BIM专家丨罗忆 掀揭的屋面(二) 可能是它们吗?

(本文部分图片来自网络和各屋面公司)

金属屋面系统是采用冷轧或压形薄壁金属板,配以保温隔热、吸音隔声以及防水等材料,组装成的外围护结构系统,它有着许多优良特性:

自重轻,耐久性强及经济性能高的特点。
  1. 优异的结构性能。
  2. 良好的防水性能。
  3. 外观适应性强,能满足不同种类建筑的外观需求。
  4. 安装便捷与快速,对於不同地区、环境及不同功能要求的建筑有较强的适应性。
  5. 具有优良的防火性能。
  6. 金属屋面所用材料基本上都是理想的绿色环保建筑材料。
掀揭的屋面 | 可能是它们吗?
比较传统的混凝土、砖瓦屋面,金属屋面更适合现代钢结构大型公共建筑的轻巧承载、快捷施工、优美造型。它已成为近几十年来大型公共建筑的主要构造形式。常见的大致有如下一些:
简易金属屋面系统
20世纪70年代至80年代末,中国个体产业出现,大量私营厂房兴建,大量使用快速完成的屋面建造方法,使用的多简易构造的屋面,使用材料包括压型镀锌钢板、彩涂镀锌钢板、金属夹芯板、镀铝锌钢板等等。
当然,简易的金属屋面也有许多种形式的,包括穿透式和咬合式。
穿透式的简易屋面有很多优点,它的结构性好、抗风能力强、安装简便、经济性好;同时也有许多缺陷,如伸缩能力差、螺钉处易漏水、屋面板短、耐久性差等等。
掀揭的屋面 | 可能是它们吗?
穿透式简易屋面系统多为厂房建筑使用。
咬合式简易金属屋面稍好一点,它的紧固件不外露、机械咬合结构性好、能够依靠支架进行伸缩,防水性能好一点。但仍然是因为材料耐久性差、支架伸缩量小、板长也不宜过长的原因,在逐渐的改进发展中被边缘化了。
掀揭的屋面 | 可能是它们吗?
1997年,老罗参建的深圳机场A航站楼,就是由一个叫金晓的金属公司做的,施工速度非常快,还得到机场总指挥盛赞。完工后一年,屋面被掀翻,重新做过另一种系统,这是老罗第一次认识金属屋面系统。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?圳机场A航站楼)

中贝利金属屋面系统
这个来源于老牌制造工业大国德国的产品,确实有它独特之处,它采用合页机械式连接,不用预安装支架,滑动支撑不易产生内部应力,无横向接缝,因此有不错的防水性能。
掀揭的屋面 | 可能是它们吗?
掀揭的屋面 | 可能是它们吗?
但是它仍然不太重视下部支撑,直接传力的机械固定不是太强。中贝利金属屋面系统可以使用铜、不锈钢、铝镁锰、钛锌板等多种金属材料,单幅宽度最宽约半米,长度可达150米。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

它的纵向伸缩缝可适应合理的变形,由于它对下部结构要求较低,无连续支座,可利于屋面通风系统布置,在屋面坡度小于3°仍可使用。由于板面厚,强度大,通常可以直接加装光伏板等附加设施等。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

但是这种系统的连接系统稍弱,不太适应恶劣自然环境,一些沿海大型工程很难实施,在内陆做一些普通的项目还是挺好的。
镀铝锌金属屋面系统

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

镀铝锌金属屋面系统是一种钢板咬边屋面系统,起源于日本,以钢板作为基材。因其强度高,抗风能力强,有大量的日本公共建筑和大型工业建筑均采用了此屋面系统。由于其板肋夹具抗风的安全性,也适合用于带太阳能板和装饰板的屋面系统中。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

镀铝锌金属屋面系统有很多优点:
防腐蚀—金属屋面系统采用H66直立锁边系统防水板板型及固定座,如果项目地处海边对防水板材质要求耐腐蚀的特性,就使用不锈钢材质作为防水板;
防水性—H66防水板板型肋高92mm,比其他直立锁边的肋高,有更好的屋面防水性能;

