钢丝网架瓦形保温屋面板及其抗弯性能研究

孙诗兵，李大运，吕 锋，王万甫，田英良，金晓冬，王英顺，王书元，辛柱宾，姜立松

(1.北京工业大学材料与制造学部，北京 100124；2.山东龙新建设集团，龙口 265700)

0 引 言

传统坡屋面系统具有一定的保温、隔热、防水功能，不同特色瓦形的坡屋面赋予乡村特有的建筑风格。但传统坡屋面系统构造复杂，施工劳动强度高，要求工匠技术高，保温效果不能达到现有的农村建筑节能要求[1]。因此，开发一种具有传统瓦形的装配式保温坡屋面系统十分必要[2]。

夹层结构的复合保温屋面板既能满足多种功能需求，又能建立起建筑围护结构[3]。建筑用夹层屋面板通常是由扁平的、薄的异型金属板[4]或厚的混凝土面板制成。金属板使用年限短，不适用于住宅建筑，厚混凝土面板力学性能优良、耐久性好，但自重大，因此众多学者以混凝土为基材去设计新型屋面板。意大利米兰工业大学的Giulio等[5]于2019年研发了轻质、结构安全、保温与光伏器件兼容的纤维混凝土保温屋面板。此屋面板自重为120 kg/m2，尺寸为2 500 mm×5 000 mm×230 mm，传热系数为0.42 W/(m2·K)，抗弯测试弯矩为19.48 kN·m，防火等级为R30，其主体结构具有足够抵抗火烧的能力。美国德克萨斯大学的Ehssan等[6]于2018年研发了由超高性能混凝土和高强钢加固而成的屋面板，此屋面板尺寸为1 371 mm×2 896 mm×102 mm，抗弯测试弯矩为21.58 kN·m，能够承受322 km/h的飓风，具有优良的力学性能但无保温层。艾红梅等[7]等针对村镇屋面的使用特点，提出一种新型夹芯式保温屋面板。这种夹芯式保温屋面板以防水砂浆层作为上表面层材料，硅酸钙板作为保护层材料，内衬插丝网与挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)共同构成夹芯保温屋面板，其抗弯测试弯矩为1.79 kN·m。

综上所述，国内研发的适用于坡屋面的屋面板弯矩太低，国外研发的屋面板，不适用于坡屋面或无保温系统，均不能满足村镇装配式瓦形保温屋面板的要求。因此，为满足节能保温、安全、装饰及安装便利的需要，本文以纤维混凝土[8]及钢丝网架模塑聚苯板[9]为基材，制作出了钢丝网架瓦形保温屋面板。通过有限元模拟和三点弯曲试验测试屋面板的抗弯强度，通过热工计算得到屋面板的传热系数。本研究成果可以降低农村住宅的建筑能耗，在建设乡村宜居、特色民居的大背景下，对村镇住宅发展有着十分重要的现实意义。

1 屋面板构造设计与瓦形选择

1.1 屋面板构造设计

保温材料笼络在钢丝网片和斜插丝焊接而成的钢丝网架中，由钢丝网架支撑，构成钢丝网架复合保温板。钢丝网架模塑聚苯板上带有4个尺寸为80 mm×80 mm的贯穿连接孔，能够使上层混凝土、中层保温材料和下层混凝土形成有效的整体连接。四周混凝土嵌入钢丝网架，形成混凝土壳层包裹钢丝网架模塑聚苯板的构造，从而具有较好的一体性。根据屋面板的整体受力情况及配筋率，在屋面板四角的长度方向设有加强钢筋，从而赋予钢丝网架瓦形保温屋面板优良的抗弯性能。上层混凝土在具有瓦形的模具中成型，依据不同瓦形的模具塑造不同的瓦面形态。图1为钢丝网架瓦形保温屋面板的基本构造，此屋面板由上层纤维混凝土、钢丝网架模塑聚苯板和下层纤维混凝土构成，混凝土采用含聚丙烯纤维的混凝土，保温材料采用模塑聚苯乙烯板(EPS)。屋面板两侧设有凹沟，用来放置防水密封材料。

1.2 瓦形对抗弯性能的影响

瓦面的不同形状直接影响屋面板的受力和变形，由于屋面板瓦形几何形状的非线性，难以计算其受力和变形，使用有限元能够解决这一问题。经过调研,选取了乡村建筑中三种典型的屋面瓦形，以Abaqus为工具对鳞形瓦屋面板、波形瓦屋面板和筒形瓦屋面板进行模拟抗弯计算，通过分析应力大小及分布，选择合适的瓦形。

