(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210692818.9 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 北京继祥科技发展 有限公司 地址 100089 北京市海淀区中关村东路18 号1号楼8层B-902 (72)发明人 石岩　杨治国　杨丽曼　王一轩　 孙治博　许少峰　王娜　蔡茂林　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计 算方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种直立锁边金属屋面系统 传力路径的抗风计算方法及系统， 根据屋面系统 传力路径： 风荷载 ‑屋面板‑固定支座 ‑自攻螺钉 ‑ 檩条‑主体结构， 进行有关抗风的计算， 更加注重 对整个直立锁边金属屋面系统风荷载传递路径 中的各节 点的计算， 更加注重对重点易损部位固 定支座与檩条、 屋面板与固定支座的连接节点的 承受程度抗风能力计算， 根据每个环节的受力不 同进行计算， 提高整体直立锁边金属屋面系统的 抗风值计算准确度， 同时还针对自攻螺钉的理论 值与实际情况的差异， 引进修正值， 提高计算值 的实际效果。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115098913 A 2022.09.23 CN 115098913 A 1.一种直 立锁边金属屋面系统传力路径的抗 风计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 获取风荷载标准值， 根据风荷载标准值计算金属屋面系统的围护机构的风压 值， 并根据不同荷载情况计算金属屋面系统的屋面载荷值； 步骤2： 根据屋面载荷值计算多跨连续梁的屋面板抗 风值； 步骤3： 根据屋面载荷值计算固定支座受力强度； 步骤4： 采集若干自攻螺钉承载力实验值计算修正参数， 根据修正参数计算自攻螺钉抗 拉承载力； 步骤5： 根据所述屋面载荷值、 所述屋面板抗风值、 所述固定支座受力强度和所述自攻 螺钉抗拉承载力， 利用预设阈值条件综合分析获得 金属屋面系统抗 风等级。 2.根据权利要求1所述的直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法， 其特征在 于， 所述步骤1中根据荷载规范确定金属屋面系统的风荷载， 具体步骤 包括： 步骤11： 对金属屋面系统的围护结构进行风压计算公式为： Wk＝βgzμzμsω0 其中， Wk为风荷载标准值； βgz为高度处的阵风系数； μz为风压高度变化系数； μs为风荷载 局部体型系数； ω0为基本风压； 步骤12： 荷载情况包括永久荷载与风吸荷载组合， 以及永久荷载、 风荷载与活荷载组 合； 在永久荷载与风吸荷载作用下屋面载荷值 为： Wx1＝1.0*q*sinα Wy1＝1.0*q*cosα +1.4*Wk 其中， Wy1为风吸作用下沿屋面板法线方向荷载值； Wx1为风吸作用下沿屋面板方向荷载 值； q为永久荷载 标准值； α 为屋面板倾角； Wk为风荷载标准值； 在永久荷载， 风荷载以及活荷载作用下屋面载荷值 为： Wx2＝1.2*q*si nα +1.4*g*si nα Wy2＝1.2*q* cosα +1.4*g* cosα +1.4* 0.6*Wk 其中， Wy2为风压作用下沿屋面板法线方向荷载值； Wx2为风压作用下沿屋面板方向荷载 值； q为永久荷载 标准值； α 为屋面板倾角； Wk为风荷载标准值； g为活荷载 标准值。 3.根据权利要求1所述的直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法， 其特征在 于， 所述步骤2中所述屋面板抗 风值包括屋面板强度和屋面板刚度， 具体 计算过程 为： 步骤21： 屋面板强度通过屋面板截面抗弯承载力和屋面板腹板局部受压承载力表示， 计算公式表示 为： Mu＝We×f 其中， Mu为屋面板截面抗弯承载力； We为屋面板有效截面模量； Rw为屋面板腹板局部受 压承载力； α 为支座系数； t为屋面板厚度； f为压型金属板材料的抗压强度值； E为压型金属 板材料的弹性模量； lc为支座处支撑 长度； θ 为屋面板腹板倾角； 步骤22： 表示屋面板刚度的屋面板跨中最大挠度计算公式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115098913 A 2其中， v为屋面板跨中最大挠度； w为屋面板法线方向荷载标准值； L为固定支座间距； E 为压型金属板材 料的弹性模量； I 为屋面板截面惯性矩。 4.根据权利要求1所述的直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法， 其特征在 于， 所述步骤3中固定支座受力强度包括固定支 座所受拉力和固定支 座所受压力， 具体计算 过程为： R1＝Wy1LB 其中， R1为固定支座所受拉力； Wy1为风吸作用下屋面板法线方向荷载值； L为固定支座 间距； B为屋面板 宽度； Ra＝Wy2LB 其中， Ra为固定支座所受压力； Wy2为风压作用下屋面板法线方向荷载值； L为固定支座 间距； B为屋面板 宽度。 5.根据权利要求1所述的直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法， 其特征在 于， 所述步骤4中修 正参数的计算过程 为： 步骤41： 采集自攻螺钉的钉杆的圆柱状螺纹部分钻入基材中的深度、 自攻螺钉直径、 基 材的抗拉强度值和承载力测试值； 步骤42： 计算钉杆的圆柱状螺纹部分钻入基材中的深度、 自攻螺钉直径、 基材的抗拉强 度值的乘积与所述承载力测试值的比值 步骤43： 计算比值 的平均值u及标准差σ； 步骤44： 根据平均值u及标准差σ 计算 修正参数： 6.根据权利要求5所述的直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法， 其特征在 于， 计算攻螺钉抗拉承载力公式为： 其中， 为单个自攻螺钉抗拉承载力值； tc为钉杆的圆柱状螺纹部分钻入基材中的深 度； d为自攻螺钉直径； F为基材的抗拉强度值； 为修正参数。 7.一种根据权利要求1 ‑6所述的直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算方法的抗 风计算系统， 其特 征在于， 包括数据采集模块和数据处 理终端； 所述数据采集模块采集风荷载数据、 屋面板相关数据、 固定支座相关数据、 自攻螺钉相 关数据和基材抗拉强度， 并将采集的数据传输 至所述数据处 理终端； 所述数据处理终端根据采集数据按照传力路径对金属屋面系统进行抗风计算， 输出金 属屋面系统抗 风等级。 8.根据权利要求7所述的直立锁边金属屋面系统传力路径的抗风计算系统， 其特征在 于， 所述数据处理终端包括风荷载计算模块、 屋面板抗风计算模块、 固定支座受力计算模 块、 自攻螺钉抗拉计算模块和综合分析模块； 所述风荷载计算模块接收所述风荷载数据和所述屋面板相关数据， 计算风荷载计算金 属屋面系统的围护机构的风压值， 以及根据不同荷载情况计算金属屋面系统的屋面载荷权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115098913 A 3