1、定義及基本特點(diǎn)
系統(tǒng)是指采用金屬板材作為屋蓋材料,結(jié)合結(jié)構(gòu)支撐、防水、保溫等功能層為一體的屋蓋形式。根據(jù)《采光頂與金屬屋面技術(shù)規(guī)程(JGJ255-2012)》定義:金屬屋面是由金屬面板與支撐體系組成,不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用且與水平方向夾角小于75°的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。其主要的面材材質(zhì)有:鋼板、鋁板、鋁合金板以及銅板、不銹鋼板等。
金屬屋面的基本特點(diǎn)可以概括如下:
a、功能性強(qiáng)。
在建筑功能性要求的前提下,能夠較好的實(shí)現(xiàn)排水、保溫隔熱、透氣、隔音等所有要求。
b、結(jié)構(gòu)輕巧簡(jiǎn)潔。
現(xiàn)對(duì)于混凝土屋面體系,具有構(gòu)造層薄、支撐結(jié)構(gòu)輕巧、跨度大,并能夠適應(yīng)復(fù)雜的建筑造型。
c、施工靈活、安裝周期短。
在施工中,金屬屋面系統(tǒng)基本能夠達(dá)到全裝配式安裝方法,絕大部分工作都能夠在工廠或現(xiàn)場(chǎng)的加工車間完成。現(xiàn)場(chǎng)施工受季節(jié)及天氣影響較小。相對(duì)于傳統(tǒng)屋蓋,安裝效率極高,能夠較大的縮短安裝周期。
d、經(jīng)濟(jì)性較好。
在于傳統(tǒng)屋蓋對(duì)比時(shí),在大跨度及復(fù)雜屋面形式上,具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。
2、 分類及其基本構(gòu)造
目前,工程中通常根據(jù)金屬屋面板的固定方式,將各種金屬屋面進(jìn)行了區(qū)別和分類?,F(xiàn)在工程中常用的幾種基本做法如下:
2.1 穿釘式金屬屋面系統(tǒng)
此種屋面系統(tǒng)在應(yīng)用較早也相對(duì)普遍。本系統(tǒng)屋面板材靠螺釘固定在支撐龍骨上。連接螺釘直接穿透屋面板。為了防止穿透點(diǎn)滲漏,連接螺釘一般配有特制的壓緊墊片和防水墊圈,也有用帶膠墊的封閉型抽芯鉚釘固定面板的做法?;竟?jié)點(diǎn)構(gòu)造圖,如圖2.1.1:
圖2.1.1 穿定式金屬屋面的基本節(jié)點(diǎn)構(gòu)造
2.2暗扣式金屬屋面系統(tǒng)
此種屋面系統(tǒng)最早出現(xiàn)在澳洲,所以也叫澳式暗扣板。特定的板型配有對(duì)應(yīng)的安裝支架。安裝時(shí),首先將安裝支架固定于支撐龍骨或基材上,屋面板與屋面板、屋面板與支架采用暗扣卡接固定?;竟?jié)點(diǎn)構(gòu)造圖,如圖2.2.1:
圖2.2.1 暗扣式金屬屋面的基本節(jié)點(diǎn)構(gòu)造
2.3直立咬合邊金屬屋面系統(tǒng)
此種屋面系統(tǒng)通常上也稱矮立邊,本文為了區(qū)分,稱之為直立咬合邊金屬屋面系統(tǒng)。其按咬合程度分為單鎖邊和雙鎖邊兩種形式。屋面板采用機(jī)械加工成型。安裝時(shí),首先將專用扣件固定在支撐龍骨上,相鄰屋面板及連接扣件相互咬合,然后通過機(jī)械或手工的方式進(jìn)行鎖死、定型、固定?;緲?gòu)造及節(jié)點(diǎn)如圖2.3.1、2.3.2:
圖2.3.1 直立咬合邊金屬屋面的基本構(gòu)造
圖2.3.2 直立咬合邊金屬屋面的基本構(gòu)造
2.4直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)
此種屋面系統(tǒng)通常被稱作高立邊直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng),也叫直立鎖縫lok板。金屬面板通過機(jī)械輥壓形成雙邊行成公母扣。安裝時(shí),首先將專用鋁合金T型碼與支撐龍骨連接。然后將屋面板及T型碼相互咬合,最后通過機(jī)械或手工的方式進(jìn)行鎖緊、定型。
