基于隨機風作用的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)損傷評估方法*

雷崇 周兵 劉文豪 陸怡雯 周臻

1.中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司 武漢 430063

2.東南大學混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點實驗室 南京 210096

引言

金屬屋面由于具有裝飾效果好、質(zhì)量輕、施工周期短等優(yōu)點受到了建筑師的青睞，在火車站、機場、體育館等獲得了廣泛的應(yīng)用［1，2］。然而，直立鎖邊屋面系統(tǒng)因其高風敏感性，在強風作用下可能發(fā)生損傷甚至風揭破壞。因此，開展隨機風作用下直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)損傷評估具有重大意義。

目前，有大量關(guān)于直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)抗風性能的研究成果。研究發(fā)現(xiàn)直立鎖邊屋面系統(tǒng)的破壞形式多為支座與屋面板在鎖縫處的脫扣破壞［3，4］。此外，陳輝［5］和葛連福［6］揭示了直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的破壞機理，主要表現(xiàn)為屋面系統(tǒng)破壞始于屋面板跨中變形，隨著跨中變形的增加，跨中板發(fā)生局部屈曲，然后沿著板寬度方向擴展，使得鎖縫處的位移也由此產(chǎn)生突變，進而發(fā)生脫扣破壞。在金屬屋面系統(tǒng)的易損性研究方面，目前主要包括三類損傷指標，包括鎖縫變形［7，8］、屋面板應(yīng)力和屋面板損傷參數(shù)［9，10］。在實際工程中，鎖縫變形和屋面板應(yīng)力兩個指標要求必須提前確定屋面系統(tǒng)的破壞模式，以獲得用于確定金屬屋面系統(tǒng)損傷狀態(tài)的具體結(jié)構(gòu)響應(yīng)。此外，實際工程中鎖縫位移以及屋面板應(yīng)力在風荷載作用下的響應(yīng)難以獲取，測量鎖縫位移以及屋面板應(yīng)力的方法操作性和實用性不強。屋面板損傷參數(shù)雖然計算公式簡單，但不直觀，不利于工程應(yīng)用。……