AMS钢结构厂房位于珠海市斗门区斗门镇,为两栋单层的门式刚架结构厂房,其中C栋厂房已经投入使用,D栋厂房正在施工中,门窗未安装。经实地测量,结构纵向长度为94.5 m(6.3 m×15)、横向宽度为48.9 m(16.3 m×3),三跨双坡结构,檐口高度8 m,屋面采用带保温的复合压型钢板。根据DBJ 15-101-2014设计基本风压为0.80 kPa,地面粗糙度为B类。“天鸽”强台风过境,导致柱间支撑少数拉断,建筑屋面板等围护结构缺损面积超过50%,风灾破坏等级为严重破坏,其破坏特征是:
(1)承重结构:D栋厂房、C栋厂房承重结构基本完好,屋面水平支撑基本完好,见图3.2.1-1。D栋厂房柱间支撑为φ20 mm圆钢,强度不足导致柱间支撑有拉断现象,见图3.2.1-2。
(2)D栋厂房的围护结构及支承构件:由于处于施工阶段,部分门窗未安装,难以形成封闭空间,属于多面墙有主导洞口、大面积开窗情况,设计时工况估计未考虑施工工况。大量的风直接灌入室内,风致内压瞬间增大,风致内压和外风压产生荷载效应叠加,局部屋面压型钢板的咬合型钢板连接破坏而导致整个屋面的整体抗风性能降低,加大了屋面负风压进而导致屋面板大面积损坏。檩条与H型刚架斜梁连接基本保持完好,屋面围护结构破损达到80%,破坏严重。屋面系统除了受脉动风压跟脉动风速有关外,还和流动分离、再附、旋涡脱落等复杂流动现象有关,厂房的雨篷、角部属于高风压区,比其他部位破坏严重,见图3.2.1-3。《建筑结构荷载规范:GB 50009—2012》[2]要求封闭式矩形平面房屋的墙面迎风面局部体型系数为取1.0,《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范:GB 51022—2015》[3](以下简称“门规”)要求封闭式房屋墙面迎风面局部体型系数取0.26,结构计算时如仅按门规计算,会导致局部体型系数过小。规范对墙体压型钢板的要求不详细,板的跨度、板的厚度对抗风承载力的影响强于材料强度因素的影响。D栋厂房对压型钢板的厚度、波峰高度仅仅根据构造要求选择,刚度不足,导致压型钢板弯曲破坏。外纵墙檩条之间的压型钢板迎风面正风压弯曲破坏,见图3.2.1-4。厂房的女儿墙属于风敏感区,且设计高度达3.5 m,倾覆破坏,见图3.2.1-5。屋面压型钢板与檩条连接处破坏,屋面檩条及固定支座没有拉断,但出现压型钢板拉穿破坏,见图3.2.1-6。对于强台风地区的围护结构设计,应根据施工阶段对风荷载体型系数和结构内表面风荷载体型系数进行调整,考虑设置建筑物表面破坏性开孔进行计算。
(3)C栋厂房的围护结构及支承构件:C栋厂房已经投入使用,属于封闭状态,C栋厂房比D栋厂房破坏较轻。檩条与H型刚架斜梁连接基本保持完好,屋面围护结构破损达到50%,破坏严重,见图3.2.1-7。C栋厂房角部属于高风压区,角部来流产生分离,负风压体型系数大,破坏严重,见图3.2.1-8。厂房屋面压型钢板长方向搭接风揭破坏较多,见图3.2.1-9。铝合金窗与外墙连接破坏,小量的风直接灌入室内,风致内压有增大,风致内压和外风压产生荷载效应叠加,多数非承重构件及附属构件损坏,见图3.2.1-10。钢结构女儿墙比较薄弱,设计高度达3.5 m,尤其角部位的风荷载体型系数大,破坏严重,见图3.2.1-8、图3.2.1-11。很多设计人员未重视女儿墙风荷载计算,考虑是围护结构,仅仅靠手算,没有考虑到风荷载体型系数增大,且立杆截面过小,最终导致弯曲破坏。厂房端区属于风荷载敏感区,负风压大,但是设计时并没有采取减小檩条间距等加强措施,压型钢板端区屋面破坏严重,见图3.2.1-12。
图3.2.1-1 D栋厂 房承重结构基本完好,但屋面围护结构破损达到80%
图3.2.1-2 D栋厂房柱间支撑拉断
图3.2.1-3 D栋厂房雨篷破坏
图3.2.1-4 D栋厂房外墙压型钢板弯曲破坏
图3.2.1-5 D栋厂房女儿墙倾覆破坏
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图3.2.1-6 D栋厂房屋面压型钢板拉穿破坏
图3.2.2-7 C栋厂房屋面围护结构破损达到50%
图3.2.2-8 C栋厂房角部破坏严重
图3.2.2-9 C栋厂房屋面压型钢板长方向搭接风揭破坏
图3.2.1-10 C栋厂房外墙破坏,铝合金窗与外墙连接破坏,女儿墙弯曲
图3.2.1-11 C栋厂房女儿墙3.5m高,弯曲破坏
图3.2.1-12 C栋厂房端区破坏
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