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金属拱形波纹屋顶在改造工程中的应用

[摘要]金属拱形波纹屋顶是一种新型的空间钢结构，在北京蒲黄榆危房改造中应用了这种新型结构。通过与传统材料的对比，这种空间结构具有传统结构不可比拟的优越性，在工程应用中张显了自己独特的魅力。

[关键词]改造方案金属拱形波纹屋顶综合效益

中图分类号：TU8文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0510094－02

一、工程概况

本工程位于北京市蒲黄榆铁路住宅区内，三面环绕住宅楼，一面临小区马路。建筑面积580平方米，跨度14米，长40米。原为单层砖木结构，砖墙、木屋架、瓦屋面。由于建造年代久远，房屋的寿命已无从考证，也找不到相关的建筑资料。经过长年累月的风雨侵蚀，现存在多处病害，且表现的相当突出，木屋架、望板轻度腐朽，瓦屋面破损漏雨，已严重影响了使用功能和结构的安全性。经过技术人员的认真鉴定，决定对此房屋进行改造利用，建成大空间的菜市场。

二、传统的设计方案及存在问题

根据北京市规划部门的要求，不可能进行整栋房屋的拆除新建，只能进行内部及屋顶的维修改造。鉴于木屋架等已危危可及而外墙尚好，决定更新屋顶结构，只对下部结构进行改造。因此，结合使用要求，提出了以下两个方案：

第一方案：拆除室内吊顶以上所有屋顶结构（含木屋架）及室内所有纵横隔墙，保留外墙为围护结构，并将外墙加高至4.5米，现浇钢筋混凝土壁柱，采用钢筋混凝土梁及预应力空心板屋盖，另做保温及卷材防水屋面。

第二方案：拆除部分同上，也保留外墙为围护结构，现浇钢筋混凝土壁柱，采用钢屋架、瓦屋面及轻钢龙骨吊顶。

随着方案的出台，将所遇到的难题归纳为如下四点：

1．工程造价偏高；

2．施工复杂，周期较长；

3．与原有结构难有良好衔接；

4．建筑造型普通，室内净空小。

由于房屋的跨度较大，无论是对钢筋混凝土梁板还是钢屋架，都会有较高的要求，而资金有限，属于单位自筹，目的就是要用最低限度的投资，来最大限度的创造经济效益。可这两个方案均需耗费大量的人力物力，施工周期也较长。换个角度，从主观方面来看，人为的影响因素也是不可忽略的，本房屋与周围住宅楼仅有十来米的间距，施工场地狭小且不必说，长时间的施工噪音，必然会引起周围居民的不满而产生纠纷；从方案本身的结构来看，新建部分与原有围护结构不能形成整体，对于单层空旷房屋的抗震十分不利，一些节点的处理也将十分复杂；从方案本身的建筑方面来看，建筑造型为平屋顶或坡屋顶，外观不够优美，也不符合商业建筑须引人注目的要求，另外，因面积较大，室内净空较小，人在里面感到压抑，影响使用效果。

问题如此之多，采用什么设计方案才能消除以上这些弊端呢？

三、金属拱形波纹屋顶简介

要寻求解决问题的方法，首先得把思路从传统结构的桎梏中解放出来，来认识一种新型结构金属拱形波纹屋顶。

金属拱形波纹屋顶属薄壁轻型钢结构，它是由很薄的彩色镀锌钢板（0.8～1.5mm）通过金属屋顶成型机连续冷模辊压成带有横向波纹的拱形槽板，然后用自动封边机将若干这样的槽板锁缝，组成吊装单元，并吊至屋顶圈梁安装就位而成的一种屋顶结构形式。它优美的外形，梁板合一的独特优点，开阔的空间，低廉的造价，快速的施工速度，无疑使它成为首选设计方案。因为是改造工程，还必须同时考虑房屋的抗震加固。经过慎思密虑，一个全新的设计方案成熟了。

四、确定新方案

金属屋顶是通过圈梁中的预埋件同下部结构连接。因为本屋顶的自重很轻（12～26kg/m2），因而，下部结构的柱子主要承受它的水平推力，通常情况下，采用钢筋混凝土圈梁和柱子比较经济。

根据这种屋顶结构的受力、制作和安装特点，确定了如下方案：拆除部分还同原方案，保留外墙作为围护结构，外墙上门窗不变，可以满足采光要求。在外墙顶现浇一道钢筋混凝土圈梁，墙外侧现浇钢筋混凝土附墙柱，柱顶与圈梁顶保持同标高，柱与圈梁、外墙紧密联结，圈梁顶预留埋件与屋盖连接，屋盖采用红色银河金属拱形波纹屋顶。如下所示剖面图。

这个方案很象现在砌体房屋的抗震加固，柱子、圈梁、墙体之间的连接确实完全符合抗震加固的构造要求，同时承受着拱形屋顶传来的力。这样不仅增强了原来结构的整体性与稳定性，提高了抗震能力，还不必专为屋顶配置梁柱，起到了一箭双雕的作用。

需特别说明的是屋顶的保温与防水问题，金属拱形波纹屋顶结构的保温可采用拱壳内侧喷聚胺脂，1cm厚的聚胺脂可达到24cm厚砖墙的保温效果，且现场发泡而成，保温性能好，无冷桥。本设计采用了2cm厚的聚胺脂保温。另外，这里所指的防水是指屋顶与下部圈梁的连接节点处。因屋顶镀锌彩板为锁边连接，且连接部位在屋面的高处，不会存水、渗水，故结构本身的防水性能无可挑剔，但节点处的防水若处理不好，一方面造成沿墙壁向室内渗水，另一方面积水腐蚀连接部位的角钢及预埋件，影响结构的耐久性。在本工程中，节点内侧喷聚胺脂同屋顶保温层浑然成一体，节点外侧以细石混凝土找坡，再用我段自产的海帕伦防水涂料刷两遍防水，确保这个防水的薄弱环节万无一失。（如下图所示）

五、综合效益分析

经过精心的设计，专业的施工，一道红色的彩虹终于盘蜒于建筑群体之中，与周围的绿树灰砖相映衬，更显出它的优美姿态。在本工程中应用银河金属屋顶带来的综合效益体现在以下五个方面：

（一）用料省、造价低

金属波纹屋盖采用0.8～1.5mm厚镀锌钢板，实现板架合一，无需檩条、屋架等其他承重构件，具有自承重、自然防水的功能。尽管镀锌钢板的价格较昂贵，但造价仍低于同等跨度的其他屋顶形式。以下是造价对比：

