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《新型彩色金属屋顶槽板形状的研究》门智峰

江苏杰达钢结构工程有限公司 2019-05-17 学术论文 365 ℃ 0 评论

论文标题:新型彩色金属屋顶槽板形状的研究

作者:门智峰

一、彩色金属屋顶成型工艺的发展

钢筋混凝土结构的屋顶是传统建筑物的一般形式其优点是整体结构稳定、结实,但是其缺点也日益显著—施工周期长、造价高、整体效益低,所以钢筋混凝土结构的屋顶的应用范围已日益狭窄。

目前,彩色镀锌钢板以其质量轻建设周期短强度大等优点正日益成为建筑行业的新宠,越来越多的厂房、仓库选择彩色镀锌钢板压制的成型板材做金属屋顶。这种彩色镀锌钢板的基板为冷轧板,具有较好的机械性能。

现在,用彩色镀锌钢板制作的拱形屋顶以其使用空间大、外形美观得到越来越多的用户的青睐。但是,利用彩色钢板压制的成型板材都是由波浪状或梯形状组合起来的直板只能用于平面屋顶或三角形屋顶。而且由于其抗弯能力差,只适用于小跨度的建筑物屋顶。并且现在随着金属、石油等原材料价格的不断上涨,造成彩色金属屋顶的制作、使用成本不断上升。基于以上两点,现在市场上迫切需要一种在受力达到有关承载要求的基础上,更加节省制作材料,且能够制作拱形屋顶的槽板形状,以适应我国市场的需要。

表1:平面屋顶、三角形屋顶与拱形屋顶特点比较

《新型彩色金属屋顶槽板形状的研究》门智峰表1.png


二、彩色金属拱形屋顶的制作材料

彩色金属拱形屋顶由于其抗弯强度大、要求承载的能力大、适应大跨度空间的需要,我们根据这些特点选用彩色涂层钢板作为彩色金属拱形屋顶的加工制作的原材料。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过化学预处理、初涂、精涂等工艺精制而成,其色彩艳丽,抗腐蚀能力极强,可达50年不变,具有优异的装饰性、成型性,是一种理想的拱形屋顶原材料,成型后20年免维护。

彩色涂层钢板材质为结构钢,屈服强度在25kg/mm2~28kg/mm2,其中以TSTE28为常用型号;厚度根据拱形屋顶跨度不同选用0.6mm~1.5mm之间。

彩色涂层钢板构造以宝钢板牌号TSTE282/2为例共分为:

(1)精涂层(表面涂层);

(2)初涂层(下层底漆);

(3)化学转化层(锌磷酸涂烘);

(4)镀锌层;

(5)冷轧钢板。

彩色涂层钢板彩涂板主要用途分为建筑、家电和交通运输等。由于彩色涂层钢板不仅色彩鲜艳,还具有优良的成型性和耐久性,使用寿命长等优点还大量节省客户的清洗脱脂和油漆作业的设备成本和人工。因此,彩色涂层钢板已广泛应用在我国的建筑业,其为制作彩色金属拱形屋顶的最佳制作材料。


三、目前市场上槽板主要形状及优缺点

1.目前市场上槽板的主要形状。用彩色镀锌钢板制作的拱形屋顶以其使用空间大外形美观得到越来越多的用户的青睐。但是利用彩色钢板压制的成型板材都是由波浪状或梯形状组合起来的直板,只能作平面屋顶或三角形屋顶。而且由于其抗弯能力差,只适用于小跨度的建筑物屋顶。并且现在随着金属、石油等原材料价格的不断上涨,造成彩色金属屋顶的制作、使用成本不断上升。

金属拱形波纹屋顶是由很薄的彩色镀锌或镀铝锌钢板(0.6mm~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。本课题通过应用材料力学及金属工艺学的相关知识,并结合国外金属屋顶的发展趋势对彩色金属屋顶的槽板形状进行优化设计研究,使之达到金属拱形屋顶所要求的抗弯强度大、承载能力大、跨越能力大的特点。

目前彩色金属屋顶以平面屋顶、三角形屋顶为主,其常见的是三角形屋顶,金属拱形屋顶尚未得到普及,究其原因主要是由于目前的槽板形状不能满足拱形屋顶要求抗弯强度大、承载能力大、跨越能力大的特点。

目前平板形或三角形屋顶槽板形状主要有以下几种:

(1)盖帽式瓦楞型;

(2)搭接式瓦楞型;

(3)咬口式瓦楞型;

(4)搭扣式瓦楞型。

2.主要优缺点

(1)金属屋顶与传统的钢筋混凝土屋顶、石棉瓦、塑料板屋顶相比具有寿命长、耐弯曲、抗拉伸性能强,可以压制成各种各样的形状等优点。

(2)目前市场上常见的槽板形状由于其槽板弯折后不能达到载荷和弯曲强度等有关要求,故不适合做金属拱形屋顶。

(3)目前随着石油、钢铁价格的不断上涨,彩色涂层钢板的价格也在不断上升,阻碍了彩色金属屋顶的制作和使用。目前的金属屋顶的槽板形状普遍存在着用料多、废料多等缺点。


四、新型槽板形状及特点

本课题根据彩色金属拱形屋顶所选用的彩色涂层钢板的特性,应用AutoCAD2002软件对槽板形状进行优化设计。

设计的最终槽板形状如图4-1所示。

《新型彩色金属屋顶槽板形状的研究》门智峰图.png

新型槽板形状的特点:

(1本课题所研究的金属屋顶的槽板形状,由于其抗弯能力强,适用于大跨度的建筑物屋顶,尤其适用于拱形金属屋顶的制作,比目前的平面屋顶或三角形屋顶更适合中国国情的需要。

(2)随着金属、石油等原材料价格的不断上涨,造成彩色金属屋顶的制作、使用成本不断上升,本课题所研究的彩色金属屋顶槽板形状可做到比目前的金属屋顶的槽板形状更加节省材料,使金属屋顶的制作、使用成本显著降低,更加促进彩色金属屋顶的使用。

(3)这种结构具有重量轻、材料省(10kg/m2~25kg/m2)、施工速度快(400m2~1000m2/台班)、造价低(不包括保温150元/m2~250元/m2)、室内净空高、跨越能力大、造型优美、使用性能优良等优点。

(4)本课题所研究的彩色金属屋顶槽板形状彼此之间连接、锁边便捷、速度快,整体美观,建成后的屋顶几乎不残留灰尘、雨、雪。

(作者单位:河北省质量技术监督局特检所)


《新型彩色金属屋顶槽板形状的研究》PDF原文截图


《新型彩色金属屋顶槽板形状的研究》门智峰新型彩色金属屋顶槽板形状的研究_1.jpg


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