在有限元计算中，各模型均为弹性模型。在材料属性模块中，混凝土相关参数选用C60参数，密度为2 200 kg/m3，弹性模量为34 500 MPa，泊松比为0.2。瓦屋面板下方两个支撑柱为矩形，宽度为50 mm，长度为1 500 mm，两个支撑柱间跨距为1 500 mm。瓦屋面板上方施压的矩形块宽度为150 mm，长度为瓦屋面板的宽度，位于屋面板的跨中位置。支撑块和施压块均设置为刚体，分析步设置为静力通用，分析步最大增量步数为10 000，初始增量步为0.001，最小增量步为10-30，最大增量步为0.1。在相互作用模块中，支撑块和瓦的接触为面-面接触，施压块和瓦的接触为面-节点接触，接触属性均设置为法向硬接触，切向摩擦系数设为0.35。在载荷模块中，均考虑重力作用，设置重力加速度。设置边界条件为底部支撑块完全固定，加载方式为对施压块施加150 mm位移[10]，通过导出RP1点的反作用力来计算载荷。在网格划分模块中，各模型网格属性均为结构六面体，各瓦均保持相同体积(质量)，进行模型设置。

1.2.1 鳞形瓦屋面板

在鳞形瓦屋面板中，瓦片单元的长度为29.98 cm，沿长度方向由高到低以arctan(10/299.78)的角度倾斜，宽度为21.10 cm，其中大波宽度为18.30 cm，小波的宽度为2.80 cm，瓦的波谷最低处厚度最小为2 cm，波谷最高处比波谷最低处高1 cm，波峰最高处厚度最大为5.80 cm，波峰最低处厚度为4.70 cm，小波谷最高处为5.37 cm。由瓦片单元进行阵列组成的瓦形屋面板，长度为1 798.80 mm, 宽度为944 mm，体积为69 907 448 mm3(～0.70 m3)，最薄处为20 mm，最厚为51.71 mm。

1.2.2 波形瓦屋面板

在波形瓦屋面板中，瓦片单元长度为32.58 cm，沿长度方向由高到低以arctan(10/325.78)的角度倾斜，宽度为19 cm，其中大波宽度为15.60 cm，小波的宽度为3.40 cm，瓦的波谷最低处厚度最小为2 cm，波谷最高处比波谷最低处高1.20 cm，波谷水平部分宽度为4.40 cm，波峰最高处厚度最大为5.38 cm，波峰最低处厚度为4.18 cm，小波谷最高处为5.15 cm。由瓦片单元进行阵列组成的瓦形屋面板，长度为2 121.90 mm，宽度为950 mm，体积为69 910 584 mm3(～0.70 m3)，最薄处为20 mm，最厚处为51.49 mm。

1.2.3 筒形瓦屋面板

在筒形瓦屋面板中，筒型瓦底瓦内径为170.38 mm，盖瓦内径为84 mm,外径为110 mm，厚度为13 mm。组成的瓦形屋面板整体长度1 991.38 mm，宽930 mm，体积69 907 768 mm3(～0.7 m3)，最薄20 mm，最厚48.50 mm。

经过模拟抗弯测试，鳞形瓦屋面板、波形瓦屋面板和筒瓦屋面板应力分布如图2所示，模拟计算输出结果如表1所示。

图2 鳞形瓦屋面板、波形瓦屋面板和筒形瓦屋面板应力分布图Fig.2 Stress distribution diagram of scale tile roof panel, wave tile roof panel and tubular tile roof panel

表1 不同瓦屋面板的应力分布Table 1 Stress distribution of different tile roof panel

图3为鳞形瓦屋面板、波形瓦屋面板和筒形瓦屋面板的载荷-挠度曲线。从图中可以看出，鳞形瓦屋面板最大载荷为9.88 kN，波形瓦屋面板最大载荷为4.15 kN，筒形瓦屋面板最大载荷为9.19 kN。结合表1可以看出，鳞形瓦屋面板所能承受最大应力区间最大，范围最广。筒瓦虽造型美观，但由于筒瓦中空，以水泥基材料制作屋面板时瓦形易破坏。因此在屋面板制作中，选用鳞形瓦屋面板去进行加工制作。

