【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑材料和施工技術(shù)不斷革新，金屬屋面系統(tǒng)因有質(zhì)輕、高強(qiáng)、色澤豐富、施工方便快捷、抗震、防火、防雨、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)等特點(diǎn)，已被廣泛推廣應(yīng)用。本文結(jié)合多個(gè)工程案例，總結(jié)歸納金屬屋面在深化設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題與解決辦法，可為部分金屬屋面深化設(shè)計(jì)及施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】金屬屋面；深化設(shè)計(jì)；施工過(guò)程

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU712.3" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2023）24-0034-03

1 金屬屋面深化設(shè)計(jì)

金屬屋面的優(yōu)點(diǎn)有很多，但不同的建筑金屬屋面系統(tǒng)有著不同的層次，不同的層次代表著不同功能要求，并非一成不變。金屬屋面一般是在主體結(jié)構(gòu)確定后在其基礎(chǔ)上進(jìn)行深化，多數(shù)金屬屋面是在鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行深化。

金屬屋面系統(tǒng)有保溫、隔熱、隔音、吸聲、防滲、防雷、防風(fēng)雪、防水、防潮、防火、通風(fēng)、采光等功能。我國(guó)金屬屋面行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)應(yīng)不同項(xiàng)目需要而發(fā)展出各種各樣的屋面系統(tǒng)，但萬(wàn)變不離其宗。金屬層面系統(tǒng)包括常規(guī)結(jié)構(gòu)層（主檁托、主檁條、次檁托、次檁條）、支撐層（鋼絲網(wǎng)、鋼底板、鋁底板等）、保溫及吸音層（穿孔底板、玻璃棉、保溫棉、擠塑板等保溫吸音層）、其他性能需要（隔氣層、防水層、防塵層、避雷等）、面層（屋面支架、屋面板、采光板、裝飾面板等）、排水系統(tǒng)（包括天溝、天溝骨架、天溝保溫等）、其他系統(tǒng)（防墜落系統(tǒng)、融雪系統(tǒng)、檢修系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)等）。

金屬屋面深化設(shè)計(jì)需要考慮的基本問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。

2 金屬屋面的安全性

（1）檁條的選擇。檁條的選擇不但要考慮風(fēng)荷載計(jì)算（根據(jù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)）、自重荷載、活荷載（尤其北方地區(qū)的雪荷載）、最不利組合荷載計(jì)算，還需要考慮所受最大剪力、跨中最大彎矩、檁條應(yīng)力、檁條變形等。必須有相應(yīng)的計(jì)算數(shù)據(jù)做支撐[1]。

（2）板型的選擇。隨著時(shí)代的發(fā)展材料品種越來(lái)越多，加工水平越來(lái)越高，產(chǎn)生出許多不同的板型常見(jiàn)板型有高立邊板、矮立邊板、平鎖扣板、波紋板、插嵌板、掛扣板。根據(jù)連接方式分為：搭接型屋面板、扣合型屋面板、咬合型屋面板（180°、270°或360°）。

板型的選擇不但影響外觀效果，還會(huì)影響金屬屋面系統(tǒng)的使用功能，沿海強(qiáng)風(fēng)地區(qū)及北方嚴(yán)寒大雪地區(qū)，板型的選擇尤為重要。目前市面上常見(jiàn)的板型材質(zhì)有鍍鋅鋼板、鍍鋁鋅鋼板、鋁鎂錳板、不銹鋼板、鋅銅鈦合金板、銅板等。材料的種類(lèi)不同，其本身的強(qiáng)度、線性膨脹系數(shù)等都是不同的，在負(fù)風(fēng)壓很大的地方就需要選擇強(qiáng)度較大的材料。具體的板型、支架間距及連接方式需要通過(guò)項(xiàng)目的風(fēng)洞試驗(yàn)和設(shè)計(jì)院要求的風(fēng)壓值通過(guò)抗風(fēng)揭試驗(yàn)確定。

3 金屬屋面層次選擇的適用性和節(jié)點(diǎn)處理的實(shí)用性

3.1 金屬屋面的層次選擇

金屬屋面每個(gè)層次有著每個(gè)層次的作用，項(xiàng)目根據(jù)自身的情況及預(yù)算選擇不同的層次組合，以滿足項(xiàng)目的適用性要求。構(gòu)造層次如表1所示：