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

抗风揭在固定座上有一个肋片,夹具咬合在肋板位置,防止夹具滑移脱离锁边。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

抗材料变形—金属屋面系统夹具与肋板咬合,夹具不可滑动,从而防水板的热胀冷缩变量在两个固定座之间消化掉。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

设计者把固定座设计成可在水流方向旋转,通过金融变形使固定座固定屋面金属板,并夹紧使之不可滑移。很长的屋面金属板的热胀变形通过固定座的微转动在每个跨内消化,使得整个屋面金属板无温度的累积变形;由于屋面板相对于固定座不发生滑移现象,便不磨损屋面板。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

当然,镀铝锌金属也会有一些麻烦,屋面板端头及屋面板表面划痕肯定有,它们的处理方法是共刷漆三层,第一层为防锈漆,等风干后再刷封闭漆,最后风干后刷面板漆。使用油漆都是由钢板厂家提供与钢板涂层一致的油漆。
目前国内有一些大型公共建筑也会使用这些系统。
双立边金属屋面系统
鑫明光有一种加强型立边双咬合的屋面系统,是在厂家在实际工程实践中逐步形成的一种屋面金属板工法。
它的双立边咬合接缝面支撑屋面系统的特点是使用专门的立边和自动咬合设备,将两块沿板条长度方向整体向上立边的预制型板块,通过双重折边互锁而使屋面连接成为一个整体。立边咬合后的金属屋面表面无任何影响屋面板防水性能的穿孔和螺钉外露。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

锁边内下部有隐含式扣件固定屋面,通过扣件拉住板肋中部通长的凹槽,L型不锈钢扣件与纵向金属屋面板块可以同步位移,不受滑动扣件伸缩的限制,可解决因热胀冷缩所产生的板块应力,满足纵向超长屋面板块的涨缩,不因板块应力影响造成屋面的涨裂、变形和磨损。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

这种系统也适应多种材料,如铜板、钛锌板、不锈钢钢板、铝镁锰合金板、钢板等等;材料厚度在0.7mm-1.0mm;屋面最小排水坡度为3%;屋面板块长度建议不超过200米;板块宽度建议不超过600mm;屋面板块转弯半径1米以上。
但是,这种系统始终没有改变其基底部薄弱的薄片状钢板——自攻钉结构体系,没有可靠机械固定的基底大变形结果使其力传导稳定性减弱,也不会成为用户的主流。
不锈钢屋面

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

这种屋面主要使用不锈钢焊接,系统的卖点是经过连续焊接后的屋面密封不透;根据它们的焊接方法不同,分为有几种:
焊接形式一:直焊不折弯
肋高:30mm
肋厚:0.2mm
板厚: 0.5mm
连接方式:自攻钉、焊接、有盖帽
适用范围:3D 造型屋面

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

焊接形式二:直焊后折弯
肋高:25mm
肋厚:0.2mm
板厚:0.5mm
连接方式:自攻钉、焊接、无盖帽
适用范围:直板、扇板、半径> 6米弯板

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

焊接形式三:直焊后折弯180度
肋高:25 mm
肋厚:0.2mm
板厚:0.5mm
连接方式:自攻钉、焊接、无盖帽
适用范围:直板、扇板、防水层

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

连续焊接不锈钢屋面特点如下:
1. 板型简单,U型对称,利于消除焊接应力造成的变形;
2 .横向浅压纹,增加了屋面板的横向刚度,同时起到减小不锈钢的光反射作用。
3 .利用横向浅压纹构成的弹簧,提高屋面板对热胀冷缩的适应性;
4 .焊缝质量随时可见,易于检查;
5 .焊接缺陷容易处理;
6. 点焊固定位置在锁水线上方,不影响防水;
7 .板型搭接缝处设有条形盖帽,起到保护焊缝,整体更加美观。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

焊接不锈钢屋面虽然有许多优点,但同时也有不少缺陷。主要体现在它起边浅,焊接的任何失误均可致漏水;焊接量大,遇有支承码处焊接不到位;
它更像做布衣,薄不锈钢难以有太大的刚性,上人屋面问题特别严重;它的自身接口更麻烦,处理不当容易漏水;施工单位需要很多高技术技工,人为因素大,易致构造不安全。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

