新《采光顶与金属屋面技术规程》掌握要点

新《采光顶与金属屋面技术规程》掌握要点周佩杰JGJ255-2012《采光顶与金属屋面技术规程》已于2012年10月1日开始执行，对规此范理解和掌握的要点是：1本标准的适用范围1.1面板为玻璃、聚碳酸酯板等材料的采光顶1.2金属平板屋面和金属压型板屋面通常压型板金属屋面可以分为四类：直立锁边屋面系统、直立卷边屋面系统、转角立边双咬合屋面系统和古典式扣盖屋面系统。1.3屋顶太阳能光伏系统2设置三条强制性条文2.1针对保温和隔热材料提出“采光顶与金属屋面工程的隔热、保温材料，应采用不燃性或难燃性材料。”，要求使用岩棉、矿渣棉、玻璃棉以及防火板等，其燃烧性能不应低于B1级。2.2针对光伏组件，提出“光伏组件应具有带电警告标识及相应的电气安全防护措施，在人员有可能接触或接近光伏系统的位置，应设置防触电警示标识。”。2.3针对采光顶和金属屋面热工性能，提出“有热工性能要求时，公共建筑金属屋面的传热系数和采光顶的传热系数、遮阳系数应符合下表的规定：居住建筑金属屋面的传热系数应符合下表的规定”。区域传热系数[W/（㎡.K）]3层及3层以下3层以上体型系数≤0.4体型系数＞0.4D＜2.5D≥2.5D≤2.5D＞2.5D≤2.5D＞2.5严寒地区A区0.200.25------------严寒地区B区0.250.30------------严寒地区C区0.300.40------------寒冷地区A区寒冷地区B区0.350.45------------------------夏热冬冷----≤0.8≤1.0≤0.5≤0.6----夏热冬暖------------≤0.5≤1.03.采光顶与金属屋面建筑要求及测试要求3.1采光顶、金属屋面性能确定与建筑幕墙相近，采光顶与金属屋面的物理性能包括承载力（荷载组合）、水密性能、气密性能、热工性能、空气声隔声性能、光学性能和光伏系统各项性能。该规程对采光顶与金属屋面的性能指标的确定方法作出了具体的规定。但需要注意以下几个方面：围护结构区域传热系数[W/（㎡.K）]遮阳系数SC体型系数≤0.30.3≤体型系数≤0.4公共建筑金属屋面严寒地区A区≤0.35≤0.30--严寒地区B区≤0.45≤0.35--寒冷地区≤0.55≤0.45--夏热冬冷≤0.7--夏热冬暖≤0.9--采光顶严寒地区A区≤2.5--严寒地区B区≤2.6--寒冷地区≤2.7≤0.50夏热冬冷≤3.0≤0.40夏热冬暖≤3.5≤0.35围护结构区域传热系数[W/（㎡.K）]3层及3层以下3层以上体型系数≤0.4体型系数＞0.4热惰性系数D≤2.5D＞2.5D≤2.5D＞2.5D＜2.5D2.5居住建筑金属屋面严寒地区A区0.200.25------------严寒地区B区0.250.30------------严寒地区C区0.300.40------------寒冷地区A区寒冷地区B区0.350.45------------夏热冬冷----≤0.8≤1.0≤0.5≤0.6----夏热冬暖------------≤0.5≤1.0区域传热系数[W/（㎡.K）]3层及3层以下3层以上体型系数≤0.4体型系数＞0.4D＜2.5D≥2.5D≤2.5D＞2.5D≤2.5D＞2.5严寒地区A区0.200.25------------严寒地区B区0.250.30------------严寒地区C区0.300.40------------寒冷地区A区寒冷地区B区0.350.45------------------------夏热冬冷----≤0.8≤1.0≤0.5≤0.6----夏热冬暖------------≤0.5≤1.03.1.1抗风压改用“承载力”，其指标确定应符合下面的规定：1）采光顶、金属屋面的所受荷载与作用应符合该规程第5.3和5.4节的相关规定。2）在自重作用下，面板支承构件的挠度宜小于其跨距的1/500，玻璃面板挠度不超过长边1/120。3）采光顶与金属屋面支承构件、面板的挠度应符合下表的规定。注：悬臂构件的跨距L可取其悬挑长度的2倍3.1.2采光顶和金属屋面风荷载应按下列规定确定：1）面板、直接连接面板的屋面支承构件的风荷载标准值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定计算确定。2）跨度大、形状或风荷载环境复杂的采光顶、金属屋面，宜通过风洞试验确定风荷载。3）风荷载负压标准值不应小于1.0kN/m2，正压标准值不应小于0.5kN/m2。3.1.3采光顶和金属屋面的雪荷载、施工检修荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。3.1.4雨水荷载可按该规程第4.3.3条规定的最大雨量扣除排水量后确定。重要建筑宜按排水系统出现障碍时的最不利情况进行设计。3.1.5采光顶玻璃活荷载应符合现行行业标准《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113的规定，金属屋面应能在300mm×300mm的区域内承受1.0kN的活荷载，并不得出现任何缝隙、永久屈曲变形等破坏现象。