计取各种费率后，屋顶造价为38万元，单方造价为678元/m2。

银河金属屋顶加聚胺脂保温在本工程中实际发生14.56万元，单方造价260元/m2。

以上数字表明，采用金属波纹屋盖与采用传统的钢屋架、瓦屋面相比，每平米竟能节省400余元，这体现出了巨大的经济效益。

（二）生产效率高，建造周期短

屋顶成型机及自动封边机全部是自动化的施工设备，专业的施工队伍每台班可制安800m2拱形板。本工程560m2的屋顶仅用了一天就全部制安完毕，最大限度减少了施工给人们生活带来的不便。

三）质量优，性能好

镀锌钢板轻质高强，耐腐蚀，屋盖采用机械封边连接，气密及防水性能可靠，现场喷保温材料，施工简单。另外，由于金属波纹屋顶自重轻，因而对下部结构要求不高，梁柱不用设计的十分肥大。通常情况下，圈梁位于柱顶，将屋盖的侧推力及压力传给柱子，因为本工程为改造工程，须保留原外墙并采取加固措施，在构造上使梁柱牢固连接，同样能够协调作用，整体性能更好。

（四）施工机动、灵活

全部材料及配件随设备安放在汽车上，可直接运往现场，制作与安装方便灵活，且不用搭设脚手架。金属屋顶是在现场将镀锌钢板压制成型，却并不需要很开阔平整的场地，就可迅速完成金属屋顶的流水生产线。本工程的施工现场，最宽处也只有十来米，对于其他结构的施工，可能连材料的堆放场地都不够用，而银河金属屋顶就是在如此狭小的场地中一天完成了所有的工程量。

（五）造型优美，空间开阔

金属屋顶有艳丽的色泽，优美的曲线，良好的装饰性能。屋顶的矢跨比为0.2～0.3，室内无檩无梁，空间开阔，可利用屋顶自身的净空来满足建筑使用要求。考虑到房屋竣工后的商业用途，就采用了绯红的屋顶颜色，在周围以灰色为主色调的建筑群中，显得光彩夺目，散发着勃勃生机。房屋的跨度依旧是14米，那么屋顶矢高为3米，室内净高就达到了6米左右，形成了开阔明亮的空间，创造了一个良好的购物环境。

六、金属拱形波纹屋顶的推广应用

近年来，随着我国经济建设的飞速发展和钢产量的迅速增加，轻型钢结构得到了前所未有的发展。与传统的砖木、混凝土结构相比，轻型钢结构以其轻型、高强、施工快速、造型优美等特点受到建筑界的青睐。

金属拱形波纹屋顶的应用绝不仅限于改造工程，它已广泛地被工业厂房、仓库、车库、商场、餐厅、礼堂等建筑领域所采纳，如北京市大旺食品有限公司食品生产车间、北京图书发行部、国家粮食储备库网球馆等均采用了这种屋顶结构，放眼全国范围，金属拱形波纹屋顶业已走入了许多大、中、小城市。

在实际工程中，根据工程规模大小和使用要求的不同，这些屋顶结构有单跨、双跨和多跨以及不等高跨多种形式。虽然，单一曲率的圆弧拱，限制了这种结构的建筑造型，但这并不意味着建筑师们在这种结构上没有文章可做，实际上通过不同矢跨比、不同色彩的搭配，以及屋顶采光带和下部门窗的巧妙布置，一样可以具有丰富多彩的建筑造型，更加拓宽了它的应用范围。

通过金属拱形波纹屋顶在本工程中的应用，能看到它在各领域的广泛推广和其中所蕴藏的巨大的经济效益。由于此种结构从国外引进时间较短，目前我国还没有这种结构的设计及施工规程，但它所具有的应用范围广、使用寿命长等卓越优点，能迎合现代社会快速、

高效的发展要求，将会越来越受到人们的喜爱。相信不久的将来，这种结构会有完善的理论分析和；实验研究，在建筑市场上将具有强大的生命力和光明的应用前景。

参考文献：

[1]刘锡良，一种新型空间结构银河金属拱形波纹屋顶，建筑结构学报，96（4）.

[2]赵凤花、张勇、李宗许，波纹薄壳梁板合一的新结构，建筑工人，97（3）.

[3]朱黎心，银河金属拱形波纹屋顶的设计，制作与安装技术，建筑知识，97（4）.

作者简介：

宋萌，女，汉族，北京海淀区人，中国矿业大学建筑工程学院06级土木工程专业，工业与民用建筑方向；郑必杰，汉族，福建福州市人，中国矿业大学建筑工程学院06级土木工程专业，矿山建设与地下工程方向；刘彬，男，汉族，四川自贡市人，中国矿业大学建筑工程学院06级土木工程专业，矿山建设与地下工程方向。

屋面贴波纹瓦工程

屋面贴波纹瓦分项施工技术交底本工艺适用于工业与民用建筑工程屋面屋面贴波纹瓦的工程。屋面贴波纹瓦有很多种，注意一定要有装饰设计，不能随意剔凿结构。如确无法排瓦时，可在结构施工时在规范允许条件下同结构设计、建筑设计一起进行调整。由于外屋面贴波纹瓦尺寸都由设计人员选定，所以排瓦一定要提前，将每面屋面横、竖直的尺寸标在图纸上，注意洞口及转角等细部，计算缝及砖数量，使每一块瓦的位置都有定位，才是排瓦的目的。屋面贴波纹瓦的样板要提前做出，在建设单位、监理等检查完毕后，对意见进行汇总、及时调整，并可以对瓦粘结缝的大小、拉拔试验等进行预控，有利于大面积进行调整。一、施工准备（一）作业条件装修外架子(高层多用吊篮或吊架)已经搭设好，并验收合格。横竖杆及拉杆应离开屋檐口150～200mm，预留孔洞、烟囱脚、泛水及排水管处理完毕，找平层、防水层已经验收合格后，将基层清理干净，按瓦的尺寸、颜色进行选择，并分类码放。大面积施工前应先放大样，并做出样板，确定施工工艺及操作要点，并向施工人员做好交底工作。样板完成后必须经质检部门鉴定合格后，还要经过设计、建设、监理和施工单位共同认定，方可组织班组按照样板要求施工。（二）材料要求

