我們宣傳裏經常會提到，輕鋼別墅抗颱風，近年來極端氣候頻繁發生，房屋被大風破壞、摧垮的案例數不勝數，而輕鋼結構就真的沒有一處受到影響嗎？特別是跨度大、自重輕的輕鋼結構和空間鋼結構建築該如何應對？‍

成功是由無數次失敗這個“母親”孕育出來的

下面詳細介紹2016年第14號颱風“莫蘭蒂”，侵襲某在建輕鋼廠房的案例。試圖通過災害分析，從設計和施工兩方面提出防禦颱風的對策。

項目概況

本案例位於廈門市，距海邊約15公里。工程包括3棟工業廠房、辦公樓及配套用房等，廠房爲單層輕型鋼結構，辦公樓及配套用房爲鋼筋混凝土結構。

3棟廠房的平面尺寸分別爲300mx190m、320mx150m、120mx65m。屋面檁條爲Z型冷彎薄壁型鋼，屋面採用單層彩板+保溫棉；牆梁爲C型冷彎薄壁型鋼，牆面採用內外層彩板+保溫棉。

當地的設計基本風壓爲0.80 kN/㎡。受災時工程尚未完工，廠房主鋼架、屋面板、牆梁安裝完畢，但是僅安裝了少量的牆面內板，外牆板均未施工。

輕鋼房屋破壞情況

颱風“莫蘭蒂”於2016年9月15日凌晨3點在廈門市沿海登陸。登陸時強颱風級別爲15級（48米/秒）。此次颱風爲當年最強颱風，建國以來歷史第2強。本項目受颱風直面襲擊，現場一片狼藉，損失較重。

颱風過後，對現場進行勘查發現：廠房主體鋼架及基礎完好；圍護系統中屋面破壞嚴重，而牆面圍護破壞較小。在有混凝土附屬房屋遮擋處，以及背風面，風速降低，屋面的破壞明顯減輕。

從屋面板的損壞部位來看，損壞多發生屋面邊緣、屋脊等部位，破壞形式是彩板變形、被掀起、在支座節點處破損脫離。

屋面板的破壞形式有以下幾種：

彩鋼板脫離支座被掀起

屋脊屋面彩板大面積被颱風掀起吹走

高跨範圍的屋面彩板全部掀起破壞

局部一條屋面彩板條狀撕開，保溫岩棉外露

屋面彩板起鼓、咬口接縫鬆動，保溫岩棉外露

屋脊蓋板被風掀起

屋面彩板被外物刮破、致損

在廠房屋檐、屋脊、屋面角部等邊緣區域屋面板破壞最嚴重。彩板支座被拉變形破壞、支座鉚釘被拔出或拉斷，甚至整片屋面板脫離結構檁條。屋面板邊緣帶先發生局部破壞，然後引發更大面積的損壞。

被掀起的屋面板堆積於屋面上

破壞原因分析

以下從設計和施工現場情況兩方面，分析此次風致損失的原因。

1.工程設計方面:

1.1 在屋檐、屋脊、屋面角部等邊緣帶，風荷載體型係數比較大，設計需對檁條間距和固定點加密。勘查中發現，現場大面積掀起破壞區域，在屋面邊區及角部的彩板與結構檁條的支座間距與中間區相同，未進行加密，是抗風的薄弱部位。

1.2 屋面彩板與結構檁條的連接需進行加強。在強風下，只要有一個屋面板連接支座脫離檁條，其相鄰的支座受力必然增大，導致支座被連續被拉拔破壞（或者彩板脫離支座），進而導致破壞範圍擴大。

1.3 當屋面板採用自攻螺釘與檁條連接，在風吸力作用下，屋面板由周邊支承變爲點支承，應驗算自攻螺釘的抗拔承載力。

當屋面板採用鎖邊咬合連接，則應保證支座的剛度和強度，計算支座與檁條連接的自攻螺釘抗拔承載力。

2.現場施工方面的原因

2.1 未根據項目特點進行防颱風施工組織。2016年臺風“莫蘭蒂”登陸廈門，適逢天文大潮期，大風、暴雨和風暴潮三碰頭。風來臨時，本項目屋面板全部鋪設完畢，但是局部外牆內板和內隔牆尚未安裝。

結構設計時按封閉式房屋考慮，而現場形成了部分封閉式房屋或開敞式房屋，風荷載作用的體型係數相差很大。對於有三面牆體與屋面形成了兜風的“袋口”形房屋，根據《荷載規範》單面開敞式雙坡屋面開口迎風屋面體型係數高達-1.3，遠大於封閉式房屋。施工過程中房屋體型的變化，是風致損失不可忽視的因素。對於可能受颱風影響的項目，施工組織設計時應綜合考慮施工順序。

本案例的場地南面臨海，如果考慮主鋼架的有利遮擋作用，先施工最北側廠房圍護結構。圍護結構先施工屋面板，再施工迎風面牆板→側面牆板→背風面牆板，避免形成“大袋口”形兜風房屋，使施工中的房屋一直保持有利的抗風體型。

2.2 屋面板的直立鎖邊施工質量不到位：

屋面板直立鎖邊支座

屋面板採用支座+360°直立鎖邊形式，安裝需專用電動鎖邊機，而且一定要鎖勻、鎖牢，密封膠要充滿密實。咬合不均、咬合不完全等施工質量缺陷，將大幅降低連接強度。在大型空間結構屋面系統中，也可以採用抗風夾加強屋面板抗風揭能力。

抗風夾加強屋面板抗風揭能力

2.3 屋面板T型支座的施工質量不到位。連接螺栓配置不足，或者未完全緊固，導致支座底板與檁條沒有完全貼合，連接承載力低。在強風吸力作用下，支座從檁條上拔出，造成整塊屋面板的掀起破壞。

2.4 檐溝、屋脊蓋板、側牆女兒牆蓋板等部位的構造不合理、連接強度不足，造成屋面局部破壞。

防禦颱風災害的工程對策

a. 重視圍護系統的設計。輕鋼房屋的主剛架、檁條、牆梁按照現行規範設計，破壞現象很少。大風造成的破壞主要集中在二次結構、圍護系統和附屬結構上，需加強連接的強度和構造。

b. 重視施工質量。做好屋面彩板鎖縫、連接支座、拉鉚釘等的施工質量控制。

c. 重視颱風區的輕鋼房屋施工組織設計。制定抗風施工組織方案，使施工中的輕鋼房屋保持有利的抗風體型，儘可能減小風災損失。

參考資料：

金玉芬, 楊慶山, 李啓. 輕鋼房屋圍護結構的颱風災害調查與分析[J]. 建築結構學報,2010.

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