图1 金属拱形波纹屋盖成型机组和直板、曲板成型

　　成型机组进场前必须具备“三通一平”的场地。机组进场后,确定成型机组及其附件的摆放位置。首先必须满足轧板要求，同时还应做到统筹兼顾，为后继轧板生产、材料运输、车辆进出以及屋盖单元板组吊装等创造便利条件，应避免或杜绝机组在生产过程中二次定位，影响生产效率。

　　主机定位和机组直板、曲板托架调整后，接通电源调试电机空试转动系统，并调整直板轧辊的间隙，确定轧制钢板得厚度，厚度可用塞尺来测量。

　　主机水平调整通过分设在成型机组四角的四台油压千斤顶调控，调控行程0～200mm。主机水平调整后，还应检查和调整入料口、入料口导板和切刀的运转是否正常，以确保屋盖板正常顺利地轧制。

　　1.2 直板的下料长度

　　屋盖直板的下料长度S与屋盖跨度L、拱矢高H和拱内半径R有关。直板轧制过程中，限位器自动控制，加工精度都较高。下料长度S公式如下：

　　常用的拱矢高(H)与跨度(L)一般取H=(1/5—1/2)L

　　1.3 屋盖曲板的轧制

　　屋盖曲板轧制主要是曲率控制问题。屋盖板曲率通过齿轮的咬合深度来控制。齿轮的咬合深度决定了屋盖板波纹的深度，也就决定了屋盖板的曲率。而拱内夹角的半角与屋盖板的曲率一致，拱内夹角的公式为：

　　曲板的波纹深度应均匀一致，波纹对结构受力性能的影响巨大，它使屋盖板的受力状态变得非常复杂。曲板轧制时应根拱内夹角的半角调整齿轮的咬合深度，直至符合屋盖板曲率的要求。轧制过程中，为了保证曲板的轧制质量，轧制的线速度宜控制在20m/min 左右。

　　1.4 屋盖板的咬合

　　轧制成型后的曲板称为单元板。我们常将3或5 榀单元板在地面组合，作为一个单位吊装，以加快施工速度和保证吊装安装工程质量。

　　单元板咬合封边时，先用大力钳临时固定，再用封边机咬合封边，两块板的内外翻边要咬合紧密。咬合封边时应专人把持，以免由于自重，平地时造成板倾斜，缝隙过大;高空作业时，则易造成封边不紧和脱扣;同时也易发生划伤彩色钢板的涂层，影响彩板的防腐能力。

　　2.屋盖板的吊装、就位和固定

　　金属拱形波纹屋盖属于超薄壁轻型钢结构，对初始缺陷非常敏感。如果在吊装、就位中，起吊形式或者吊点布置不当，单元板的受力状态不合理，则有可能导致屋盖曲板起吊过程中发生各种施工问题，例如：

　　⑴ 屋盖单元板的折屈或强度破坏;

　　⑵ 屋盖单元板变形过大，造成安装困难;

　　⑶ 吊装过程中由于施工方法不当等其他因素造成初始缺陷，将导致结构承载力低等，都会给屋盖结构的施工和使用埋下许多潜在的不安全因素。

　　2.1 单元板组在吊装过程中的受力分析模型

　　屋盖单元板在吊装过程中，单元板组在空中的受力模式如右图所示，我们可将单元板组看成简支曲梁进行受力分析。

波纹对于单元板组截面横方向的局部稳定性是有利的，单元板截面强度此时成为主要控制因素。

　　2.2 吊装工艺

　　吊具主要由吊杆、钢丝绳、卡具及连接件组成。起重设备的选择主要由吊装构件的尺寸和吊装高度控制。起吊过程中，屋盖单元板组由水平放置状态向垂直状态过渡，因此，单元板组的应力分布和变形是决定吊装成败的重要因素，同时又受到吊装形式、吊点位置的影响。屋盖单元板组的吊装形式通常有三种：两点、三点和四点起吊，如图4，为确保吊装安全，应选择适当的吊装形式。