3.1.6作用在倾斜面板上的作用，应分解成垂直于面板和平行于面板的分量，并应按分量的方向分别进行作用或作用效应组合。3.1.7采光顶与金属屋面气密性、水密性、热工性能、空气声隔声性能、光学性能等确定方法与建筑幕墙基本一致。3.2采光顶与金属屋面的试验方法采用两个附录对采光顶、金属屋面的物理性能检测方法进行了规定。3.2.1金属屋面“三性”试验，采用抗风压性能模拟荷载组合，试验样品按实际安装角度进行试验，其设备应具有以下组成部分：压力箱体、风压提供装置、淋水装置、压力测量装置、空气流量测量装置和位移测量装置，这些设备和装置能够满足面板、檩条安装、位移测量等需要，测试精度达到现行国家标准《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227的要求。2.2.2金属屋面抗风掀试验方法抗风掀性能是金属屋面抵抗由于风荷载产生的向上作用的能力。该规程等效采用美国标准UL580《TestsforUpliftResistanceofRoofAssemblies》。测试设备由两部分组成：上部压力箱和底部压力箱，中间部位安装金属屋面试件，其中上部压力箱采用波动加压，下部箱体为正压腔体。金属屋面性能分级与UL580基本相同。4.关于结构设计的基本规定和构造方面的规定4.1结构设计基本规定1）荷载先进行组合，然后进行应力计算，还是先计算各类荷载的应力，然后进行应力组合，这个问题在现行国家标准GB50009《建筑结构荷载规范》中没有明确，当作用和作用效应为线性关系时，二者的计算结果相同，但考虑材料非线性和几何非线性后，其计算结果将有所不同。该规程采用GB50009的方法，支撑构件或面板最大相对挠度（L为跨距）支撑构件单根金属构件铝合金型材L/180钢型材L/250玻璃面板（包括光伏玻璃）简支矩形短边/60简支三角形长边对应的高/60点支承矩形长边支承点跨距/60点支承三角形长边对应的高/60独立安装的光伏玻璃简支矩形短边/40点支承矩形长边/40金属面板金属压型板铝合金板L/180钢板，厚度≤1/20L/250钢板，厚度＞1/20L/200金属平板L/60金属平板中肋L/120不出统一的组合公式，由使用者根据工程的实际情况和经验自行决定。2）承载力计算采用荷载设计值进行组合，挠度计算时采用荷载标准值进行组合。3）玻璃弯曲强度判据。为确保采光顶玻璃使用的安全性，玻璃的强度判据取为立面玻璃强度的50%，不再区分长期荷载或其它荷载。4）平行于玻璃面板分量的考虑。荷载或作用按屋面或采光顶角度进行分解，垂直与面板的分量产生弯曲作用，进行组合，平行于面板方向的分量将不考虑。5）在三角形面板承载能力计算中，以不同的边为计算特征长度，会出现三组不同的X，Y方向的弯曲应力，为此规定以长边为计算特征长度的一组为准，并按相关的规定进行判定。4.2构造方面的规定1）为控制采光顶玻璃向大尺寸发展的趋势，确保采光顶的安全性，该规程规定玻璃面板面积不宜大于2.5m2，长边边长不宜大于2m。2）排水坡度应根据工程实际情况确定，采光顶、金属平板屋面和直立锁边金属屋面坡度不应小于3%。这条规定与2011年颁布执行的国家标准GB50693《坡屋面工程技术规范》规定的5%不同。主要原因是该规程所涉及的金属平板屋面和压型板金属屋面具有较强的排水能力，排水坡度3%能够保证顺利排水。5.玻璃及金属面板结构设计5.1弹性薄板的设计计算5.1.1应力与挠度的计算公式表达形式与建筑幕墙的计算公式保持一致，5.1.2规则面板的计算模型，除常规四边简支、四点支模型外，不定期提供了任意三角形、四孔点支四边型的计算模型。5.1.3关于弯矩系数和挠度系数的说明任意三角形薄板、点支承矩形板、等腰梯形板的经典数值解法具有局限性，目前仅能就比较规则的板进行求解，不能满足工程设计的需要。采用近似方法依目前的计算手段其精度完全能够满足工程要求。大量有限元计算结果表明：挠度系数、弯矩系数与板的实际尺寸、厚度、荷载集度等没有关系.因此三角形面板可以通过宽高比ar(0.5～2.0)、顶点偏移比r(0～0.5)等与形状有关的参数进行建模，通过有限元计算得到精度很高的近似解，完全可以满足一般采光顶工程的需要，并可归纳为统一的计算表格。计算表中所给数值满足要求时可以进行内插和外插，计算精度能够满足工程应用要求。大挠度理论边界条件要求较高，玻璃安装无法形成其要求的薄膜应力场，但近些年的工程实践和幕墙检测经验证明，可以采用适当折减的方法进行修正，避免造成材料的浪费。该规程挠度系数和弯矩系数采用相同的折减数值。5.1.4关于玻璃强度与玻璃幕墙不同，采光顶玻璃的强度设计值fg和fg2（N/㎡）按下表进行设计种类厚度（mm）中部强度，fg边缘强度端面强度，fg2平板玻璃5~1297615~19765≥20654半钢化玻璃5~1228222015~19241917≥20201614钢化玻璃5~1242343015~19362926≥203024215.2金属面板的设计铝合金面板的设计计算采用现行国家标准GB50429《铝合金结构技术规范》的规定进行；钢面板的设计计算按现行国家标准GB50018《冷弯薄壁型钢结构技术规范》规定进行。6.结构胶的计算隐框玻璃面板与副框间硅酮结构密封胶的粘结宽度应根据玻璃面板的厚度、规格等因素综合考虑，具体方法是：