水泥：42.5普通硅酸盐水泥，有产品合格证、出厂检测报告或进场复验报告；砂子：中砂，用前过筛；波纹瓦：表面光洁、方正、平整(有凹凸面花纹要一致)，质地坚硬，品种、规格尺寸、色泽、图案均匀一致，且符合设计要求，不得有缺楞、撑角、暗痕和裂纹等缺陷，除有合格证外，进场要做吸水率 (不大于10%)、耐急冷、急热性能检验及弯曲强度检验；混凝土界面：处理剂、108胶。（三）施工机具磅秤、砂子筛、手推车、大桶、木抹子、铁抹子、铝合金靠尺、方尺、灰槽、毛刷、鱼线、钢丝刷、笤帚、錾子、锤、棉丝、开刀、灰铲、云石机、勾缝镏子(定做，根据缝大小)、托线板、线坠、盒尺、工具袋等。二、质量要求屋面贴波纹瓦质量要求符合施工验收规范要求。三、工艺流程基层处理→吊垂直、套方、找规矩→贴灰饼→抹底层砂浆→弹线分格→排瓦→浸水→镶贴→勾缝或擦缝四、操作工艺（一）基层为混凝土墙面时的操作工艺 1、基层处理：首先将凸出屋面的混凝土剔平，对大规模施工的混凝土屋面应凿毛，并用钢丝刷满刷一遍，再浇水润湿。如基层混凝土表面很光滑时，亦可采取如下的“毛化处理”办法，即先将表面尘土、污垢清扫干净，用10%火碱水将屋面板的油污刷掉，随之用净水将碱液冲净、晾干，然后用1:1水泥细砂浆内掺水重20%的108胶或混凝土界面处理剂，用笤帚将砂浆甩到基层上，其甩点要均匀，终凝后浇水养护，直至水泥砂浆疙瘩全部粘到混凝土光面上，并有较高的强度(用手掰不动)为止。 2、吊垂直、套方、找规矩、贴灰饼：若建筑物四大角通线找方找平；设点、做灰饼。横线以屋脊和屋檐为水平基准线控制，竖向线则以上下角为基准线控制，使整个屋面方正，坡向均匀、顺直；排瓦应全部是整瓦。每块以灰饼作为基准点进行冲筋，使其层面做到横平竖直。 3、弹线分格：

大跨度无梁拱型彩钢板屋盖施工方案

大跨度无梁拱型彩色钢板屋盖施工工法 1、前言金属薄壁拱型屋盖是近几年来从国外引进和发展起来的一种新型的屋盖结构，国内目前最大跨度可达36m，它与传统结构相比，有着自重轻、安装容易、造型美观、施工周期短、抗震性能好、造价低廉、环境污染少、免维护等综合优势。“金属拱型波纹屋盖”作为建设部2001 年科技成果推广项目，在近年来有了长足的发展，目前施工技术已日臻成熟。作为冷弯型钢结构的一个分支，金属拱型波纹屋盖结构早在十九世纪八十年代就开始为人类所用，但尽管金属拱型波纹屋盖结构属于冷弯型钢结构范畴并有着很久的应用历史，但到目前为止世界上还没有一部这种结构的专用技术规程，为使拱型屋盖建设过程中施工工艺更加规范，更加完善，特制定了本工法，也希望能为日后其他同类工程提供一定的经验。 2、工法特点 2.1 金属拱型波纹屋盖由于跨度、拱度各不相同，且多种跨度、拱度的屋盖可能在短时间内轮换吊装，因此，为加快施工进度，降低工人安装吊杆的难度，设计出了可调节型吊杆，大大加快了吊装进度。 2.2 本工法系统的叙述了工艺的全过程，是一套完整的工艺体系，适用于各种金属拱型屋盖的施工过程。 3、材料及设备 3.1 彩色钢板卷材主要材料为冷轧结构钢板，表面处理后热镀锌，镀锌量每平方米不少于200克，表层两涂两烘底漆和面漆，漆为聚酯和氛树酯，因而防腐性能好，对环境温度适应性强，强度高，使用寿命长久。例如宝山钢铁股份有限公司生产的Q/BQB 440 TS280GD 2/2 RGA 彩色涂层钢带，由于跨度不同，对应的常采用0.800×914× C、1.000×914×C、 1.200× 914×C 等不同型号卷材。其中0.800、1.000、1.200 表示卷材厚度， 914 表示卷材宽度， C 为长度。

金属拱型屋面工艺标准样本

金属拱型屋面安装一、一般要求: 1、金属拱型波纹屋盖所用彩色途层钢带的品种、材质、规格、途层和外观等应符合设计要求及≤钢板和钢带验收、包装、标志和质量证明书的一般规定≥。 2、根据工地现场具体情况确定施工方案并编制施工组织设计。 3、彩色途层钢带的装运应用专用吊具, 不宜用叉式升降机或钢丝绳直接吊运。 4、结构制作、安装过程中应保持单元板表面彩色途层完好, 出现局部划伤或小面积的面漆脱落, 应采用同类涂料修补、其颜色必须与原彩色途层的颜色一致, 并能在室温下固化。 5、彩色涂层钢带与腐蚀性气体接触或在其它恶劣环境下使用时, 需对切口端面进行防腐处理。 6、屋盖挂物用预留件应采用彩色涂层钢板制作, 不得选用抗腐蚀能力差的材料。二、制作: 1、直形槽板的理论下料长度应取结构最外缘的弧长。计算弧长时结构的跨度取实测跨度, 矢高也按实测跨度考虑。 2、制作时直形槽板的实际长度不应超过理论下料长度±10mm , 宽度不应超过标准宽度±5mm , 为便于吊装及预留件的准确就位, 应在直形槽板上标出吊点及预留件的位置。 3、经过成型设备压制成的弧形单元板下翼缘两边角曲线的长度之差不得大5mm , 弧形单元板的曲率偏差不得大于5 mm( 2 m长的曲率靠尺与拱板的间隙) 矢高偏差不得大于设计值的5‰ 4、圆弧拱型槽板上的小波纹应均匀光滑。三、安装: 1、组合单元板中单元板的数量应根据单元板宽度及吊装能力确定, 一般不少于三块, 挂物用预留件悬布置与组合单元板中。

2、组合单元板的吊点数目应根据组合单元板的钢度确定, 吊点应沿单元板中轴线对称布置, 吊杆长度应根据吊点数目及结构跨度确定。 3、单元板之间应采用专用机进行咬合锁边, 锁边必须牢固、平滑、不得出现局部翘起。 4、组合单元板吊装前, 应在连接角钢上标明每一组合单元板的位置、基准组合单元板必须准确定位, 保持里面垂直, 中轴线位于跨中。 5、山墙板的安装应从跨中开始, 山墙板之间要连接紧密, 每块山墙板均应保持竖直。 6、吊装前应清除单元板上附着的泥沙及污垢, 主要受力部位出现折曲变形的单元板不得使用。 7、对于封闭式屋盖结构, 当屋盖部分施工完成后应即使安装山墙, 否则应采取有效抗风措施。 8、雷雨天气和风力超过4级时不得进行吊装作业。四、质量控制: 1、色涂层钢带、连接螺栓( 螺钉) , 连接用钢板、焊条等材料应有出厂合格证书。 2、异型连接角钢的角度根据结构实际矢跨比确定, 允许偏差, 3、沿边异型连接角钢每10mm设一个测点, 安装位置偏差应满足以下要求: 1）两边梁上异型连接角钢相应各测点的检举最大偏差不超过10MM。 2）异型连接角钢上相邻测点标高偏差不超过10mm。 4、直形槽板的制作偏差必须控制在±10mm的范围之内, 有局部折曲变形的直形槽板不得使用。 5、弧形槽板的制作偏差必须控制在±5mm的范围之内, 有局部折曲变形的弧形槽板不得使用。

