫開，試驗結束。脫開位置見圖6。

2.3抗風揭試驗三

第三次抗風揭試驗：方管檁條間隔150Omm固定至試驗架上。

在方管檁條上依次鋪設鍍鋁鋅彩鋼板和安裝固定支座，固定支座間隔470mm;每個固定支座使用2個燕尾釘。沿檀條方向，在每塊屋面板波谷處各使用1個V470金屬屋面板鋁合金壓條和2個燕尾釘將屋面板固定至方管檁條上;在每個固定支座處，使用2個拉鉚釘加固鎖縫，在相鄰的兩個固定支座之間的屋面板鎖縫上，每隔50Omm使用1個拉鉚釘加固鎖縫;在每個固定支座處，各使用1個鋁合金加強夾加固屋面，安裝情況見圖7和圖8。

試驗過程如下：

①初始的壓力等級為0.7kPa （ 15psf），氣壓上升速率為0.07kPa/s±0.05kPa/s （1.5psf/s±1psf/s）。在該壓力下保持60s后，排出空氣直至沒有上升力作用于屋面。

②通過引入更多的空氣，壓力等級再次增加0.7kPa（15psf），按如上描述的速率進行。保持該壓力等級60s 后，排出空氣直至沒有上升力作用于屋面。

③接著如過程2所述重復進行直至樣品破壞，不能達到或保持更高的壓力等級，或依據測試人員的判斷，認為試驗結束。

試驗結果：

在5.7kPa（120psf）壓力下保持60s 后，無任何部件產生永久變形，無任何部件脫離和破壞，試驗結束。抗風揭性能試驗結果達到5.7kPa （120psf）等級。

三次抗風揭試驗，第一、二次為破壞性試驗，風荷載分別為0.40kPa和0.70kPa，第三次為非破壞性試驗，風荷載為5.7kPa。按《建筑結構荷載規范》換算基本風壓，檐口區域基本風壓分別為0.10kPa、0.17kPa和1.40kPa，對應基本風速分別為12.65m/s、16.50m/s、47.33m/s，對應臺風等級分別為6級、8級、15級。

3 屋面板加固施工工藝及質量控制要點

3.1 屋面板安裝的流程

總體工藝流程：放線→屋面板就位→咬邊→鉚釘緊密加固→抗風夾安裝→防水貼安裝→壓條安裝→板邊修剪→自鉆螺絲、鉚釘打膠→清理雜物。

（1）鎖邊

屋面板位置調整好后，用專用電動鎖邊機進行鎖邊。要求鎖咬的邊連續、平整，不能出現扭曲和裂口，180度咬合。

在鎖邊機鎖合爬行的過程中，其前方1m范圍內必須用力卡緊使搭接邊接合緊密，這也是機械鎖邊的質量關鍵所在。

當天就位的屋面板必須完成鎖邊，以免來風時板塊被吹壞或刮走。

（2）鉚釘加固

采用抽芯鉚釘（5×16）進行緊密加固，在屋面板波峰與次檁條交接處增加一處（兩顆抽芯鉚釘）固定;同時在次檁條之間波峰處，每500mm間距增加一處（一顆抽芯鉚釘）固定。鉚釘安裝后采用耐候結構膠封死，安裝位置如圖10所示：

（3）抗風夾安裝

抗風夾采用V470邊抗風夾具（鋁合金抗風夾，6063-T5AA10），相鄰兩塊屋面板固定連接時，通過卡扣包裹扣合其中一塊屋面板的小鎖扣，后再被另一塊屋面板的大鎖扣包裹扣合并鎖邊，最后通過抗風夾具上的不銹鋼螺栓鎖緊固定。夾具沿次檁條方向以鍍鋅支座位置的雙鉚釘為基準點，進行S型布置，即交叉分布在鉚釘的左右兩側。

（4）壓條安裝及相應防水措施

安裝壓條前應先清理一遍屋面，確保清潔無雜物后進行安裝，壓條采用V470型屋面板鋁合金壓條（3mm×30mm），壓條流水槽適當增加高度，保證水流暢通不積水，壓條沿次檁條方向布置加固，間距1.5m，采用燕尾自鉆螺絲（SM-35）加固，安裝壓條前首先使用納米雙面防水膠帶粘貼在固定位置，防水膠帶成塊狀粘貼（50*50），不宜通長布置，避免造成長時間積水導致銹蝕情況出現。螺絲加固后，再于連接處涂抹耐候結構膠封死。

3.2 質量控制要點

（1）防水

由于抽芯鉚釘及固定壓條的自鉆螺絲均需在屋面板上鉆孔，因此將會出現大量滲水點，防水打膠施工時應有專人旁站，同時施工人員應沿波峰方向進行打膠，防止出現混打、漏打。防水打膠沒完成一跨均應派專人進行檢查，同時可以利用雨天進行滲漏檢測，做好記錄進行修復。

屋面壓條的流水槽應與生產廠家溝通進行調整定制，增大流水槽高度，因為屋面雜物或者積塵將會不同程度堵塞流水槽，造成壓條處積水，長時間侵蝕下可能導致銹蝕等問題。

（2）壓條固定

燕尾自鉆螺絲與檁條固定連接，安裝前應確定檁條走向并彈好墨線，避免工人因操作不當，增加不必要的鉆孔，包裝壓條與屋面板及檁條固定緊密牢固。

（3）鉚釘施工

抽芯鉚釘施工過程中，需要保證鉚釘的角度，即鉆孔角度。角度不同將導致鉚釘無法將咬合處四層板全部固定，因此需要鉆孔作業人員及打鉚作業人員配合緊密。同時可以適當增加鉚釘型號，本次介紹的工程采用5*16的抽芯鉚釘，可以適當增加，調整為5*20或5*25的規格，增加容錯率，保證鉚釘的有效加固。

4 分析及結論

（1）抗風揭試驗一證實V470型屋面板采用180°咬合鎖邊，不適用于沿海多臺風地區，抗風等級僅為6級;抗風揭試驗二和試驗三證實單獨采用抗風夾加固，不能有效增加屋面板抗風性能，鎖縫位置不能得到有效固定，采用壓條、鉚釘與抗風夾相結合方式進行綜合加固能夠有效的提高470型屋面板的抗風性能，多臺風區域470型屋面可采用此方法進行有效加固，可有效抵抗14級臺風吹襲。

（2）屋面修復加固施工中屋面防水是施工中的控制要點，通過增加鋁合金壓條的流水槽高度以及對防水耐候膠施工方向進行規劃并旁站監督，能有效保證防水施工質量，避免解決抗風性能問題的同時又增加滲漏水問題，提高屋面耐久性，保證屋面系統施工可靠。

作者簡介：

沈嘉樂，男，1993-10;安徽亳州，助理工程師，民航機場建設工程有限公司，道路橋梁與渡河工程。