基本節(jié)點(diǎn)及構(gòu)造如圖2.4.1,2.4.2:
圖2.4.1 直立鎖邊金屬屋面的基本構(gòu)造
圖2.4.2 直立鎖邊金屬屋面的基本節(jié)點(diǎn)
2.5平鎖扣板金屬屋面系統(tǒng)
此種金屬板塊一般通過機(jī)械沖壓或手工裁剪成型。安裝時(shí)首先將專用鎖扣件固定在基材上,然后板塊的四周通過折邊與鎖扣件相互咬合成型固定?;緲?gòu)造節(jié)點(diǎn)如圖2.5.1:
圖2.5.1 平鎖扣板金屬屋面系統(tǒng)基本節(jié)點(diǎn)
3、各種金屬屋面系統(tǒng)的對(duì)比分析
3.1 主要材料對(duì)比分析
各種金屬屋面系統(tǒng)主要材料如下表:
通過上述表格結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn):
a、主要金屬屋面系統(tǒng)面材均采用金屬薄板,受機(jī)械加工影響及材料物理性能制約,厚度大多在1.0mm以下,所以在進(jìn)行面材選擇時(shí),材料本身的防腐性能就成為首先的考慮指標(biāo)。
b、屋面的保溫材料除了要求保溫性能外,必須考慮材料的防火性能。所以當(dāng)前屋面的主要保溫材料是巖棉、玻璃絲綿,同時(shí)一些新材料保溫材料也逐漸被應(yīng)用,比如發(fā)泡玻璃等。
c、主要的配件種類和數(shù)量區(qū)別不大,相對(duì)來說,矮立邊,配件較少。
3.2 板型對(duì)比分析
各種金屬屋面板主要規(guī)格參數(shù)如下表:
通過上述表格結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn):
金屬屋面面材都是采用卷材原材加工,理論上,面板長(zhǎng)度可以無限長(zhǎng)。但是收到運(yùn)輸條件、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、安裝工藝、氣候條件等因素影響,實(shí)際工程中最大板長(zhǎng)并不一致。無可否認(rèn)的是,板接縫越多,屋面系統(tǒng)產(chǎn)生滲漏的風(fēng)險(xiǎn)越大。而板型越多,其適應(yīng)性就越強(qiáng)。
圖3.2.1彎弧直立鎖邊屋面板材
3.3 功能性對(duì)比分析
各種金屬屋面系統(tǒng)基本功能性對(duì)比如下表:
通過上述表格結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn):
a、對(duì)于防雨性能:暗扣式、矮立邊、高立邊金屬屋面均具有很好的防雨性能,其系統(tǒng)本身具有接近100%的防雨性。工程中的滲漏多出現(xiàn)在屋脊、山墻、檐口等地方的做法處理不當(dāng)或屋面板損壞破壞。
b、對(duì)于抗風(fēng)掀性能除了本身系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能外,高立邊直立鎖邊屋面系統(tǒng)受人為因素影響較大。相對(duì)于其他幾種屋面形式,其咬合定型到位的檢查相對(duì)困難,特別是在采用人工鎖緊的時(shí)候。建議采用防風(fēng)夾等保護(hù)機(jī)構(gòu)。
c、暗扣式、矮立邊、高立邊金屬屋面均有良好的熱漲冷縮性能,就是說這幾種屋面單塊板材能夠適應(yīng)跨度更大的屋面。但須注意的是,在連接角片及T碼的生產(chǎn)時(shí),應(yīng)該將其邊緣倒角,避免在往復(fù)溫度變形是,形成剃刀效應(yīng),破壞屋面板。
d、對(duì)于安裝性能來說,幾種屋面系統(tǒng)在其功能層一致的情況下,區(qū)別不大。其中鎖扣式金屬屋面系統(tǒng),需要有內(nèi)層防水及板塊相對(duì)較小,安裝相對(duì)繁瑣一些。
3.4、適應(yīng)性對(duì)比分析