图3 鳞形瓦、波形瓦和筒瓦载荷-挠度曲线Fig.3 Load-deflection curves of scale tile,wave tile and tubular tile

1.3 屋面板制作工艺

屋面板详细尺寸如图1所示，纤维混凝土配合比如表2所示，其中水泥为P·O 42.5硅酸盐水泥，粗骨料为粗砂，细骨料为当地河砂，减水剂为PCA-I聚羧酸型高效减水剂。添加聚丙烯纤维提升抗裂性能，添加外加剂增强屋面板的防水性能，赋予屋面板低吸水率、抗冻性和高抗冲击性能。斜插丝与两侧钢丝网均为直径2.5 mm的冷拔镀锌钢丝焊接而成，其中钢丝网网格尺寸为50 mm×50 mm，斜插丝间距为100 mm，加强筋直径为6 mm。经过钢筋抗拉强度测试得到此冷拔镀锌钢丝极限抗拉强度为582 N/mm2。

表2 屋面板混凝土配合比Table 2 Concrete mix ratio of roof panel

图4为钢丝网架瓦形保温屋面板制造流程。

(1)焊接工作台，按照设计的尺寸将木条固定于工作台之上。将彩钢瓦模具放置在工作台，检查彩钢瓦侧缘是否与木条接触，若有缝隙则打胶填补缝隙，防止混凝土漏出。

(2)将混凝土浇筑在模具中，形成屋面板的瓦面，浇筑厚度为50～60 mm。将钢丝网架模塑聚苯板放置于混凝土之上，用平板振动器震动钢丝网架，使钢丝网架紧密嵌入混凝土。

(3)浇筑连接孔、边肋和底层混凝土，在浇筑中不断振捣。

(4)震实混凝土，用刮刀抹平混凝土表面。每8 h一次喷水，避免阳光直射，室温下养护3 d。

(5)脱模，拆除四周木条，用叉车卸下屋面板，立式放置，覆盖帆布或塑料膜养护。

(6)检验屋面板是否开裂，是否形态完好。检验后入库存放，底部支架间距小于1 m。

图4 钢丝网架瓦形保温屋面板制作工艺Fig.4 Manufacturing technology of steel wire grid tile insulation roof panel

2 钢丝网架瓦形保温屋面板抗弯性能研究

钢丝网架瓦形保温屋面板是一种全新的屋面结构，作为屋面结构承担的主要是自重、设备或人等使用载荷，同时也会经受风、雪、水流甚至地震等自然环境作用。屋面板承载能力的大小直接关系到人身安危，本文主要研究钢丝网架模塑聚苯板在集中载荷作用下，结构的受力情况和承载能力大小，为瓦形屋面板的设计提供依据。

2.1 试验装置与加载

本试验采用加载重物的方式进行钢丝网架瓦形保温屋面板三点弯曲试验[11]，弯曲试验跨距为4 020 mm，测试内容包括屋面板的挠度、屋面板的侧面应变、上下层混凝土的应变、板的开裂载荷和极限载荷。位移计和应变片分布如图5所示。

在加载过程中，屋面板满足以下三个条件中的一个即到达承载力极限载荷[12]：(1)板面混凝土压碎或压应变达到0.003 3；(2)跨中挠度达到L0/50，L0为跨距；(3)最大裂缝宽度达到1.5 mm。当加载至3.81 kN时，屋面板跨中纯弯段首先出现细小竖向裂缝；加载至6.06 kN时，裂缝宽度扩大，长度延长，侧面只有这一条主裂缝；加载至8.70 kN时，屋面板发出“砰”的声音，出现明显的断裂破坏。此时板面混凝土未压碎，跨中挠度为24 mm，裂缝宽度达到3 mm以上，卸载后变形无法恢复，试验结束。