钢结构屋面形式

钢结构屋面形式钢结构屋面、墙面等围护结构，一般采用彩钢压型板，其厚度一般在0.3~~1.0mm，彩钢压型板是用镀锌（或镀铝锌）等预涂彩色钢板轧制成型，外表喷涂油漆层。对要求有保温、隔热、隔音效果的建筑物，可以采用双层彩钢压型板，中间填充保温材料（如玻璃棉、岩棉、泡沫等）；填充材料可以在现场填充，也可以与彩钢板工厂预复合成型（称为彩钢夹芯板）。建筑屋面作为建筑物顶层的承重和外围护结构，它的围护作用和立面造型作用对整个建筑而言至关重要，是轻型钢结构围护系统漏水最主要的部位。其主要作用是能抵抗风、雨、雪的侵袭及太阳的辐射，并承受屋顶的自重和屋顶上的风、雪以及上人的荷载。轻型钢结构屋顶根据所用材料大致有彩色压型钢板、彩色钢板夹芯板、多彩油毡瓦、各种轻质屋面板、GRC 板、金属拱形波纹屋面、复合压型钢板等多种类型。轻型钢结构屋面及墙面材料，主要选用彩色压型板或夹芯板。笔者所监理的钢结构厂房工程中，屋面材料主要选用成品玻璃棉夹芯板或彩色压型钢板。常用的压型钢板规格主要有YX173—300—600、YX130—275—550、YX70—200—600、YX38—175—700、YX21—180—900等28种板型，在上述规格板材中，既有360°卷边板、暗扣板搭接连接，也有打钉板，檩条为自重较轻的薄壁C型或Z 型钢檩条，屋面坡度设计一般为1／10～1／15。屋面板的连接钢结构体系建筑屋面板，在屋面上有长向连接和侧向连接2种。长向连接主要是搭接，即上坡板压下坡板，搭接处设置专用防水密封胶加固定专用压条，而侧向连接的方式，目前主要有以下3种： 1）搭接连接把压型钢板搭接边重叠，并用各种螺栓、铆钉或自攻螺钉等连成整体。该连接

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914-610压瓦机配件 Name Amount Usage Manual De-coiler 开卷机 1 Coil support & De-coil Seaming machine 咬口机 2 Assemble the finished arches Run out table 托板20 Sheet support Leg of run out table 支架19 Support run out table Small leg of run out tabl 小腿48 Adjust the height of run out table Fastening screw for leg 顶丝58 Fastening leg Side support 侧支架10 Sheet support Suspender 吊杆 3 Lifting Pin of suspender 吊杆销子 2 Connect the suspender Hanger 吊具8 Lifting Clamp 手夹子 4 Bite finished arches Bearing（208#）轴承 4 Drive the rollers Driving chain 链条 3 Roll the gears Chain link 链节 3 Link the chain Half section 半节 3 Link the chain Super plier 大力钳 1 Bite finished arches Metal scissor 铁剪 1 For cutting Wrench 扳子 1 For set screw Crank handle 手摇把 2 Adjust height of landing leg Travel switch 行程开关 1 Measure length for cut-to-length VCD 光碟 1 Showing how to operate the machine K span project落地拱形屋顶工程项目: 本机可直接有效地在生产作业现场，成本更低。该项目被广泛应用于大型和中等规模的工业建筑，如工厂，仓库，车库，体育馆，会展中心，电影院，剧院等。落地式项目:

拱形屋面施工组织设计

肇庆千江高新材料科技有限公司车间、仓库拱形波纹金属屋面工程施工组织设计编制单位：编制人：审核人：日期：

目录一、工艺简介 3 二、工程概况 3 三、施工组织设计 4 1、编制依据 4 2、本施工组织设计参照的有关规范、标准 4 3、材料 4 4、工期 4 5、施工方法 5 6、质量、技术措施 10 7、安全措施 11 8、物资管理 12 9、施工机具、劳动力计划表 13

肇庆千江高新材料科技有限公司车间、仓库拱形波纹金属屋面工程施工组织设计一、工艺简介：拱形波纹屋面是天津大学博士生导师刘锡良教授及其研究生们研究开发的新型空间结构形式，原材料是上海宝钢生产的建筑外用TSTE28冷轧镀锌彩涂钢板，通过自动成型机组冷模滚压成拱形板材、然后组合、吊装而成的。本结构具有造价低、外形美观、内部空间好、结构自防水，耐酸、碱，耐盐雾度高，彩板免维护，使用周期50年，保修5年，机械化施工速度快等特点，具有8~36m的跨越能力。屋面特点： 1、材料：采用上海宝钢产建筑外用彩涂钢板，型号TS280GD-914C。 2、耐久、防腐：该材料采用冷扎板，热镀锌，正反两面两涂两烘，镀锌层为一般镀锌钢板的11倍，整体屋面没有接头，加工制作过程中若出现伤损，可采用同样面漆进行补涂而达到防腐的目的。满足耐久等级二级，保修5年。 3、防水：采用金属屋面成型机组，跨度方向为一整体，纵向自动封边机咬和连接，自然防水，绝无渗漏 4、避雷：拱形波纹金属屋面不需要避雷措施,仅将屋面按规范做避雷与金属屋面接为一整体，板厚大于0.5mm的钢板可以作为避雷接闪器,本身仅接地处理即可。 5、埋件：根据工程电气照明设计需要设置屋面预埋管线吊件. 二、工程概况: 该工程为肇庆千江高新材料科技有限公司车间、仓库拱形波纹金属屋面工

