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拱形波紋鋼屋蓋結構的特點

拱形波紋鋼屋蓋結構在國外已有一百多年的應用歷史，我國自90年代初開始應用。

由于其具有用料省、施工速度快、跨越能力大、防水性能好、造價低等優(yōu)點，很適合我國國情，因此在短短十余年間，這種結構在我國已完成了從無到有，到大量應用的發(fā)展歷程。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)已有這種結構的施工單位100多家，已完成建筑面積400多萬平方米。

與這種結構發(fā)展形勢很不協(xié)調(diào)的是對這種結構的技術管理滯后，長期以來，世界上尚無這種結構明確的設計方法，更沒有可供操作使用的專用技術標準。在我國，這種結構對大多數(shù)工程技術人員及管理人員來說都是全新的，再加上缺乏規(guī)程等技術支持，因此在過去的推廣應用過程中暴露出了很多問題：設計無章可循，結構參數(shù)由施工單位根據(jù)經(jīng)驗確定，使得工程安全性難以保證；工程驗收無據(jù)可依，全憑施工單位提供的技術資料，使得工程質(zhì)量難以保證。從1997年至今，國內(nèi)已發(fā)生了多起屋蓋坍塌的惡性工程事故，不僅造成了巨大的財產(chǎn)損失，而且妨礙了這種結構的推廣普及。

為了規(guī)范拱形波紋鋼屋蓋結構的建筑市場，確保這種結構的健康發(fā)展，1998年9月中國工程建設標準化協(xié)會下達了協(xié)會標準《金屬拱形波紋屋蓋結構技術規(guī)程》的編制計劃。在協(xié)會輕型鋼結構委員會CECS/TC28主持下，經(jīng)主編單位天津大學和各參編單位近5年的辛勤工作，很終完成了編制任務。規(guī)程于2004年12月批準，于2005年2月1日開始實施，編號為CECS167：2004。

《拱形波紋鋼屋蓋結構技術規(guī)程》CECS167：2004(以下簡稱《規(guī)程》）是世界上第一本拱形波紋鋼屋蓋結構的專用規(guī)程。該規(guī)程在吸收國內(nèi)外有關科研成果、總結成熟的實踐和使用經(jīng)驗的基礎上，不僅規(guī)定了拱形波紋鋼屋蓋結構的材料、制作、安裝及使用等技術要求，而且提出了一套切實可行的結構設計方法。為更好地理解和應用《規(guī)程》，本文將從材料、結構設計方法、工程質(zhì)量控制等方面介紹《規(guī)程》的主要特點。

我國的拱形波紋鋼屋蓋結構是從國外引進的，這種結構在國外沒有統(tǒng)一的名稱。各種英文名稱側重點不同，都有偏駁之處，直譯成中文后也形成了多種叫法：“金屬拱形波紋屋蓋”、“壓型鋼板拱”、“冷彎褶皺薄壁拱殼”等。本規(guī)程中定名為“拱形波紋鋼屋蓋結構”。隨著《規(guī)程》的頒布實施將在國內(nèi)統(tǒng)一對結構的叫法，這對規(guī)范市場很有意義。

另外，根據(jù)構件橫截面的形狀，市場上又將這種結構劃分為不同類型。目前國內(nèi)外廣泛采用的板型是美國MIC公司開發(fā)的MIC-X系列，主要有MIC-120型、MIC-160型和MIC-240型；北京銀河金屬結構工程有限責任公司開發(fā)的MMR-118、MMR-178、MMR-238型，以及武漢鋼鐵集團開發(fā)的W666型、營口三星公司的W760型等板型。上述板型的命名規(guī)則很不統(tǒng)一，難以為設計人員理解和選用，因此《規(guī)程》根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標準《城鎮(zhèn)建設和建筑工業(yè)產(chǎn)品型號編制規(guī)則》的規(guī)定，將這種結構的板型統(tǒng)一命名為YJxxxx型和YTxxxx型，YJ和YT為產(chǎn)品的名稱代號，其中Y表示壓型單元板、J表示矩形槽截面、T表示梯形槽截面，名稱中的xxxx代表四位數(shù)字，前兩位數(shù)代表單元板的上槽口寬度，后兩位數(shù)代表槽深。如YT6118表示上槽口寬61cm、槽深18cm的梯形槽壓型單元板，該板型與目前市場上的MIC-240和MMR-238板型相當。

按照《規(guī)程》術語規(guī)定，拱形波紋鋼屋蓋結構是用專門的成型機組將彩涂鋼板壓制成具有褶皺波紋的弧形鋼槽板，經(jīng)鎖縫連接并安裝就位而形成的屋蓋結構。受構件成型工藝及機械加工能力的限制，這種結構的截面形式單一，所用鋼板的厚度也不能根據(jù)需要而隨意加大。理論分析和工程實踐表明，對于目前國內(nèi)常用的幾種板型，在加工能力許可的鋼板厚度范圍內(nèi)，在跨度較大時結構承載力（尤其是半跨荷載作用下）比較低。因此，本《規(guī)程》規(guī)定這種結構適宜的跨度

為30m以下。另外，現(xiàn)行《建筑結構荷載規(guī)范》沒有給出開敞式拱形屋蓋的風荷載體型系數(shù)，所以開敞式建筑中的拱形波紋鋼屋蓋結構不在本《規(guī)程》的適用范圍之內(nèi)。

由于拱形波紋鋼屋蓋結構是一種薄壁鋼結構，對集中荷載、動荷載反應敏感，對使用環(huán)境等也有特殊要求，所以本《規(guī)程》不適用于強腐蝕、相對濕度長期較高和高溫等環(huán)境中的建筑，以及直接承受動力作用的建筑。