图5 试验加载示意图Fig.5 Schematic diagram of test loading

2.2 弯曲破坏与裂纹扩展分析

图6为屋面板抗弯试验过程。当载荷为3.81 kN时，屋面板底部出现4条肉眼可见的细长裂缝，裂缝宽度小于0.4 mm，分布于跨中1 125 mm范围内，如图6(b)所示；当载荷为6.06 kN时，最靠近跨中的裂缝宽度扩大，长度延长，裂缝宽度小于1 mm，其他裂缝尺寸无明显变化；当载荷为8.70 kN时，主裂缝快速扩大，屋面板断裂，如图6(c)、(d)和(e)所示。主裂缝处于瓦片单元与瓦片单元的交界处，为一条纵向的贯穿裂缝。在整个加载的过程中，嵌入钢丝网架模塑聚苯板的水泥壳层未发生翘曲和脱落。屋面板断裂后钢丝网架已发生变形、破坏，但下层混凝土未发生剥落，没有露出钢筋和钢丝网架模塑聚苯板。这说明此结构的复合屋面板可以将水泥层、结构层和保温层牢固结合在一起，从而具有较好的一体性。

图6 屋面板抗弯试验过程Fig.6 Experimental process of bending resistance of roof panel

2.3 载荷-位移曲线分析

图7为屋面板在集中载荷作用下的载荷-挠度曲线，图8为屋面板在不同载荷作用下底部挠度变化曲线。加载初期，当载荷较小时，在屋面板跨中位置，底层混凝土的应变小于极限拉应变，混凝土未开裂，屋面板处于线弹性工作阶段，载荷-位移曲线中斜率保持不变。载荷达到 3.81 kN时，受拉区边缘的混凝土应变达到其极限拉应变，跨中纯弯段底部和侧面出现垂直裂缝，载荷-位移曲线的斜率出现明显下降，屋面板处于裂缝产生阶段；当载荷达到 6.06 kN 时，屋面板进入裂纹扩展阶段；当载荷达到8.70 kN 时，屋面板发生破坏。钢筋屈服后，在很小的载荷增量下，屋面板就会发生很大变形，裂缝的高度和宽度进一步发展，最后受压区混凝土达到极限压应变(εcu)，或底部钢筋拉断，达到极限承载弯矩。如图8所示，在整个受弯过程中，除载荷为 8.70 kN 外，屋面板底部各位置挠度变化连线均为一条平滑弧线，说明各位置挠度变化平缓，随着载荷不断增大，弧线的坡谷越来越深，直至屋面板断裂。

图7 屋面板载荷-位移曲线Fig.7 Load-displacement curve of roof panel

图8 屋面板在不同载荷作用下底部挠度变化曲线Fig.8 Bottom deflection curves of roof panelunder different loads

2.4 应变分析

通过测量应变可以看出，屋面板在弯曲破坏时混凝土壳层的变化，应变片布置在屋面板两侧，通过静态电阻应变仪测量屋面板两侧应变的变化，测试结果如图9所示。在载荷为2 kN以下时，屋面板处于塑性阶段，侧面应变在-80～80 με之间，属于微应变，侧面应变无大幅度突变。这表明在2 kN以下，混凝土壳层有较好的强度，混凝土与钢丝网架结合良好，不会发生翘曲现象。

图9 屋面板侧面应变变化曲线Fig.9 Curves of lateral strain change of roof panel

屋面板上下表面应变片的记录结果如图10所示。up1、up2和up3为屋面板上表面黏贴的应变片，处于受压区；down1和down2为屋面板下表面黏贴的应变片，处于受拉区。在载荷为8 kN时，受压区测点的应变仅为-200 με，远小于所用混凝土的极限压应变εcu。出现此现象的原因主要为：(1)屋面板上表面具有一定的瓦形，可以起到分散应力的作用；(2)荷载与屋面板的接触位置为屋面板瓦形的最高点，即波峰处。为防止应变片被挤压破坏，黏贴位置略低于此接触点，所以屋面板瓦形最高点的应变会大于测量值。屋面板下表面受拉区混凝土的载荷-应变曲线可以分为三个阶段：(1)开始加载，受压区混凝土达到极限拉应变，此时钢筋处于弹性阶段，载荷-应变曲线为直线上升阶段；(2)裂缝出现并扩展，受拉区混凝土表现为塑性变形，载荷-应变曲线为一段弧线，此时受拉区混凝土逐步退出工作，拉力逐渐转移由钢筋承受；(3)受拉区钢筋逐渐由弹性阶段转为屈服阶段。受拉钢筋屈服后，受压区混凝土没有发生破坏，可以适当提升配筋率，进一步提升屋面板的抗弯性能。

图10 受压区和受拉区混凝土应变Fig.10 Concrete strain in compression zoneand tension zone

3 钢丝网架瓦形保温屋面板弯矩及热工性能计算

3.1 实际弯矩计算

通过三点弯曲测试，经过计算得到实际弯矩。

M=FL4

(1)