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开敞式拱形波纹钢屋盖的风压分布及体型系数研究贾永新张勇（北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044）摘要：历次风灾表明，轻钢低矮房屋（如开敞式拱形波纹屋盖仓库）在风灾中破坏尤为严重。因此，本文通过对几种常见的工程参数组合下的开敞式金属拱型波纹屋盖结构进行系统的单参数及正交试验分析，得到这类结构屋盖上的风压分布规律，以及对此类结构体型系数影响显著的参数，然后参照我国现行《建筑结构荷载规范》，给出这类拱形波纹屋盖结构的体型系数，从而为修订新的荷载规范积累资料和方便设计施工人员参考使用，在减少风灾对人类造成的损失方面具有实际意义。关键词：开敞式，拱型波纹屋盖结构；正交分析；风压分布；体型系数 Study on Wind Pressure Distribution And The Shape Coefficient of Open-style Arched Corrugated Roof Jia Yongxin , Zhang Yong （School of Civil Engineering and Architecture，Beijing Jiaotong University， Beijing 100044，China） Abstract: In this paper, through the single parameter and orthogonal test analysis of the open-arched corrugated metal roof structure under several common parameter combination, obtained such structure distribution of wind pressure, as well as the parameters of affecting such structures’shape coefficient significantly. Finally, reference to the China's current "Building Structural Load Code", gives the shape coefficient of such structure, In order to accumulating the information for the code Amendment and providing convenience for designers. Keywords：open-type; arched corrugated steel roof; orthogonal analysis; wind pressure distribution; shape coefficient of building 1.引言拱形波纹钢屋盖是一种冷弯薄壁空间钢结构，以其用钢量小、造价低廉、施工速度快、防水性能好及造型优美等突出优点，而具有良好的经济效益和应用前景。近年伴随着《拱形波纹钢屋盖结构技术规程》的颁布实施，此类屋盖在我国的应用也日趋增多。实际工程中，拱形波纹钢屋盖结构已大量用于农贸市场、站台罩棚、货场罩棚等开敞式建筑中，这类建筑规模通常都很大，由于其跨度较大，截面厚度尺寸小、自重较轻，柔性大、自振频率低等特点，加之这类结构多处于大气边界层中风速变化大、湍流度高的区域，因此对风荷载十分敏感。风的强大吸力以及脉动风在屋盖上引起的振动，如果细节处理不当就会导致整个屋面板出现局部失稳乃至整体失稳而破坏。而现已颁布实施的《拱形波纹钢屋盖结构技术规程》（CECS167:2004）也在总则中明确规定规程仅适用于封闭式建筑的拱形波纹钢屋盖结构的设计，其根本原因在于现行《建筑结构荷

新金属拱形波纹屋盖料棚施工技术说明

金属拱形波纹屋盖料棚施工技术说明（张斌斌）（洛阳飞彩金建拱形屋顶工程有限公司） [摘要]：金属拱形波纹屋盖最早起源于美国。1955年，美国首先将这种结构应用于军事，后来转向民用。该结构自90 年代初期传入我国，因其用钢量小、造价低廉、施工速度快，而具有良好的经济效益和应用前景。本文以大量的实地施工经验为基础，总结先进可靠的施工方法，并对该结构的施工工艺进行了全面的阐述，提出了相应合理的措施和建议。 1．屋盖板的轧制金属拱形波纹屋盖板轧制分三步：一是成型机组的运输、定位、调试，二是直板的下料长度，三是屋盖曲板曲率的控制。 1.1 成型机组的运输、定位、调试和主机水平调整拱形屋盖成型机组目前国内通行两种机型：U 形和V 形。外形尺寸为2.3m×6. 8m×1.2m，功率22kw，有液压传动和电机传动两种，设备重8.8t，配件1.6t，可由一辆10t 载重汽车运输，16t 汽车式起重机辅助装卸。汽车式起重机的主要用途是现场生产过程中屋盖单元板组的吊装。拱形屋顶成型机组进场前必须具备“三通一平”的场地。机组进场后,确定成型机组及其附件的摆放位置。首先必须满足轧板要求，同时还应做到统筹兼顾，为后继轧板生产、材料运输、车辆进出以及屋盖单元板组吊装等创造便利条件，应避免或杜绝机组在生产过程中二次定位，影响生产效率。主机定位和机组直板、曲板托架调整后，接通电源调试电机空试转动系统，并调整直板轧辊的间隙，确定轧制钢板得厚度，厚度可用塞尺来测量。主机水平调整通过分设在成型机组四角的四台油压千斤顶调控，调控行程0～20 0mm。主机水平调整后，还应检查和调整入料口、入料口导板和切刀的运转是否正常，以确保屋盖板正常顺利地轧制。 1.2 直板的下料长度屋盖直板的下料长度S与屋盖跨度L、拱矢高H和拱内半径R有关。直板轧制过程中，限位器自动控制，加工精度都较高。下料长度S公式如下：常用的拱矢高（H）与跨度（L）一般取H=（1/5—1/2）L 1.3 屋盖曲板的轧制拱形波纹屋盖曲板轧制主要是曲率控制问题。屋盖板曲率通过齿轮的咬合深度来控制。齿轮的咬合深度决定了屋盖板波纹的深度，也就决定了屋盖板的曲率。而拱内夹角的半角与屋盖板的曲率一致，拱内夹角的公式为：

MMR金属拱型波纹屋面的制作和安装

MMR金属拱型波纹屋面的制作和安装 [摘要]本文介绍了MMR金属拱型屋面板的制作和安装过程，同时介绍了屋顶聚氨酯保温和成品保护的有关要求，介绍了金属拱型波纹屋顶的使用特点、实际应用、效益分析及发展前景。 [关键词]金属拱型屋面制作安装一、前言 MMR金属拱型波纹屋顶是由彩色镀锌钢板通过屋顶成型机连续辊压成直型槽板和带有横向波纹的拱型槽板，然后用自动封面机将若干这样的槽板连接成整体，并吊至屋顶圈梁安装就位而形成。二、工程概况服装批发市场由32栋二层框架房屋组成，建筑面积为2.1万m2，屋面全部采用金属结构工程公司的MMR-238型金属拱型波纹屋面板。屋顶形式为单跨，檐口标高为7.5m，屋顶矢跨比为1/5。28栋不同跨度屋面分别为：1栋56m ×15.25m，1栋156m×17.25m，2栋56m×13.25m，16栋40.25m×15.25m，8栋40.25m×13.25m。三、工程材料、现场设备及工具 1、工程材料：MMR-238拱型屋面板，采用南钢生产的0.8mm厚镀锌彩色钢板，板宽914mm±3，颜色为海兰色；银河屋面异形连接件与土建圈梁预埋件连接采用0.45mm厚Q235钢板；聚氨酯保温30mm厚±5mm；复合板采用10mm厚，外兰内白，外0.5厚彩钢，内0.4厚的彩钢板。 2、现场设备及工具：MMR-238成型机组、MMR-238封边机、手工电弧机、等离子气割机、汽车吊、手动大力钳、自攻枪、拉铆枪、手动剪刀、冲击钻、货车、电动砂轮机、空压机。四、施工工艺