以上根據(jù)重要程度、自身使用情況及適應(yīng)環(huán)境要求，可選擇不同的屋面層次組合。組合的過(guò)程中不僅可以調(diào)整組合層次，還可以調(diào)整材料的使用，由此可以看出金屬屋面的層次可根據(jù)項(xiàng)目自身的情況選擇不同的層次組合，以滿足不同功能要求。沒(méi)有最好的層次組合，只有最合適的層次組合。

3.2 金屬屋面的節(jié)點(diǎn)處理

金屬屋面最重要的節(jié)點(diǎn)為防水節(jié)點(diǎn)，屋面板的合理安裝及細(xì)部的收邊處理，直接影響整個(gè)屋面的使用功能。如檐口節(jié)點(diǎn)處理、屋脊節(jié)點(diǎn)處理、側(cè)山墻節(jié)點(diǎn)處理、內(nèi)外天溝節(jié)點(diǎn)處理、屋面洞口處理（方洞處理、圓洞處理）、山墻、女兒墻節(jié)點(diǎn)處理、單坡屋脊處理、高低跨節(jié)點(diǎn)處理、變形縫處理等。屋面節(jié)點(diǎn)除滿足一些規(guī)范搭接要求以外，最重要的是根據(jù)項(xiàng)目情況不一，所使用的節(jié)點(diǎn)處理也不同。除通用節(jié)點(diǎn)相同外，每個(gè)項(xiàng)目根據(jù)自身的情況都有不一樣的節(jié)點(diǎn)處理[2]。金屬屋面的節(jié)點(diǎn)處理雖有千變?nèi)f化，但基本原則是一樣的。第一必須滿足安全可靠性，其次考慮防水實(shí)用性，在滿足以上兩點(diǎn)要求后再考慮節(jié)點(diǎn)的美觀性。

4 金屬屋面的耐久性

當(dāng)項(xiàng)目處在沿海環(huán)境或內(nèi)陸環(huán)境、處在工業(yè)環(huán)境或民用住宅環(huán)境時(shí)腐蝕程度是不同的，屋面板的強(qiáng)度、涂層也是不一樣的。不同的涂層不同的價(jià)格代表不同的耐久年限。

彩涂鋼板按照品種分彩涂產(chǎn)品分成聚酯（PE）彩涂、高耐候（HDP）彩涂、硅改性聚酯（SMP）、氟碳（PVDF）彩涂。

（1）聚酯PE（Polyester）：PE涂層對(duì)于材質(zhì)有良好的附著性，彩涂鋼板易于加工成型，價(jià)廉且產(chǎn)品多，顏色和光澤的選擇余地大。在一般環(huán)境直接暴露下，其防蝕年限可長(zhǎng)達(dá)7―8年，但由于工業(yè)環(huán)境或污染嚴(yán)重的地區(qū)，其使用壽命相對(duì)降低，且聚酯涂料對(duì)耐紫外光性與涂膜耐粉化性并不理想，因此PE涂料的使用仍受到若干限制，一般用在空氣污染不嚴(yán)重的地區(qū)或需多次成型加工的產(chǎn)品。

（2）高耐候聚酯 HDP（High Durable POlyster）：高耐候聚酯樹(shù)脂在合成時(shí)采用含環(huán)己烷結(jié)構(gòu)的單體，來(lái)達(dá)到樹(shù)脂的柔韌性、耐久性和成本的平衡，采用不含芳香族的多元醇和多元酸來(lái)減少樹(shù)脂對(duì)UV光線的吸收，達(dá)到涂料的高耐候性能。涂料配方中加入紫外線吸收劑和位組胺（HALS）提高漆膜耐候性能。高耐候聚酯卷材涂料在國(guó)外已被市場(chǎng)認(rèn)可，該涂料性價(jià)比十分突出。