式中：M为弯矩，kN·m；F为载荷，kN；L为跨距，m。

将载荷F为8.7 kN和跨距L为4.02 m带入式(1)中得实际弯矩Ma为8.74 kN·m。

3.2 理论弯矩计算

理论弯矩计算公式参考 GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》(2015版)[13]和JGJ/T 273—2012《钢丝网架混凝土复合板结构技术规程》[14]。并且截面应保持平面，不考虑混凝土的抗拉强度，混凝土受压的应力与应变的关系应按下式规定取用。

当εc<ε0时(上升段)：

σc=fc[1-(1-εcε0)n]

(2)

当ε0<εc≤εcu时(下降段)：

σc=fc

(3)

n=2-160(fcu,k-50)

(4)

ε0=0.002+0.5×(fcu,k-50)×10-5

(5)

εcu=0.003 3-0.5×(fcu,k-50)×10-5

(6)

fck=0.88α1α2fcu,k

(7)

fc=fck1.4

(8)

式中:fcu,k为混凝土立方抗压强度标准值；参数n按规范取值，取1.83；fck为混凝土轴心抗压强度标准值；fc为混凝土轴心抗压强度设计值；ε0为混凝土压应力刚达到fc时的应变；εc为受压区边缘混凝土应变；εcu为正截面的混凝土极限压应变；σc为混凝土压应变为εc时的混凝土压应力，N/mm2；α1为系数，棱柱体强度与立方体强度之比，对混凝土强度等级为C50及以下的取α1=0.76，对C80取α1=0.82，在此之间按直线规律变化取值；α2为高强度混凝土的脆性折减系数，对C40及以下取α2=1.00,对C80取α2=0.87,中间按直线规律变化取值。制作屋面板所用的纤维混凝土为C60混凝土，参考公式(2)～(8)，将混凝土立方体抗压强度试验所测的fcu,k等数据带入，得到ε0=0.002 05，εcu=0.003 25。纵向受拉钢筋的极限拉应变应取0.01，远大于混凝土极限拉应变，所以当钢筋到达极限拉应变时混凝土已发生受拉破坏。纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积，其值应符合下列要求：

-f′y≤σsi≤fy

(9)

σp0i-f′py≤σpi≤fpy

(10)

式中：σsi、σpi为第i层纵向普通钢筋、预应力筋的应力，正值代表拉应力，负值代表压应力，MPa；σp0i为第i层纵向预应力筋截面重心处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应力，MPa；fy、fpy为普通钢筋、预应力筋抗拉强度设计值，N/mm2；f′y、f′py为普通钢筋、预应力筋抗压强度设计值，N/mm2。

钢丝网架板中的挤塑聚苯板抗弯强度较小，在屋面板受弯过程中作用很小，可以忽略不计，因此屋面板可以简化成加筋的工字梁计算弯矩。在满足以上假设的基础上，需要确定中性轴的位置，即判断中性轴在上层混凝土内还是在钢丝网架板内，根据中性轴的位置分为以下两种情况,如图11所示(h为屋面板高度，mm；h0为截面有效高度，mm；bf为工形截面受拉区的翼缘计算宽度，mm；hf为工形截面受拉区的翼缘高度，mm；bf为工形截面受压区的翼缘计算宽度，mm；hf为工形截面受压区的翼缘高度，mm)。

(1)若满足公式 (11)，则为a类Ⅰ形截面，则计算公式为式(12)。

fyAs≤α1fcb′fh′f+f′yA′s

(11)

M=α1fyAs(h0-x2)

(12)

(2)若不满足公式(11)，则为(b)类Ⅰ形截面，则计算公式为式(14)。

fyAs=α1fc(b′f-b)h′f+α1fcbx

(13)

M=α1fc(b′f-b)h′f(h0-h′f2)+α1fcbx(h0-x2)

(14)

式中：α1为系数，取0.98；b为矩形截面的宽度；x为抗压区高度；As、A′s、Ap分别为混凝土上、下非预应力钢筋的截面积和预应力钢筋的截面积；h′f为Ⅰ形截面受压区的翼缘高度；b′f为Ⅰ形截面受压区的翼缘计算宽度,mm。

图11 Ⅰ形截面受弯构件受压高度区位置Fig.11 Position of compression height zone of bending member with Ⅰ-section