4.1 施工工艺流程彩色涂层钢板成型系统加工轧制成直槽板→轧成有相当刚度的双曲拱圈，每5个拱圈为一组，用专用封边机连接→用吊车把每组吊到基础墙体上，固定两端→用封边机把每组再连接起来→形成拱型波纹屋顶。 4.2 施工准备 4.2.1 设备摆放设备进场后，施工人员根据施工场地情况，考虑弯板摆放位置、吊车工作场地后，优先选择场地平整、地面坚硬并离弯板摆放位置较近的位置。设备摆放时必须要用水平尺抄平设备制作平台及直板架、弯板架，并将直板、弯板架与设备保持同一平面，以保证弯板上下曲线的平行及截面尺寸的合理。直、弯板架必须按实际跨度设置，严禁板架长度不够的情况施工。 4.2.2 设备调整设备摆放工作完成后，设备操作员根据实际跨度、弧线直径、拱高等有关尺寸对设备进行调试。调试完成后将用不小于实际弧线2/3长度的板进行试板，并最后根据试板实际尺寸的符合性进行设备微调。 4.2.3 预埋件检查检查建筑物檐口圈梁上设置的预埋件间距及水平度、轴线方向的偏差，清理预埋件表面的铁锈、灰渣、弧坑等影响焊接质量的杂物。当预埋件间距、水平度、轴线方向偏差不符合设计及有关规定时，应采取补设预埋件（植筋）、垫块焊接等补救措施来达到规定要求。 4.2.4 异型角钢焊接 MMR屋顶板拱脚连接采用的异型角钢应与圈梁预埋件通长搭接连接。要求角钢焊缝表面不得有裂纹、焊瘤、过深咬边、未焊透等缺陷。角钢要平直，焊完后应清理药皮、飞溅、焊渣等杂物。异型角钢角度误差不得大于±3o。异型角钢焊接完后现场技术人员测量圈梁纵向尺寸，在异型角钢上弹好5m分段线，用以控制安装板数量和两侧拱脚板的对称情况。焊接等级为三级。 4.3 MMR屋顶板制作 4.3.1 小单元板制作

大跨度拱形屋面结构体系

大跨度拱形屋面结构体系（又称金属拱型波纹屋盖结构）是由预涂层卷板经轧制后形成的一种外形呈拱型的屋盖构体系。我国于1992年通过引进美国的施工设备引进了金属拱型波纹屋盖结构体系。由于这种结构具有用料省、施工速度快、跨越能力大、防水性能好等突出的优点，很适合我国经济尚不发达，但却持续高速增长的国情，因此在建筑市场上表现出了空前的发展势头。这种结构的主要特征如下： 1）结构由薄钢板轧制而成：目前采用的材料主要为预涂层卷板，其基板有以下几类：热镀锌钢板、热镀锌合金钢板、热镀锌铝合金钢板、热镀铝锌合金钢板和电镀锌钢板等，这些预涂层卷板的强度指标在210~550MPa之间，极限使用寿命可达40~50年。随着钢材强度的提高、抗腐蚀能力的增强，结构所用的钢板的厚度得以降低，结构适用跨度的范围也得到扩大，目前常用的预涂层卷板基板的厚度在0.6~1.5mm之间，可实现的最大跨度40m。由于材料机加工性能优良且薄钢板之间难以实现栓焊连接，因此这种结构构件之间的连接采用锁边连接形式，锁边连接不仅改善了连接处的耐疲劳、耐腐蚀及防水性能，而且也简化了施工工艺，加快了施工速度。 2）结构靠在钢板上轧制出波纹成型：将卷板变成拱型屋盖需要二道成型工艺，第一步将钢板轧成U型或梯形波纹直槽板，第二步通过在直槽板下部轧出横向小波纹而将直槽板轧成拱型槽板，拱型槽板曲率大小就是靠板上横向小波纹的深浅来调整的。双向波纹彻底改变了原来钢板的力学性能，第一步轧制成的槽形波纹极大地提高了钢板的横向刚度，是结构承载力的根本所在，第二步轧成的横向的小波纹则可提高钢板的局部稳定的承载力，增强结构纵向的抗弯刚度，突出结构的壳体受力特征，但同时也削弱了结构跨度方向的刚度，降低结构跨度方向上的稳定承载力。 3）结构呈拱型结构：金属拱型波纹屋盖呈拱型（或筒壳）结构受力机理，内力分布较均匀，故而可在无梁无檩的情况下独立实现很大的跨度。这种结构具有施工速度快、用料省、跨越能力大、防水防腐性好、色泽艳丽、造型美等诸多优点。目前这种结构可实现最大跨度为40m，而所用的钢板厚仅为 1.5mm，用钢量约为22kg/m2。由于在制作、安装过程中的各个环节均通过机械操作完成，因而施工速度非常快，一般情况下一个台班可制作安装500~800m2，1万m2的屋盖结构可在20天内完成。这种结构艳丽的色彩来源于材料的彩色涂层，同一建筑可选用多种颜色的彩板进行组合。因受结构成型工艺的制约，这种结构主要为圆弧外形，但与国内常见的平屋顶及人字形屋顶相比不失为一种新的变化。另外不同曲率的圆弧，以及对圆弧拱壳进行切割或相贯处理，可实现更为优美的建筑造型。但也应该看到金属拱型波纹屋盖结构也有其自身难以克服的缺点，如造型单一、截面形式固定等。另外从结构受力角度来看，这种结构的圆弧外形并非理想形式，因为常规荷载作用下，圆弧拱轴不是受力最合理的拱轴；对于一定特定的成型设备而言，只能轧制截面形式一定的一种槽板。这种结构沿整个跨度方向是等截面的，从受力角度看这也是不合理的。另外由于采用一定材料及一定板型的一定跨度的这种结构，其承载力取决于拱高和钢板厚度，而研究表明在常用的钢板厚度及拱高范围内，变化这两个参数对提高结构承载力的意义并不大，因此对于荷载较大或跨度较大的建筑，这种结构留给设计人员可供选择的余地很小。

