沿海一个产业园钢结构厂房,屋面用直立锁边铝镁锰金属板,这个地方常年受台风影响,图纸要求整套屋面系统能承受 - 5.2kPa 的负风压。一开始施工单位觉得,同款屋面别的项目用了很多年都没事,打算直接跳过型式检验,批量加工安装。当地住建对围护系统有管控要求,建设单位委托我们第三方做试验室动态抗风揭型式检验,按照《建筑结构荷载规范》GB50009 以及抗风揭试验方法组装试件,循环加载风压。
加压到 - 4.1kPa 的时候,屋面板锁边位置直接脱扣,支座和板被拉开,试件整体失效,达不到设计风压,型式检验判定不合格。
引用规范原文:GB50009-2012《建筑结构荷载规范》8.1.1:建筑物和构筑物的风荷载标准值,应根据建筑所在地区基本风压、体型系数、高度、地貌类别计算确定,屋面负压区吸力往往大于正压,是屋面风揭破坏主要诱因;
抗风揭试验相关条文说明里也提到,围护属于受力附属构件,锁边、支座、螺丝是薄弱节点。风荷载是反复交变的吸力,静态承载力高,不代表能扛得住反复拉扯疲劳,必须用动态循环抗风揭型式检验,验证整套系统配合起来能不能扛风,不能只靠材料强度简单算一算。
拆开失效试件看,问题集中在两点:一是支座高度偏差大,锁边咬合深度不够,反复向上吸的时候,锁边慢慢滑开脱扣;二是固定支座只用了普通镀锌自攻钉,螺纹握裹力不够,循环荷载下螺丝直接被拔出来,没有用加强型不锈钢紧固件。前期设计只算了静力工况,低估了台风反复抽吸带来的疲劳破坏,檐口、屋脊这些负压高的位置风险没有充分考虑。
施工当时也提出异议,说以前同类项目没做抗风揭检测也正常在用,觉得试验室加载条件太苛刻。我们整理了国内不少机场、厂房金属屋面在台风里整片掀开的事故资料跟他们沟通,很多屋面平时小风下看不出问题,极端台风一来,薄弱节点接连失效。屋面一旦掀开,厂房里面设备直接受损,还会连带檩条、光伏支架一起破坏,损失很大。
后面优化方案:换成咬合更深的加厚支座,支座间距加密,全部换成高握裹力不锈钢螺钉,屋脊、檐口负压区额外加装抗风夹具。重新加工试件复试,顺利通过 - 5.6kPa 风压考核,有足够安全储备,之后才允许批量生产安装。
很多参建方有一个通病,重心全放在主体钢结构、桩基、混凝土检测上,觉得屋面、幕墙只是装饰,无所谓,不用检测。但在沿海大风、台风地带,金属屋面被风掀掉是很常见的工程事故,围护系统失效带来的财产损失、次生结构破坏不容小觑。
抗风揭型式检验,测的不是单一一块板,是板型、锁边、支座、紧固件、檩条组合起来整套体系的协同抗风能力,模拟真实情况下反复抽吸的风荷载,弥补理论计算的局限性。这个案例也提醒大家,围护检测同样是工程安全里不能少的一环,大跨度、沿海高风压区域的金属屋面、幕墙,型式检验不能省。做试验的时候,我们检测机构要严格执行动态循环加载,不能只做一次静态加压;也要给建设、施工传递一个观念,围护系统的安全储备要靠检测验证,不能单纯凭老经验拍板。