参考GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中规定的中性轴计算公式，在混凝土达到轴心抗压强度设计值fc和钢筋达到极限抗拉强度fy时成立。但此屋面板在极限破坏状态时，上层混凝土的抗压强度没有达到fc，因此中性轴的高度根据两侧应变片的应变确定，应变为0的点即为中性轴。屋面板两侧应变片测量的应变数据图如图9所示，应变为0的点在应变片1～2和应变片5～6之间，所以中性轴的位置在这两组应变片之间，根据应变片黏接的具体位置如图12所示，因此中性轴距离屋面瓦顶部约 32 mm。将参数带入式(11)～(14)，弯矩理论计算值(Mc)为9.54 kN·m。因此，计算结果与实际测试结果的误差为8.90%，有较好的拟合。

图12 应变片实际分布情况Fig.12 Actual distribution of strain gauge

3.3 热工性能计算

单块屋面板的均传热系数Km按面积加权平均法求得。

Km=KaFa+KbFb+KcFcFa+Fb+Fc

(15)

式中：Km为屋面板的平均传热系数，W/(m2·K)；Kb为屋面板主体部位的传热系数，W/(m2·K)；Fb为屋面板外墙主体部位的面积，m2；Ka、Kc为屋面板周边热桥部位的传热系数，W/(m2·K)；Fa、Fc为屋面板周边热桥部位的面积，m2。

K=1R

(16)

式中：K为传热系数，W/(m2·K)；R为传热路径的热阻，(m2·K)/W。

当围护材料由多层材料组成时，热阻计算公式为：

R=Ra+∑R+Rc

(17)

∑R=R1+R2+…+Ri=δ1λ1+δ2λ2+…+δiλi

(18)

式中：Ri为第i层材料的热阻，(m2·K)/W；Ra、Rc为屋面板周边热桥材料的热阻，(m2·K)/W；δ1、δ2、…、δi为各层材料厚度，m；λ1、λ2、…、λi为各层材料导热系数，W/(m·K)。

屋面板的截面图如图1(b)所示，钢丝网架模塑聚苯板导热系数为0.042 W/(m·K)(25 ℃)，屋面砂浆导热系数为0.89 W/(m·K)(25 ℃)，钢丝网架模塑聚苯板及屋面板尺寸见图1。

Ra=Rc=hλc

(19)

Rb=hEPSλEPS+hcλc

(20)

式中：Rb为屋面板主体部位的热阻，(m2·K)/W；h为屋面板高度，m；hc为屋面板周边热桥材料的高度，m；λc为热桥材料导热系数，W/(m·K)；hEPS为EPS板厚度，m；λEPS为EPS板导热系数，W/(m·K)。

联立式(16)、(19)、(20)得到钢丝网架瓦形保温屋面板的传热系数Km，为0.45 W/(m2·K)。

4 结 论

(1)根据传统屋面瓦的形状，通过Abaqus设计出鳞形瓦屋面板、波形瓦屋面板和筒形瓦屋面板。通过对以上三种瓦形屋面板进行模拟抗弯试验。在相同体积下，鳞形瓦屋面板、波形瓦屋面板和筒形瓦屋面板所能承受的极限载荷分别为9.88 kN、4.15 kN和9.19 kN，鳞形瓦屋面板所能承受极限载荷最大；在应力分布方面，鳞形瓦屋面板所能承受最大应力区间最大，范围最广；除此之外，可根据当地传统建筑的实际需要，设计符合当地传统特色的瓦形屋面板，进而形成具有地方特色的乡村住宅。

(2)以纤维混凝土为基材，钢丝网架模塑聚苯板作为主体制作的瓦形保温屋面板，其混凝土与钢丝网架结合良好，在受弯破坏时表现出较好的整体性，实际测试弯矩为8.74 kN·m，计算弯矩为9.54 kN·m，二者具有较好的拟合度；经计算，屋面板传热系数为0.45 W/(m2·K)，可根据不同地区节能需要，调整钢丝网架中保温层材料的种类及厚度。综上所述，本文所制备的钢丝网架瓦形保温屋面板具有优良的力学性能和物理性能，能够满足村镇新型坡屋面系统的需要。通过工厂制备功屋面部品，便于控制质量，实现大尺寸制作，既能满足围护结构的功能，也能表现传统建筑的风格。