沿海地区拱形屋面设计的四个注意点

一些图纸中会标注，拱形波纹钢屋盖结构需要具有专业资质的施工厂家二次深化图纸。

有时候杰达钢构施工的拱形屋面项目位于沿海地区，每年都有强台风和暴雨袭击。因此在设计中必须考虑风雨等活荷载引起的各种复杂的受力组合情况。通过归纳拱形波纹钢屋盖在这个项目上和其它项目上的应用经验，总结出在设计中要特别注意验算和处理好4个重要问题。

1、满足基础抗倾覆要求

拱形波纹钢屋盖的恒载在柱顶产生的水平推力和竖向压力两者大小差不多相等。基础的倾覆力矩是柱顶水平推力与柱顶至基底距离的乘积，基础抗倾覆力矩是竖向压力加上基础自重与基础重心至倾覆边缘距离的乘积。显然前者的距离一般比后者要大得多，故要使基础的抗倾覆力矩大于倾覆力矩，则必须取比较大和比较重的基础才能满足。而在常规的房屋基础设计中是很少会考虑基础的倾覆问题的。

为消除屋面拱顶的水平推力的作用，设计者常见的做法是在屋盖下部的柱顶设置水平拉索来抵消水平推力，然后就不再考虑基础倾覆问题了。这种做法在风压比较小的地区是可以的，但是在风压大的地区如湛江、茂名、海南、北海等地区，还须考虑风荷载作用来验算。因为由风荷载产生的吸力可能会大于屋顶自重，从而对柱顶产生与自重引起的水平推力反方向的力，而水平拉索是无法平衡这反方向的力的，所以同样要进行基础倾覆验算。

2、注意验算排架柱的变形

排架柱柱顶受有水平力，而拱形波纹钢屋盖对柱顶的约束很小，其在排架方向一般按悬臂柱来计算分析。悬臂柱在水平推力作用下的柱顶变形与高度的立方成正比，一个很小的力就可能产生很大的变形。也就是说，即使柱子配筋满足要求，但变形却会远远大于规范要求，这是常规设计不会重视的问题。如果按常规设计思路，只计算柱底各方向的弯矩和剪力大小并以此来控制柱的配筋的话，就会由于柱顶变形过大不能通过验收。特别是当设计者为加大使用净空充分利用拱顶上部空间而不在柱顶设拉索时，一般需要很大的柱截面来保证变形要求。

3、合理设计屋面天沟梁

支承拱形波纹钢屋盖的排架柱顶的天沟梁受力是很复杂的，竖向有自重和屋顶传来的竖向线性均布力，水平方向有屋顶传来的水平线性均布推力，还有天沟部分产生的扭矩作用。设计中应考虑各种受力组合，选择合适的截面，并满足相应的配筋要求。

4、正确设置采光带

拱形波纹钢屋盖与普通钢结构彩瓦屋面不同，它通过钢板折曲后所具有的刚度来实现结构的跨越，没有模条和钢架来支撑屋面的自重。因此，如果在屋面随意开设采光天窗和洞口，就会严重削弱屋面自身的刚度，就会造成结构自身失稳而坍塌。故正确做法可以是沿房屋的跨度方向设置通长采光带而不是采光口，采光带的两边与槽板的肋部连成整体，以利于防水。