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摘要：门式刚架结构体系及压型钢板围护体系（屋面及墙体）在钢结构工业厂房中大量使用，在使用过程中，由于门式刚架及压型钢板的特殊性，存在很多问题，特别是抗风，防水，温度应力，耐久性等问题。作者在工程实践中，积累了很多设计经验，从设计原理上加以阐述，便于后续工程设计及施工参考使用。
关键词：钢结构；压型钢板；围护体系设计；注意要点
前言
自1998年《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》实施以来，钢结构工业厂房特别是轻型钢结构工业厂房在全国范围内得到了广泛普及及应用。由于压型钢板围护体系具有制作快，工期短，外形美观，受力性能好等优点，在工业厂房中得到了大量使用。由于压型钢板的很多特殊性，很多工程人员没有加以了解和重视，在工程实践过程中出现了很多问题，本文主要就这些问题进行分析，并提出合理化的设计建议。
压型钢板是采用热镀锌钢板或彩色镀锌钢板，经辊压冷弯成各种波形的一种屋面或墙面板。在钢结构工业厂房中，压型钢板的厚度一般为0.4mm-0.8mm；所以压型钢板有一明显缺陷，刚度较差，导致在使用过程中有以下特点：Ⅰ、长度方向易弯折；Ⅱ、对截面宽度难控制；Ⅲ、温度作用较明星；Ⅳ、抗风性能差；Ⅴ、墙脚节点难处理。针对这些特点，在设计文件中应提出要求，以减少设计原因对压型钢板的影响，在此剖析如下：
一、长度方向易弯折
弯折的控制措施主要是成品打包运输及现场安装时将成品运输到固定工作面；建议在设计文件提出打包运输的要求；1）压型钢板要求用木架打包架，防止在整体吊装及运输时对压型钢板本身的破坏；2）现场吊装运输时要求增加吊点及人数，最好间距1-2个檩距一个安装工人，将其平稳的抬到工作面。
二、截面宽度难以控制
对于高波峰的压型钢板屋面板，宽度方向的延展性非常好，截面宽度在施工过程中难以控制，对此问题，很多设计人员并不知情，笔者曾经设计过一种有效宽度为478mm的屋面板，安装完成后到现场测量，发现大部分屋面板的宽度已经撑开到500mm左右，最大的竟有530mm，屋面板有效宽度加大，会使屋面板波峰高度降低，暴雨时雨水容易漫过波峰，导致渗水或漏水。所以在设计文件中一定要明确屋面板的有效宽度，而且要提出保证屋面板有效宽度的措施，如设计固定卡尺，卡尺宽度可根据屋面板有效宽度调节，卡尺卡住屋面板的两个波峰，每隔1-2个檩条固定一个卡尺，这样基本能保证屋面板的有效宽度。
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三、温度作用较明显
笔者查阅过很多设计文件，基本上设计人员都考虑到了屋面板纵向（长度方向）的温度伸缩问题，通过固定座来调节温度伸缩位移，以及在屋脊位置留50mm位移距离来解决屋面板纵向伸缩问题，但有几个细节被忽略了：
1、固定座怎么样能满足温升及温降得要求：固定座设计时一定要保证在屋面板安装时，固定座的不锈钢连接片在滑杆的中间位置，而中置定位片（不锈钢连接片的限位片）一定要采用脆性塑料制作（温度作用时不锈钢连接片会直接把该定位片破坏掉，保证屋面板滑移）。这样才能保证屋面板安装完成后，不锈钢连接片位于固定座的中间位置，不管是温升情况，还是温降情况，不锈钢连接片均可正常滑移。对不锈钢连接片的位置在设计文件中建议要注明。
2、固定座的滑移长度到底能满足多长的屋面板在多少温差下的变形需求：固定座的滑移长度只有滑杆长度的一半。以50m长屋面板，温差50℃为例，固定座的滑移变形最大为30mm（50×50×12×10-3=30mm），所以滑杆长度必须大于60mm才能满足屋面板温度变形的需要，但固定值的滑杆长度不够时，应采取其它保证措施。
3、采光板的设计。工业厂房的采光板一般采用玻璃纤维强化聚酯采光板（FRP采光板），FRP采光板的线膨胀系数为2.6×10-5/℃，压型钢板的线膨胀系数为12×10-6/℃，两者的线膨胀系数差了接近50倍数。在这种情况下，我们很多工业厂房的屋面竟然将压型钢板和FRP采光板直接用抽芯铆钉连接，在日复一日的温度作用下，由于两者线膨胀系数差别太大，变形不一致，必定会造成铆钉连接处会出现扩孔甚至铆钉脱落现象（如下图），导致漏水。所以在压型钢板屋面上，若采用FRP材料做采光板，建议采光板应凸出屋面或采用通风采光一体的成品顺坡气楼，以避免因材料线膨胀系数不一致导致的漏水。
四、抗风性能差
由于压型钢板自重轻，厚度薄等特点导致压型钢板的抗风性能较其它围护材料较差，在设计中要非常重视。压型钢板的抗风性能跟板型截面（波峰高度，波峰间距等），厚度（注意是基板厚度，不应考虑镀层涂层的厚度），檩条间距等都有很大的关系。目前很多设计人员在设计压型钢板厚度时只是按常规厚度取值，根本不通过计算，这在台风地区会非常危险。压型钢板的有效截面特性计算非常复杂，建议通过手算（考虑有效截面，参文[3]）或采用有限元软件计算。
五、墙脚节点难处理
厂房设计时，一般1.2m标高以下会采用砖墙，砖墙的顶部一般会做一个混凝土的压顶梁。砖墙与压型钢板墙交接处，若做压型钢板的泛水收边，施工工艺复杂，且收边板的厚度一般与墙板一致，比较薄，收边的刚度严重不够，平整度严重不够。所以在很多工业厂房的墙脚处收边会弯弯扭扭，很不美观。另一方面，墙脚窗户底部会做一根墙梁且通过压型钢板收边遮掩墙梁，此处易漏水。笔者通过多年的设计总结，认为在墙脚处应不做压型钢板的收边板，而直接将压型钢板通过压顶的抹灰嵌入混凝土压顶内，同时墙脚处窗户下不在做墙梁，窗户直接放于混凝土压顶上。这样既可以实现防水要求，又能满足厂房的美观要求。节点处理如下
结束语：
通过十多年的工程设计实践，笔者发现大多设计人员缺乏对压型钢板屋墙面的了解，对压型钢板的类型，有效截面特性，构造及计算特点不熟悉，笔者希望通过本文提高设计人员对压型钢板屋墙面维护体系的认识，并要沉下心来进行各类验算，提高设计人员的综合素质和设计水平，使结构设计不仅从技术上切实可行，还应符合现场实际情况，这样才能促进轻钢结构设计的健康发展。
参考文献：
[1]《钢结构设计标准》，GB 50017-2017
[2]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》，GB 51022-2015
[3]陈友泉，魏潮文，门式刚架轻型房屋钢结构设计与施工疑难问题释义
论文作者:汪小鹏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/22
标签：型钢论文; 屋面板论文; 宽度论文; 钢结构论文; 线膨胀论文; 截面论文; 厂房论文; 《防护工程》2018年第34期论文;