上图的自攻钉和薄钢板檩条,都没有从根本上解决基底构造不稳固的问题,动态风吸风压多次的应力徐变和蠕变很可能是慢性破坏的根源,任何试验都将无法验证这种缺陷。加上薄弱的檩条自攻钉后的防锈更会影响其结构寿命。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

这颗自攻钉通过1mm的不锈钢片,压在0.2mm的不锈钢固定支座,穿过消声泡棉和自粘改性沥青防水卷材,固定在1.2mm镀铝锌平钢板和1.0mm厚YX51-250-750型镀铝锌压型钢板上,再经过几字型衬檩、几字型支托的多重转换,固定在主结构上。
当然,焊接不锈钢屋面的优点相比缺陷来说,还是值得使用的,只是要根据地域气候、抗风揭和防水要求细致研判,才能安全使用。
横葺金属屋面系统
横茸屋面系统是一种金属叠瓦屋面系统, 它是一种横向阶梯状金属屋面板,包括:屋面板底板部分、屋面板阶梯下折边部分和屋面板阶梯上折边部分。三个部分形成一体,具有外观漂亮、抗负风压能力强以及防水防渗漏性能好的优点。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

横葺屋面系统有古典美学的建筑效果,它适用于各种坡屋面建筑,屋面坡度> 15/100比较合适,根据风压、屋面坡度、建筑外观要求可做多种板型,也可结合太阳能电池板形成一体化光电屋面。设计时要根据屋面系统的保温和隔音要求,调整屋面系统的构造层次,满足功能要求。
可局部结合纵向铺板和金属仿古瓦,使建筑物更完美。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

横葺屋面系统适合于小型建筑物,如别墅和小礼堂等。其屋脊具有防踩踏功能,可承受施工和检修荷载,屋脊可根据需要设置自然通风功能,排出冷凝水和潮湿空气。还要根据地域气候条件设计好底层构造,确保安全。
铝镁锰合金直立锁边系统
铝镁锰合金直立锁边屋面系统是从欧洲传入的,它是目前国内屋面工程中使用最多的屋面系统。
它的工作原理是防水板的直立小肋扣在带有梅花头的铝合金固定座上,被相邻板的大肋盖住,依靠锁边完成面板固定功能 。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

优点是很明显的,该系统使用铝镁锰合金板,耐久性大大提高;板型自身强度高;紧固件不外露,防水性能佳;加工简单,施工方便快捷;适应复杂造型,实现建筑效果;热变形适应性强,伸缩性能极佳;可实现超长板,减少长度方向接缝。
与此同时,系统的抗风能力较弱,缺陷明显。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

屋面系统构造的多层受力转接是一种亚稳定性固定,厚度不足的受力材料由于现场打钉破坏了保护涂层,很容易螺丝松动,屋面受强风后产生多次的弹性变形,反复变形后会导致始受力面受到破坏,最终在掀揭后受力工况发生变化,余下结构不继续受损。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?沿海某机场在台风过后装饰板、防水板被掀起的情况

我多次使用过铝镁锰合金直立锁边屋面系统,我会进行一些改善措施。一般来说,改善檩条系统,使打钉结构厚度在4MM左右,使之有螺纹厚度,形成可靠而不松脱的机械固定;严格锁边,使之不易松脱;在有装饰层覆盖的屋面,要把装饰板可靠地串在一起;尽量多的点与防水板的肋脊的连接,减少单位压强。在未有更好系统出现之前,尽能力保安全。

掀揭的屋面 | 可能是它们吗?

其实还有许多种其它的屋面系统,只是老罗见识不多,有很多系统也没有做过,只把知道的、常用的与大家分享。
如果文中有错,请看官多予指正。
谢谢各位!
(下期提要:创新不断,新系统层出不穷,不妨做做创新的小白鼠吧……)
 
FacadeBIM

FacadeBIM

幕墙BIM网站长

暂无评论

相关推荐

微信扫一扫

微信扫一扫

微信扫一扫,分享到朋友圈

BIM专家丨罗忆           掀揭的屋面(二) 可能是它们吗?