　　为使单元板组在吊装过程中保持平衡，吊点应沿拱的轴线对称布置。工程中起吊的单元板组U 形板每组是5或7 榀;V 形3 或5 榀。这样既可以避免起吊过程中由于重力偏心使板倾斜，也方便现场施工操作。

　　2.3 金属拱形波纹屋盖单元板组的吊点布置

　　吊点位置决定着吊杆的有效长度，主要由下列几个方面的因素控制。

　　2.3.1 重力偏心

　　吊点布置时，应使两吊点的水平连接线位于单元板组重心的上方。一方面可以避免起吊时拱脚先离地，

另一方面也可以避免起吊后单元板组在空中绕吊点连线翻身。当拱矢高H=1/5 时，ywc=0.650L;

拱矢高H=1/4 时，ywc=0.534L。

　　重心处弦长，H=1/5 时为0.641L;H=1/4 时0.650L。当吊杆有效长度小于0.641 L 时，则可以

保证吊点水平连线位于单元板组的重心上方，单元板组就不会因重力偏心丧失平衡。

　　2.3.2 弯矩分布最小原则

　　重力偏心条件只是保证单元板组正常起吊的最基本要求，为了保证单元板组起吊过程中的安全合理，还应考虑单元板组所受弯矩的合理分布。当吊点位置由外向内移动时，单元板组的弯矩分布将如图6 所示发生变化。为防止单元板组由于弯矩过大而发生强度破坏或折屈破坏，吊点布置时应尽量使单元板组的弯矩分布趋于合理，即使板组的**正弯矩值和**负弯矩值相等或近似相等。如图6 由M1+M2=0 可得：

　　其中θ已知，我们可用数值解法求出，当吊点间距离 lab = 2 R sinθ1时，单元板组弯矩分布相对较为合理;

      此时，吊点位置在重心稍偏上处。当吊点位置内移时，弯矩值急剧增大。

      同理,我们也可以得出三个和四个吊点相对合理的位置。

　　2.3.3 单元板组起吊阶段的安全

　　起吊阶段是指单元板组从起吊开始到完全吊离地面的过程。这期间单元板组由水平状态向垂直状态过渡，受力和变形非常复杂，极易发生弯扭失稳破坏或造成初始缺陷。因此相邻吊点的水平距离不宜过大，吊点以偏上布置为宜。对于中大跨度的单元板组，吊点宜布置在S/3 附近。如条件许可，**能对单元板组施加向上的压力，以防板组破坏。

　　经过大量计算和施工经验，我们得出，两相邻吊点的水平距离不宜大于L/3，为防止中大跨度的单元板组起吊阶段发生破坏，宜优先选用三点或四点吊装，其受力和变形分析与两吊点同理。三种吊装形式的适用范围如表2 所列。

　　2.4 吊杆设计

　　吊杆是吊具的重要组成部件。若吊杆设计不合理，不仅会导致吊装工程的失败，而且有可能造成重大工程事故和人员伤亡。

　　吊杆设计主要有长度和截面设计两个关键要素，长度由吊点位置确定，截面设计的关键是要保证其足够的截面刚度，来控制吊杆的变形以及受力平面内外的稳定性。如图7，吊装过程中吊杆是典型的压弯构件，通常按照构造和变形控制要求设计。在保证刚度的前提下，为节省材料和减轻自重，吊杆宜设计成格式。

　　此外，吊点布置时，应将上吊点c、d 布置在下吊点a、b 的内侧，这样可使吊杆所受的弯矩分布趋于均匀合理。吊杆较长时，可在吊杆中部和求吊屋面单元板组之间加一根吊绳以减小吊杆中部的弯矩。

　　2.5 安装和固定

　　屋面单元板的安装和固定，**组单元板非常关键，它是后继单元班组安装的基准和校验参照。吊装就位时，应用经纬仪从不同方向校正其垂直度，用吊锤检验拱顶位置和矢高是否正确。检验合格后，两端拱脚以自攻螺钉与连接角钢固定，自攻螺钉的数目由计算确定，沿纵向均匀分布，每榀单元板每端U形截面不得少于2 枚，V形截面不得少于4 枚，螺钉间距及端距不少于6 倍螺钉直径。

