金属屋面系统由于能灵活地适应不规则复杂造型的建筑,被越来越广泛地作为大跨度结构的外围护系统。其中以直立锁边金属屋面系统的应用最为广泛,但在施工和使用过程中仍面临温度效应、风揭失效、屋面渗漏、火灾隐患等问题需要解决。目前国内外学者针对风揭失效、屋面渗漏、火灾隐患等问题进行了较为全面的研究,但对温度效应问题的研究相对较少,且在进行金属屋面设计时普遍不考虑温度应力对屋面系统各构件力学性能的影响,对结构温度效应的分析基本都是定性分析或简单的定量分析计算,结构设计往往不够经济合理,缺乏温度效应准确的定量计算。本课题项目采用0.5mm厚连续焊接不锈钢金属屋面系统,屋面板材料选用耐久性能较好的超纯铁素体不锈钢TTS445J2,屋面板连接形式采用全焊接。该系统作为大跨度建筑物的外围护结构,长期受到太阳辐射和外界环境温度等因素的影响,由此产生温度变形。当温度状态发生改变时,金属屋面板由于受到固定支座等其它约束的作用,变形将受到限制,由此在结构内部产生温度应力。因此有必要对连续焊接不锈钢金属屋面系统的温度效应问题展开研究,本文主要研究工作如下:(1)论述了国内金属屋面系统的应用现状、存在问题及发展方向,探讨了国内外关于大跨度钢结构温度效应分析的研究现状。(2)介绍了工程结构中温度作用的种类和特点;阐述了温度场分析和温度应力分析的基本理论;针对所研究结构的温度效应问题提出了四条基本假定。(3)针对不锈钢屋面板母材进行了材料力学性能试验,试验研究结果表明:不锈钢材料在拉伸过程中不存在屈服阶段,材性试件拉断后的破坏形态为断口位置处呈现约45°方向剪切型破坏。(4)以青岛胶东国际机场航站楼F区大厅连续焊接不锈钢金属屋面系统为研究对象,对其子结构模型试件进行9次高、低温循环试验。试验研究结果表明不锈钢屋面板未产生明显变形,不锈钢固定支座与下部构造之间以及各层钢板之间均未出现自攻螺钉的松脱现象。同时对不锈钢屋面板、固定支座进行了应力实测以及对屋面板的表面位移增量实测,结果表明随着温度循环次数的递增,不同循环下相同加载温度点的实测值数据波动性较小,表现为较为稳定的趋势,试件耐候性能良好。(5)基于ABAQUS/Standard模块建立连续焊接不锈钢金属屋面系统模型试验的有限元模型,分析了该系统多种部件的变形与受力性能,通过数值模拟结果与试验结果的对比,验证了有限元模型的正确性和适应性。(6)依据屋面系统的原始标准构造设计,基于尺寸简化后的连续焊接不锈钢金属屋面系统模型试件。采用相同的有限元建模方法,分别研究不锈钢屋面板厚度、焊缝宽度两种参数对屋面系统模型试件温度效应的影响。