（3）硅改性聚酯SMP（Silicone Mobifiede Polyes

ter）：由于聚酯含有活性基-OH/-COOH，極易和其他高分子化物發(fā)生反應(yīng)，為改良PE的耐陽(yáng)光性與粉化性，以色澤保持性與耐熱性優(yōu)的Silicone樹(shù)脂作變性反應(yīng)，和PE的變性比介于5%～50%之間，當(dāng)然其價(jià)格也比較PE為高，但因Silicone樹(shù)脂對(duì)材質(zhì)的附著性和加工成型性并不理想，因此SMP彩涂鋼板并不適于多次成型加工的場(chǎng)合，大部分用于建筑物之屋頂及外墻。

（4）氟碳PVDF（Polyvinylidene Fluoride）：由于PVDF的化學(xué)鍵之間有很強(qiáng)的鍵能，因此涂料具有非常好的防蝕性和色澤保持性，在建筑工業(yè)用彩涂鋼板涂料中，屬于最高級(jí)產(chǎn)品，且分子量大又為直鍵型結(jié)構(gòu)，因此除耐化學(xué)性、藥品性之外，機(jī)械性能、耐紫外線和耐熱性能也很突出。在一般環(huán)境下，其防銹蝕年限可達(dá)20～25年之久[3]。

5 金屬屋面施工全過(guò)程管控

由于不同項(xiàng)目有不同的特點(diǎn)，下面我們以某會(huì)展項(xiàng)目為例介紹金屬屋面施工工藝及過(guò)程管控

其層次從頂部屋面板到基層鋼結(jié)構(gòu)，分別是：

（1）屋面板 ：0.8mm厚氟碳涂層鍍鋁鋅鋼屋面板

（2）防水層 ：1.5mmTOP防水卷材（二次防水層）

（3）襯檁條 ：3mm幾字形襯檁條及襯檁座

（4）保溫層 ：50+75mm保溫巖棉（非燃燒體，防火等級(jí)A級(jí)，上層密度160kg/m3，下層密度80kg/m3）

（5）隔聲層：40mm吸音棉（吸音層，容重16kg/m3）

（6）防塵層：80g無(wú)紡布

（7）支撐層：0.6mm穿孔壓型鋼板（鍍鋁鋅鋼板，孔徑3mm，沖孔率10%）

（8）方鋼管主次檁條及主次檁托

（9）主體鋼結(jié)構(gòu)

6 檁托檁條的安裝

為方便調(diào)節(jié)鋼結(jié)構(gòu)施工誤差，特將檁托設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)檁托。上部為6mm厚鋼板、下部為圓管，鋼板與方管之間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線定位，采用焊接與栓接兩種方式連接，主要用于消除鋼結(jié)構(gòu)的大部分安裝誤差。檁托板上開(kāi)長(zhǎng)圓孔，方便檁條定位進(jìn)行細(xì)微調(diào)節(jié)。由于本項(xiàng)目屋面板局部為雙曲，如檁條整體安裝誤較大，后期屋面板安裝將很難控制雙曲平順度，為保證屋面造型符合要求，檁托、檁條安裝過(guò)程全部采用經(jīng)緯儀控制坐標(biāo)點(diǎn)。

7 屋面底板安裝

為了方便吊裝，屋面底板長(zhǎng)度控制在6～9m，每捆重約1～2噸，底板垂直運(yùn)輸時(shí)，利用吊車(chē)吊至屋面，并將其用鐵絲綁定在屋面上，避免大風(fēng)刮至地面。在底板安裝前先放出定位板邊線，安裝定位板，根據(jù)定位板依次安裝底板，每十排板放一條復(fù)核線，復(fù)核底板安裝尺寸偏差并進(jìn)行調(diào)整，以免產(chǎn)生較大的累積誤差。為保護(hù)壓型鋼板表面及保證施工人員的安全，必須用干燥和清潔的手套來(lái)搬運(yùn)與安裝，不要在粗糙的表面或鋼結(jié)構(gòu)上拖拉壓型鋼板，其他的雜物及工具也不能在壓型板上拖行。當(dāng)?shù)谝粔K壓型板固定就位后，在板端與板頂各拉一根連續(xù)的準(zhǔn)線，這兩根線和第一塊板將成為引導(dǎo)線，便于后續(xù)壓型板的快速固定，在安裝一段區(qū)域后要及時(shí)檢查，方法是測(cè)量已固定好的壓型板寬度，在其頂部與底部各測(cè)一次，以保證不出現(xiàn)移動(dòng)和扇形。壓型底板通過(guò)自攻螺釘與檁條連接，自攻螺釘?shù)拈g距：橫向?yàn)橐徊ǖ木嚯x，在波谷處與檁條連接。