金属拱形波纹屋面建模

长沙中扬钢结构有限公司专注拱形波纹钢屋盖设计制作安装金属拱形波纹屋面建模金属拱形波纹屋面是一种新型薄壁壳体结构，此种特种结构集承重，保温和围护等于一身，具有建筑空间大，施工速度快，抗震能力强等优点。但是由于波纹形式的出现，使该结构的性能极为复杂，同时也给建模带来了很大困难。本文针对这一问题，运用三种的不同建模方式，并进行了分析和比较。 1 金属拱形波纹屋面建模方法 1.1 采用ANSYS软件建模 ANSYS软件是融结构传热学流体电磁学声学爆破分析于一体的大型通用有限元软件，它具有功能极为强大的前后处理及计算分析能力，能够同时模拟结构热流体电磁声学压电以及多种物理场间的耦合效应，目前在全世界拥有广泛的用户，近年来我国ANSYS的用户也越来越多，很多大型结构如浦东国际机场在设计时就采用ANSYS进行分析。采用ANSYS软件对金属拱形波纹屋面建模过程如下： 1通过计算常数的等效计算将金属拱形波纹屋面简化为同一厚度的小挠度金属薄板 2选择Preprocessor/ Element Type命令定义单元类。，由于金属拱形波纹屋面属于空间薄壁壳体，故选用薄板弹性单元（选用SHELL 181 单元）作为初始构形。 3选择Preprocessor/ Real Constants命令定义实常数。包括横截面面积，绕各轴的面积矩，材料密度Density、厚度T等，其中厚度为依靠波

长沙中扬钢结构有限公司专注拱形波纹钢屋盖设计制作安装纹类型所得的等效厚度。 4选择Preprocessor/ Meterial Models命令定义材料属性。将金属拱形波纹屋面定义为正交异性材料及杨氏弹性模量EX、泊松比PRXY等。其中杨氏弹性模量和泊松分别采用等效弹性模量和等效泊松比。 5选择Preprocessor/ Modeling命令生成单元。 6选择Preprocessor/ Meshtool命令划分单元。由于金属拱形波纹屋面的翼缘与腹板相比十分狭窄，所以在划分单元时应小些，或采用局部细分，否则，单元将成为一块长条板，精度不能保证。 7选择Solution/ Define loads命令施加位移约束和荷载。因为组成金属拱形波纹屋面的各部分都是互相咬合在一起的，横向相互挤压，变形较小，可以忽略不及。所以在竖直方向为铰接支座，水平方向为弹簧铰座（选用COMBIN14或COMBIN40单元）。在加载时，若给金属拱形波纹屋面全截面上加均布荷载，那么它的局部变形将远大于整体变形，这和工程实际，试验结果相去甚远。故在加载时，将荷载按等代荷载法等效加到金属拱形波纹屋面腹板的两条边上。 8选择Postprocessor命令进入后处理。 1.2 采用MALAB语言建模 MATLAB是80年代中期推出的数学软件，时至今日，MATLAB已经发展成为适合多学科、多种工作平台的功能强劲的大型软件。其突出特点在于简洁的的代码及众多涉及各学科的工具箱。 2000年张建明教授运用MATLAB语言编制了一套程序，用来对金属拱形波纹屋面建模。

谈金属拱型波纹屋盖建筑设计的关键点牛杉

谈金属拱型波纹屋盖建筑设计的关键点牛杉发表时间：2016-11-16T13:48:42.303Z 来源：《低碳地产》2016年6月第11期作者：牛杉[导读] 随着我国建筑行业的不断发展，各种建筑材料相继问世并取得了良好的反响。身份证：231 121 1988 0927 xxxx 【摘要】随着我国建筑行业的不断发展，各种建筑材料相继问世并取得了良好的反响。金属拱型波纹屋盖结构就是近几年才在我国建筑市场发展起来的，它是一种新型的冷弯薄壁轻型钢结构，具有抗震性能好和施工速度快等特点；另外，它的造价也很低，可以在不影响建筑结构质量的情况下大大节省建筑成本。基于这种新金属材料的种种优点，使它迅速成为各建筑工程施工上的新宠儿，得到了广泛的运用。本文主要结合了一些拱型屋盖工程实例，进而对金属拱型波纹屋盖建筑构造与建筑设计的关键进行阐述。【关键词】金属拱型波纹屋盖；建筑设计；关键点金属拱型波纹屋盖结构是近几年在我国发展起来的一种新型的冷弯薄壁轻型钢结构。其特点是抗震性能好、造价低、施工速度快及造型优美等，赢得了设计师及广大用户的青睐，金属拱型波纹屋盖的本质，就是由彩色镀锌钢板通过专用的成型机连续不断的进行冷模辊压而成的直型槽板以及带有横向波纹的拱型槽板，在此基础上再用自动锁边机将其连接成一个整体并吊在屋顶圈梁上进行安装固定而成。上面提到的成型机组所震的动力一般是22k N左右，并且采用的液压传动，如果需要到施工现场进行施工的话，这种机械的移动与搬运可用车载。一、金属拱型波纹屋盖的基材选择. 各种类型的彩色涂层热镀钢板，就是金属拱型波纹屋盖的主要材料来源，但要注意使它的镀锌层、彩色涂层、力学性能等符合建筑结构的外用钢、建筑结构外用和辊轧咬合成型工艺的各方面要求，才能使质量得到保证，发挥最大的功能。在具体的设计工作中，应该根据对建筑结构的科学精准计算、专用的成型机组轧制成型技术以及设计基准期等多方面要坟进行综合测评，然后再进行合理选用，具体见表1、表2。二、建筑设计（一）外形的确定金属拱型波纹屋盖的制作过程中，由于受到各阶段加工条件的限制，所以难以在成形过程中改变拱板的曲率。因此，金属拱型波纹屋盖一般只有一个曲率的圆弧拱，对其建筑造型有一定的限制影响，但随着人类思想的进步和各种科技成果的出现，这并不代表建筑师们就没办法进行了结构造型。事实上，建筑师们发现，通过对不同的矢跨比进行合理搭配、对不同的颜色进行调和辉映、对屋盖圆柱面进行切割与再组合，都可以对金属拱型波纹屋盖进行各种各样丰富多彩的建筑造型。从金属拱型波纹屋盖的整体造型来看，可分为直墙拱和落地拱这两种，由于受到建筑空间的要求，现代建筑一般都是选择采用直墙拱。另一方面，落地拱可充分利用拱高空间，从而使建筑物的造型、受力以及功能三者能够融合为一个有机的整体，而且这种方式无梁，大的节省了工程施工时间，降低工程耗资。值得一提的是，在选择落地拱式进行建筑施工时，还可以将大门入口设置在山墙中，充分利用山墙的拱高，体现出了拱型建筑的独特优势。影响建筑造型的主要因素就是拱型屋盖的跨度、高度及矢跨比。目前从国内情况看，受基材材质及板厚制约，拱型屋盖最大跨度可达36m。根据拱型屋盖结构承载能力和矢跨比与结构稳定性的关系，选择矢跨比应当远离结构的跳跃失稳点(约1/10--1/9)，较为合理的矢跨比为1 /6 --1 /3，工程设计中建议采用1/5-1/4，当主要荷载为风荷载时，矢跨比应取较小值;当主要荷载为竖向荷载时，矢跨比应取较大值。某旱冰馆拱型屋盖矢跨比为1/4,屋盖跨度为30m,矢高为715m。兴亚建材城屋盖跨度分别为15m、20m连跨、25m等，矢跨比取为1/4.5。（二）支座节点形式. 拱型屋盖结构各拱板之间采用机械锁边连接,不需栓焊，只要咬合紧密，连接的力学性能防水及耐久性等均无可挑剔，因此，建筑设计中拱板间连接一般不需要特别说明。但屋盖拱板和下部支承体系的连接是节点设计的关键，该连接一般可有外露式和埋入式二大类型（见图1）。外露式连接虽构造简单、施工简捷，但节点的防水、防腐性能稍差，如处理不当，不仅造成沿墙壁向室内渗水，而且还会使积水腐蚀连接部位的角钢及预埋件，影响结构的耐久性。某建材市场拱型屋顶采用该种连接方式，但在此基础上作了改进，克服了外露式连接的不足之处， “改进的外露式节点”称为（图 2）。埋入式节点较外露式节点有所不同，后浇的混凝土采用膨胀防水混凝土，在完成节点连接后还需设置聚氨酯防水层，或采取其他有效的防水措施，这样不仅改善了节点的防水、防腐性能，而且有利于支座节点受力，但施工难度较大。

