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第1期(总第285期)福集建材结构工程

金属屋面系统抗风揭性能数值分析

丁秋雨1，武航飞²，郝勇1，‘，周垠²，韩天骄1，王小东1

（1.河北建筑工程学院土木工程学院，河北张家口075000；

2.中铁二十局集团第二工程有限公司，北京100142；

3.河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室，河北张家口075000）

摘要为了探究抗风夹数量变化、布置位置改变对直立锁边金属屋面系统抗风揭性能的影响，共设置了6种模

型，阐述了有限元简化模型的建立过程，分析了屋面板的变形性能和受力性能，最后对各模型的模拟数值进行了对比

分析。结果表明，抗风夹抑制屋面板跨中竖向位移的效果不明显，但对金属屋面系统抗风承载力具有显著影响，整体

上屋面抗风承载力随着抗风夹数量的增加而提升。抗风夹布置位置的不同对屋面抗风承载力影响显著，其中抗风夹

中部布置与隔列布置相比，屋面抗风承载力提升61.11%

关键词直立锁边金属屋面；抗风揭性能；数值模拟

0引言一种能够夹紧屋面板直立锁边部分的机械装置9,设置

随着我国经济的快速发展，质量轻、防水性能优良抗风夹能够提高屋面系统抗风承载力,减少风揭事故的

的铝镁锰直立锁边金属屋面系统在火车站、体育中心、发生。刘威、孙瑛等借助试验与数值模拟相结合的

航站楼、剧院等大型公共建筑中被大量使用。但由于手段研究了抗风夹间距、抗风夹尾翼宽度及长度等参数

锁边咬合处能够承受的风荷载较低，导致此类屋面被对屋面系统抗风揭承载力的影响,结果表明,抗风夹间

距对屋面系统的承载力来说是一个较敏感的参数，抗风

风掀起的事故时有发生[1-2],延误了人们的行程和活动

的举行，带来了巨大的经济损失，甚至威胁到人们的生夹尺寸对屋面承载力的影响不显著。

命安全。在此背景下,对金属屋面抗风揭性能相关问在实际工程中，当已经确定了屋面板的型号，也无

题的研究迫在眉睫、意义重大。法改变条间距时，为了增加屋面系统的抗风承载力，

近年来，国内外学者对直立锁边金属屋面的抗风揭可以设置能夹紧屋面板直立锁边部分的抗风夹。在之

性能进行了研究。Filmon等3进行了大量全尺寸屋面抗风前的研究中，只考虑了在各T型支座处满布和不布置

揭试验研究，发现其破坏是由于锁边咬合处的薄弱部位抗风夹2种情况，并没有在抗风夹的合理数目以及设置

引起的;Damatty等[4]、石景等[5]通过等效弹簧系统建立了位置方面开展研究。为了保证金属屋面系统的安全

直立锁边金属屋面的三维有限元模型,并对其在风揭荷性，并兼顾经济性，采用有限元软件ABAQUS探究抗风

载作用下的受力特性进行了分析，发现等效弹簧系统可夹数量变化、布置位置改变等6种模型对直立锁边金属

以有效模拟锁边力学行为；许多学者基于等效弹簧系统屋面系统抗风揭性能的影响。

的思想，建立了直立锁边金属屋面的有限元模型，并对1简化模型建立

其抗风揭性能进行了多参数分析,阐述了板宽、板厚和1.1模型简介

条间距等参数对其抗风揭性能的影响(6-8]。抗风夹是为了分析抗风夹数量变化、布置位置改变对直立

锁边金属屋面系统抗风揭性能的影响，设置6种模型。

屋面系统平面示意图如图1所示。模型1：卷边扣在

基金项目：河北建筑工程学院创新基金项目（XY2024015）；中

铁二十局集团B类科研课题（YF2002FJ01B）。T型支座处的8个部位均未增设抗风夹，即抗风夹的个数

作者简介：丁秋雨（1999一），女，硕士在读，研究方向为结构为0;模型2-a:抗风夹的数量为4个,分别加设在卷边与T

工程。