8 無(wú)紡布吸音棉安裝

無(wú)紡布位于壓型鋼底板之上，當(dāng)壓型鋼底板安裝完成后，緊接著就是鋪設(shè)無(wú)紡布。無(wú)紡布的主要作用是與穿孔鋼底板組成吸音層，鍍鋁鋅鋼底板安裝完畢后，將無(wú)紡布平鋪在底板上，讓無(wú)紡布與鋼底板的波峰與波谷緊貼，無(wú)紡布鋪墊要求平整覆蓋、緊貼、鋪滿、無(wú)明顯褶皺。為了使其具有良好的整體性，縱向搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于50mm，橫向搭接必須嚴(yán)實(shí)不露縫，以免被風(fēng)刮起。

鋪設(shè)玻璃絲棉卷時(shí)保證對(duì)齊和張緊，卷與卷之間的接縫緊密，玻璃棉鋪設(shè)時(shí)盡量和下一道工序保持一致，防止長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，導(dǎo)致受潮或淋雨。

9 巖棉的鋪設(shè)

雙層保溫巖棉鋪設(shè)時(shí)上下層需錯(cuò)縫鋪設(shè)，滿足系統(tǒng)的保溫性能。幾字形轉(zhuǎn)接件的下部必須使用保溫巖棉填充。幾字形襯檁安裝前需提前將保溫巖棉切割成與幾字形襯檁規(guī)格相符的保溫巖棉條放置在幾字形襯檁下部，確保屋面在幾字形轉(zhuǎn)接件及幾字形襯檁位置不會(huì)出現(xiàn)熱冷橋現(xiàn)象導(dǎo)致屋面漏水。保溫巖棉鋪設(shè)時(shí)的注意事項(xiàng)：

（1）檢查鋪設(shè)保溫層的基層，是否已平整、干燥和干凈。未符合標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)及時(shí)采取措施（如修補(bǔ)、清潔等）。

（2）為保證鋪設(shè)不受天氣的影響，浸水泡濕的保溫巖棉板不得直接使用，以確保施工質(zhì)量。

（3）保溫巖棉必須鋪平、無(wú)翹邊、折疊；接縫嚴(yán)密。保溫巖棉必須根據(jù)屋面的情況進(jìn)行鋪設(shè)和剪裁，保溫巖棉板上下層必須錯(cuò)縫鋪設(shè)以滿足系統(tǒng)的氣密性。

（4）為保證工程施工質(zhì)量，防止保溫巖棉長(zhǎng)時(shí)間暴露，施工時(shí)必須嚴(yán)密組織、集中施工，盡量減少保溫巖棉暴露時(shí)間，同時(shí)準(zhǔn)備防雨苫布，每天施工完后及時(shí)將未覆蓋的保溫棉臨時(shí)覆蓋。以防夜間被雨淋濕。保溫巖棉在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)檢查材料的潮濕度和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)有明顯受潮現(xiàn)象的保溫巖棉將不能使用。雨、雪或大風(fēng)天氣嚴(yán)禁施工。

（5）保溫層施工完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行下一道工序。完成上部防水層的施工。在雨季施工的保溫層應(yīng)采取遮蓋措施，防止雨淋而影響保溫層質(zhì)量。

10 幾字檁條的安裝

（1）幾字形檁條高度應(yīng)與巖棉厚度相同，鋼檁條之間采用自攻釘連接；

（2）安裝幾字形檁條是鋼檁條上已經(jīng)鋪設(shè)過(guò)鍍鋅鋼板及防水卷材，所以安裝幾字形檁條時(shí)必須找準(zhǔn)鋼檁條的位置，防止固定不牢固；