金属拱形波纹屋盖施工工艺

金属拱形波纹屋盖施工施工工艺该结构工程的工艺流程为:测量放线—基座焊接—拱板制作—拱板安装—二次浇筑混凝土。 2. 1 测量放线 2. 1. 1 将梁顶面清理干净,凿出预埋件,用经纬仪将轴线引至梁顶,复核跨度,确认无误后弹出轴线。 2. 1. 2 将标高用50 m钢尺引至梁顶,为保证基座的平整度,再将水准仪架设到天沟上,边焊接边抄平。 2. 2 基座焊接所有焊缝要满焊,焊缝高 6 mm,焊接完毕后注明每个吊装单元的就位位置,以备吊装。 2. 3 拱板制作、安装 2. 3. 1 制作安装。在MIC2240 型设备上定好拱板的设计弦长和矢高,启动设备,直接加工出成品。待第一块拱板制好后,将其平卧在地面上,在不受力的状态下测量矢高,其偏差不应超过设计失高的±5 %。每块板都应检测。然后用自动封口机拼装,每三榀为一组,组成吊装单元进行吊装。吊装就位后及时用自攻螺钉固定,再用封口机将两组拼装在一起,每吊一组,就将其与上一组拼装。第一组就位后需用缆风绳临时固定,并用经纬仪校正其端面垂直度,待就位三组或四组后再解除缆风绳。拱板间机械咬合锁边必须平滑牢固,不得出现局部翘起现象,以保证结构的整体性,见图1。

2. 3. 2 注意事项。吊装时,除遵守现场有关规定和高处作业安全事项外,还应注意以下几点: 1)使用手电钻等工具时,应有挂点,防止坠落;2) 拱板的毛边锋利,吊装人员应带手套,并经常检查卡具完好状况,确保吊装安全;3)在拱顶上锁边和固定拱顶的人员需穿防滑鞋,以防滑脱;4)安装拱顶时使用的电缆,禁止硬拉硬拖,防止电线外皮划破漏电;5) 要及时固定并加固拱顶,以防大风将其掀起;6) 拱板勿与其他硬物相碰,以免彩色涂层受到损伤。 2. 4 二次浇筑混凝土 2. 4. 1 这种结构对风载比较敏感,吊装与二次浇筑混凝土必须流水作业,不宜有时间间隔,以确保安全。 2. 4. 2 为防止混凝土与钢板之间产生裂缝而造成罩棚渗漏,在二次浇筑混凝土时,应先在钢板与混凝土接触面上涂高分子防水胶3 遍,内外侧都要涂。 2. 4. 3 浇筑微膨胀防水混凝土时,屋盖内侧的混凝土要高于外侧的混凝土。 3 劳动组织根据工程对象,采用小节拍流水作业,人员可随时调整。一般需配备拱板制作15 人,安装配备6 人。 4 验收标准 4. 1 屋面拱板

拱形金属屋顶

拱形金属屋顶早在上个世纪40年代，美国的一些结构师们从自然界植物表皮纹理的结构造型中受到启发，开始寻求用极薄的材料通过波纹加劲，从而作成较大跨度结构的方法。他们以薄钢板为材料，建立力学模型，在理论上分析出合理的结构形式。在实现这种结构的道路上，结构师与机械师走到了一起，结构构造要求指引着机械师研制出了能生产带波纹薄壁结构的机组，这便是金属屋顶成型机。1955年，美国将这种屋顶用于军事（战斗机库、营房等）。低廉的造价，神奇的施工速度、良好的施工效果使金属屋顶吸引了越来越多的研究者和范围越来越广的用户。这种结构发展的很快，特别是计算机数控的引入更使金属屋顶这种结构的设计制作简便快速。但是由于种种原因（如经济等），这种结构的科研及成型机组的研制、生产仅限于美国、英国等国的几家大公司（如美国的MIC公司）。所以国际上这种结构的市场亦为这几家公司垄断。这对于金属屋顶的发展及进一步普及推广极为不利。我国于上个世纪80年代末曾派员到美国进行考察，但完全引进国外技术难度很大：首先是设备造价极为昂贵；其次，国外技术没有考虑到我国的综合技术水准（如材料、荷载等）。而且在结构分析的关键技术上，国外还是有所保留的。从1992年依靠美国的设备和技术再我国建成第一座金属拱形屋顶算起，这种结构在我国出现十个年头。但由于这种结构具有重量轻、材料省（10~25kg/m2）、施工速度快（400~1000 m2/台班）、造价低（不包括保温150~250元/ m 2）、室内净空高、跨越能力大、造型优美、使用性能优良等优点，很适合我国国情，因而在短短的十来年中，他在我国的建筑市场中已牢牢的站稳了脚跟。金属拱形波纹屋顶是由很薄的彩色镀锌或镀铝锌钢板（0.6~1.5mm）通过金属屋顶成型机连续冷模辊压成直形槽板和带有横向波纹的拱形槽板，然后用自动封边机将若干这样的槽板连接成整体，并吊至屋顶圈梁安装就位而成的一种屋顶结构形式。 1. 原材料（彩色涂层钢板）彩色涂层钢板是近些年国际上迅速发展起来的一种新型带钢预涂产品，在高速连续化机组上经