適應(yīng)性主要是表述各種金屬屋面系統(tǒng)對(duì)于建筑外形、外觀、特殊部位及雙層屋面的應(yīng)用性能。下表主要結(jié)合上述屋面板的基本性能和屋面系統(tǒng)的基本性能對(duì)各種屋面系統(tǒng)的適應(yīng)性進(jìn)行對(duì)比。
雙層金屬屋面定義:根據(jù)《采光頂與金屬屋面技術(shù)規(guī)程(JGJ255-2012)》定義:在金屬屋面外側(cè)附有裝飾層的金屬屋面系統(tǒng)。
通過上述表格結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn):
以上各種屋面系統(tǒng)的適用側(cè)重點(diǎn)各不相同,其中穿釘式金屬屋面系統(tǒng)技術(shù)相對(duì)落后,美觀程度較低,但由于其特有的經(jīng)濟(jì)性,仍被廣泛使用。直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)、直立咬合邊金屬屋面系統(tǒng)適應(yīng)性較強(qiáng),應(yīng)用也最為廣泛。當(dāng)然,各種屋面系統(tǒng)的細(xì)節(jié)也對(duì)其適應(yīng)性有一定影響,比如檐口的做法,直立咬合邊金屬屋面系統(tǒng)采用的流線型自咬合方式,不需要相關(guān)配件,美觀性就較其他幾種屋面形式要好。
4、各種金屬屋面系統(tǒng)的選擇的建議
結(jié)合上述分析,在選擇適用與建筑的金屬屋面系統(tǒng)時(shí),不僅要在考慮設(shè)計(jì)年限、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、系統(tǒng)的使用性能,同時(shí)也與建筑本身造型及外觀效果要求有關(guān)。其實(shí)在現(xiàn)實(shí)工程中,金屬屋面系統(tǒng)的外觀往往占據(jù)主導(dǎo)地位。所以在施工單位在進(jìn)行屋面方案建議或者方案設(shè)計(jì)時(shí),首先需要了解建筑師或業(yè)主對(duì)于建筑外觀的具體要求,其后再考慮建筑具體的使用性能。
一般情況下,對(duì)外觀要求不高的建筑體可以選擇穿釘或暗扣式金屬屋面,但穿釘式最好用在零時(shí)建筑或?qū)Ψ浪蟛桓叩慕ㄖ?,以便后期進(jìn)行維修及更換不會(huì)影響正常的使用。而對(duì)于外觀要求較高,面積或跨度較大、使用年限較長(zhǎng)的公共建筑最好選擇直立鎖邊或咬合邊金屬屋面體系。其中,如果建筑屋面外觀需要呈現(xiàn)不同材質(zhì)時(shí),比如:石材、各種造型的金屬板、彩釉玻璃等,即需要雙層屋面形式時(shí),最優(yōu)先考慮直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)。而將金屬屋面板直接作為面層使用或者體量較小形態(tài)復(fù)雜,而且對(duì)外觀要求又比較高的時(shí)候,優(yōu)先選用直立咬合邊金屬屋面體系。而平鎖扣屋面系統(tǒng)的應(yīng)用一般建筑師或業(yè)主會(huì)直接提出要求,但須注意的是其必須依附于內(nèi)層的防水體系,且使用面積不宜太大,板塊自身的規(guī)格也相對(duì)較小。
典型工程示例如下:
5、結(jié)束語
2016年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》 ,國(guó)內(nèi)建筑形態(tài)必然會(huì)出現(xiàn)大幅度的更新。同時(shí)伴隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)于綠色建筑、低能耗建筑的日漸青睞,金屬屋面系統(tǒng)以其優(yōu)越的使用性能、良好安裝性能、適應(yīng)了相關(guān)政策與市場(chǎng)的契機(jī),必然在未來的建筑市場(chǎng)上大有作為。
參考文獻(xiàn)
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