一、金属屋面系统基础知识
目前,在我国应用的压型金属板和其组成的围护系统也是多种多样的,以压型金属板为核心组成的建筑分割构造,主要分为屋面、墙面、楼层。金属屋面是采用以压型金属板为主要板材,通过紧固件等连接件、构配件、次结构与主结构连接,并结合保温、隔热、防水、防潮、隔汽、吸声、隔声材料等集成的功能构造层以满足建筑功能要求,将所受载荷与作用传递给主体结构的建筑屋面系统,包括单层金属屋面、集成金属屋面等。
(一)抗风揭检测必要性
随着我国大型公共建筑的迅速发展,对其空间结构和外观造型的要求不断提高,“大跨钢结构+金属屋面”的体系已逐渐成为机场航站楼、高铁站、影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂等大型公共建筑设计的首选方案。
长期以来,工程界将重点放在大跨钢结构上,相关成果也已纳入国家相关规范与规程, 工程设计人员能够较好的应用。然而,覆盖在大跨度钢结构表面的金属屋面,由于直接承受各类荷载作用,极易发生围护功能的丧失,严重影响机场航站楼等大跨度公共建筑的正常运营。工程实践表明,金属屋面的破坏是大型公用建筑最主要的破坏形式,近年来,类似工程事故层出不穷。
破坏案例:
北京邮电大学体育馆惨遭大风“掀顶” | 新安县体育中心综合馆屋面被掀翻 |
河南省某体育馆遭九级风破坏 | 某奥体中心屋面系统被破坏 |
上述事故除了国内关于金属围护系统的标准规范少、金属面板产品加工制作质量参差不齐、不重视金属围护系统的设计、施工、监管技术水平较低等原因外。一个很重要的原因, 就是工程参与各方对金属屋面的特性还是了解不多,此类屋面体系很难计算清楚,屋面系统的关键性能如涉及抗风揭安全性能只能通过试验验证进行确认。加之工程技术人员对需要验证的内容不清楚,金属屋面不同部位的构造不一样,需要分别验证,减少试验数量,可能导致项目金属屋面系统体系存在诸多不合理性,为屋面安全埋下隐患,事故就是惨痛的验证和教训。
(二)检测目的
金属屋面系统在我国发展已有 40 余年,尤其是近二十年,随着国家经济发展的需要,国内一些大型的公共建筑也开始大量采用金属屋面系统,像机场、火车站等。在金属屋面系统的广泛使用过程中,由于发展速度过快,而相应的标准和规范缺失,使得系统存在材料、设计、施工和管理等缺陷,金属屋面系统的抗风和节能性能差,在风雨作用下时常发生掀揭、渗漏等事故。很多出事故的项目都是一些大型的体育馆、机场、火车站等,这些作为地标式的建筑,在质量把关上应有足够的重视,但还是难逃事故的发生,使得社会各界对金属屋面系统的质量产生质疑,这将不利于行业的进步与发展。
随着金属屋面系统的发展,人们对于建筑的质量、可靠性要求更高。做实验的目的就是要验证屋面系统的抗风性能,检测出金属屋面的抗风荷载能力,验证系统的抗风性能,对建筑的可靠性提供依据,也对建筑的安全性提供保障。
因此,无论是新建、在建或已经建好的金属屋面建筑,都应该合理的进行抗风性能检测。
二、检测原理及检测依据
(三)风揭原理
风在建筑屋顶所引起的风吸力以及其脉动效应,连同风作用在柔性(大部分)屋面结构上引起的风振效应,常常使屋面局部(或表面装饰物)首先破坏,进而由于连锁效应致使整个屋面遭受连续破坏。
由于风压所引起的作用在屋面系统或屋面系统各构件上的力,风旋转通过建筑表面,引起屋面表面气压的下降(负压力);建筑中的空气将在屋面基层下方流动(正压力),此两种压力形成了使屋面系统向上的合压力。风揭也可能是由屋面边缘下方的风所引起的,它使屋面系统脱离基层。
试验过程中常见屋面破坏形式:
檩条弯曲破坏 | 防水卷材焊接钉撕脱 |
底层几字托自攻钉脱离 | 组合型支座断裂 |
屋面板与支座脱离 | 支座与屋面板脱离 |
(四)检测试验依据国内常用的有:
GB50205 -2020 《结构工程施工质量验收标准》;
GBT 51422-2021 建筑金属板围护系统检测鉴定及加固技术标准;
GBT 31543-2015 单层卷材屋面系统抗风揭试验方法;
GBT 34555-2017 建筑采光顶气密水密抗风压性能检测方法;
上述金属屋面检测技术标准主要涉及的检测类型为:动态抗风揭检测、静态抗风揭检测、水密性能检测、气密性能检测,我司详细检测能力参数表见附件 1。