　　后继单元板组的安装过程中，要保持用吊锤检验和校正各单元板组的垂直度、拱顶位置、屋脊线的平整度和与纵向轴线的平行。发现问题及时解决，避免误差积累，导致造成严重的工程质量问题和经济损失。

　　2.6 金属拱型波纹屋面山墙板的安装

　　屋面山墙根据设计一般采用屋面直板封堵，应当计算出每条山墙板的长度，放出大样，留出连接余量。与屋面曲板连接端，要用等离子切割机剪掉肋板，割出封舌。封舌与屋面曲板用拉铆钉连接;下端仍以自攻螺钉与连接角钢连接固定。山墙板安装完成后，应再在山墙外侧增加一到两榀单元板作为檐板。

　　3.屋盖工程其他问题的解决

　　3.1 拱脚节点的防腐和防水处理

　　金属拱型波纹屋面拱脚节点的防水一般由构造解决。防腐的处理可根据防腐的具体工艺要求

采取相应的防腐措施，如图8，就是一个通常要求下较为成功的范例。它采用了三层聚胺脂和两层

无纺布的作法，在拱脚处用细石膨胀混凝土填实后，仔细逐层刷涂。图示接点既可满足防水要求，

同时也具有一定的防腐作用。我们可以根据具体工程的防腐防水要求进行设计和施工。

　　3.2 采光问题采光带的设置和节点处理

　　金属拱形波纹屋面工程的采光可在侧墙或山墙上设窗。如仍不能够满足采光要求，也可根据业主或设计要求在屋面板上设置采光带或采光区。

　　根据现场施工的经验，拱型结构采光较好的施工方法是从跨度的两侧L/4处开始设置条板采光带。采光带两侧的拱形屋面板用连接件加固使之连接成整体，再选用采光板覆盖其上。采光板为双层结构，中空，透光率高，质量轻，有较大的跨越能力，耐久性较好，也便于维修和更换。这种采光做法既不损伤结构，同时又具有较好的采光性能，非常适合于中大跨度的金属拱形波纹屋面结构采光。采光板与屋面板的连接节点形式如图9 所示。

　　3.3 通风问题通风口(帽)的设置和节点处理

　　金属拱形波纹屋面工程的通风一般可以在侧墙设置排风扇，辅以门窗解决。若仍不能然满足或业主另有要求时，也可在屋面设置通风道或通风机。通风道根据流体力学原理和工程设计要求设置。通风机设置于屋面跨中。这样一方面可以快速高效地排换室内空气，一方面也有利于通风机安装平稳，减小噪声和屋面排水处理，同时还应注意到通风机安装位置周围的防渗和防漏，并对风机底座部位进行适当加固。为了保证屋面结构的整体性和安全，屋面开孔面积之和不应大于屋面总面积的1/20，且开孔应均匀分布。

　　3.4 保温问题保温材料的选择和施工工艺

　　金属拱形波纹屋面结构通常采用喷涂聚胺脂进行保温，保温材料的选择由设计确定。 聚胺脂，它的阻燃性好、自重轻、粘结力大、水性小、抗震性能好、耐用强度高、耐腐蚀，

保温隔热性能好，对拱型屋面结构的稳定性影响较小，聚胺脂保温隔热性能比较见图10。

　　3.5 避雷

　　当金属拱形波纹屋盖建筑物位于较空旷地带或屋盖下方贮储有易燃易爆物品时，应当按照《建筑防雷设计规范》GB50057 的规定设置避雷装置。

　　主要参考文献：

　　1、 高福聚. 金属拱形波纹屋面的受力机理、设计理论和结构可靠度分析. 天津大学学位论文. 1999

　　2、 中国建筑金属结构协会钢结构委员会. 压型钢板拱形屋盖结构暂行规定. 建筑结构. 1999(11)

　　3、 辽宁省地方标准. 压型钢板拱壳结构技术规程，DB21/1032-1999. 沈阳. 1999

　　4、 郭彦林，郑浩然. 彩色压型钢板波形拱壳结构的破坏机理――折曲屈曲破坏. 工程力学增刊. 1997