（3）幾字形檁條間距分為加密區(qū)與非加密區(qū)；

（4）幾字形檁托鋪設(shè)是將保溫棉塞入幾字形檁托空腔中，與幾字形檁條同時(shí)安裝，保證保溫連續(xù)性。

11 TPO防水卷材的鋪設(shè)

防水卷材自然展開(kāi)鋪設(shè)在巖棉與幾字形襯檁上。防水系統(tǒng)卷材的搭接縫采用熱風(fēng)焊接方式，接縫處的材質(zhì)同母材，即通過(guò)焊接連接的可等同于無(wú)接頭的整塊材料。在放置固定件的地方（沿卷材長(zhǎng)向）形成120mm的搭接，固定件邊應(yīng)距卷材邊10mm，卷材末端部分的搭接（沿卷材短向）最少50mm。自動(dòng)焊接機(jī)焊接時(shí)，搭接寬度為30mm，并根據(jù)屋面系統(tǒng)的需要在所有的泛水面、邊沿和突出部分用預(yù)打孔鍍鋅鋼條加螺絲固定。

卷材焊接：

要焊接的表面必須清潔無(wú)污物。受污染的卷材搭接部位，應(yīng)先用清水清洗焊接區(qū)，再用干凈的擦拭布擦干。使用自動(dòng)熱空氣焊接機(jī)或手持熱空氣焊接機(jī)以及硅酮橡膠輥，以熱空氣焊接卷材。在開(kāi)始工作之前，請(qǐng)先用自動(dòng)焊接機(jī)進(jìn)行一次焊接測(cè)試，然后用破壞性測(cè)驗(yàn)去試溫度和運(yùn)行速度是否正確，刮削噴嘴可以在焊接的同時(shí)刮削被焊卷材的表面，如此可達(dá)到增加焊接效果和可以避免必要性的清潔，以保證焊接質(zhì)量。

TPO卷材的檢驗(yàn)方法：

（1）非破壞性驗(yàn)查

沿焊縫邊牽引接縫探測(cè)工具尖，在焊接口上放出一定的力度，但不要插進(jìn)底層卷材中從而驗(yàn)查瑕疵。

如發(fā)現(xiàn)瑕疵，一定要先清洗焊口，再進(jìn)行修理.如果瑕疵情況惡劣，除了清洗和修理，還要加裝一小塊補(bǔ)丁。此問(wèn)題如果要用自動(dòng)焊接機(jī)，一定要用加上了“刮削噴嘴”的自動(dòng)焊接機(jī)來(lái)進(jìn)行。

（2）破壞性驗(yàn)查

在焊接接口的地方剪下闊1cm的小條依圖示用力拉伸小條上層和下層小條的一邊一定要被撕開(kāi)，如焊接部分沒(méi)有被撕開(kāi)，方為合格。此驗(yàn)查一定要在每天開(kāi)始工作時(shí)做溫度測(cè)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行。

12 屋面板的垂直運(yùn)輸與安裝

屋面板的垂直運(yùn)輸一般為工程的難點(diǎn)，本項(xiàng)目工程屋面板采用在地面加工彎弧好后，直接將成型好的屋面板利用專(zhuān)用吊具及吊帶吊至屋面，此種方法需要地面有一條較長(zhǎng)的加工區(qū)域。另外，為了避免吊裝時(shí)將成型好的屋面板折彎，需使用屋面板輔助吊裝工具。將屋面板吊運(yùn)至屋面以后，由人工搬運(yùn)至屋面板安裝位置。搬運(yùn)過(guò)程中，搬運(yùn)人員間距約5m左右。

屋面板鋪設(shè)時(shí)需要進(jìn)行屋面板的垂直度，需要每張屋面板的定位線在鋪板前畫(huà)好。屋面板鋪設(shè)完成后，鎖邊是很重要的一道工序。面板位置調(diào)整好后，安裝端部面板下的泡沫塑料封條，然后進(jìn)行鎖邊。要求鎖邊時(shí)應(yīng)連續(xù)、平整，不能出現(xiàn)扭曲和裂口。在鎖邊機(jī)前進(jìn)的過(guò)程中，其前方1m范圍內(nèi)必須用力使搭接邊接合緊密。

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[作者簡(jiǎn)介]朱文峰（1973 —），男，山東聊城人，本科，工程師，研究方向：金屬屋面相關(guān)設(shè)計(jì)施工。