广州倍安捷建筑科技有限公司 511400
摘要：随着社会主义社会经济的不断发展，人们的生活水平得到不断地提高，同时对生活质量的要求也在逐渐提高，各种各样的生产技术和工业技术也在不断地升级，科学技术含量不断升高。面对各种生产材料不断地升级，工程技术含量的增加，从而衍生出来的钢材，金属钛等新型材料在各种工程中的运用也越来越多。为了迎接高新技术的到来，我们应当如何紧跟发展步伐，与社会发展共同进步。本文将简要分析金属屋面工程在深化设计条件下的控制。
关键词：金属屋面；深化设计；施工工艺
引言
随着经济的发展、科技的进步和人们意识的改变，为了从根本上改善人们的生活条件和工作环境，新兴的材料越来越多，金属屋面也越来越广泛地应用于建筑领域中。无论是普通的工业建筑、传统的民用建筑还是设计新颖的公共建筑，随处可见金属材料的身影，由于金属拥有良好的特质，所以受到大多数建筑师的欢迎。金属材料正以其轻质、高强、设计量化、色彩丰富、造型独特和极富现代感等独居的魅力在建筑屋面领域中独领风骚，发挥出越来越重要的作用。在多数的建筑中，我们都能发现它的存在，成为建筑界中不可或缺的一种材料。而金属屋面系统也随着金属材料的发展，在建筑系统中大放光彩。本文将结合金属屋面工程的现状以及发展趋势，简要分析其在深化设计条件下的控制。
一、金属屋面现状和发展趋势
金属材料最早在建筑屋面上的应用是从欧洲开始的，当时人们在重要的建筑上运用金属材料，比如教堂的穹顶，就运用了铜板和锌板这些材料，这些建筑至今仍向世界散发着魅力。随着历史的发展，这些做法后来也传到中国这边来，目前仍然在使用的青岛市基督教堂就是其中之一，该教堂于1908年4月19日奠基，1910年10月23日落成，其中的钟楼屋顶就是采用了铜板屋面。
青岛市基督教堂
青岛市基督教堂
而后由于历史原因，我国在金属屋面这个领域发展几乎停滞。直到改革开放后，随着与外国的联系交流，逐步地引进技术，金属屋面行业才又向前发展，但这时期的发展主要是以厂房金属屋面为主，同时有少部分公共建筑，比如体育场馆屋面，是使用金属屋面的。
二十世纪九十年代后，特别是进入千禧年后，随着我国加入WTO，我国与世界的联系更加紧密，伴随着我国的经济和材料高速发展，人们的生活水平和生活品味也显著提高，人们对金属屋面有了更高层次的要求，于是促使了金属屋面行业长足的发展。这一时期，我国从事金属屋面的企业，修建了许多十分具有代表性和影响力的建筑。比如大多数的机场、高铁站、体育馆、歌剧院、科技馆等的屋面，其中比较著名的如：国家大剧院、国家体育场（鸟巢）等等。
国家大剧院
国家体育场（鸟巢）
我国金属屋面企业，通过早期对国外的学习积累经验和储备人才，现在已经有能力并正在积极参与国际竞争。
由于金属材料具有轻质、高强、设计量化、色彩丰富、造型独特和极富现代感等凸出的优点，所以得到越来越多的建筑师选用，除了大型公共建筑，还运用在造型要求特殊的项目上。比如我司承建的郑州信息大学的屋面，如图：
又如张大千博物馆屋面，如图
这些项目均有特别的造型要求，而金属屋面就正好能很好的满足建筑师的这些要求。
因为越来越多的建筑师喜欢选用金属屋面，所以我认为金属屋面在建筑物上使用的前景依然是广阔的。
金属屋面行业的发展，也促进了金属材料的发展，目前常用的金属材料已经有镀锌钢板、镀铝锌钢板、铝合金板、不锈钢板、锌铜钛合金板、铜板等多种材料，而金属材料的发展也反过来为金属屋面在材料的选择、板型的选择上提供更多的参考。这就形成一个良性的循环。
二、金属屋面深化设计
金属屋面的优点有很多，但不同的金属屋面系统有不同的适用范围，并不是一成不变的，所以金属屋面深化设计阶段，设计师不但要满足客户提出的要求，更应当从客户的角度出发，想方设法为项目的建设和使用增值。这就需要设计师在深化设计阶段考虑周详。
金属屋面深化设计需要考虑的基本问题，主要有以下几点：
2.1金属屋面的安全性。
1）板型的选择。
随着材料的发展和加工水平的提高，屋面板的板型也越来越多，使金属屋面可以满足建筑师越来越大胆和极具个性化的设计。比如有高立边板、矮立边板、平锁扣板、波纹板、插嵌板、挂扣板等等。
板型的选择，不但直接影响建筑完成的外观效果，还会影响金属屋面系统的使用功能。
比如，在机场这种面积大的屋面，板块的结构形式和固定方式对抵抗负风压有很大影响，如果选择挂扣板，可能一下子就被风吹跑了。
2）板块材料的选择。
由于材料的发展，目前较常用的材料就有镀锌钢板、镀铝锌钢板、铝合金板、不锈钢板、锌铜钛合金板、铜板等多种材料，材料的种类不同，其本身的强度、线性膨胀系数等都是不同的，在负风压很大的地方，就需要选择强度较大的材料。
3）固定方式的处理。
当板型相同、材料相同时，不同的固定方式效果是不一样的。比如打钉固定波纹板时，采用的钉的规格不同，钉的间距不同，都会对屋面板的固定效果产生影响的。
4）荷载计算。
在选择板块时，还需要结果荷载计算，用数据为选择做支撑。
2.2金属屋面的适用性。
1）外观。
每一位建筑师，在追求个性化设计的时候，都需要考虑建筑的外观要符合审美要求，不同的建筑要选择不同的板型。比如是仿古建筑，那么屋面板就要考虑用仿古金属瓦才比较恰当。
2）防水。
金属屋面的防水性能，直接影响使用者在使用过程的体验，其意义重大。不同的环境不同的建筑条件，对板型的选择是不同的。比如在暴雨强度大的地区，需要选择排水能力大的板型，在建筑屋面坡度小的建筑，也要相应选择排水能力大的板型。
屋面的排水方式对屋面的排水至关重要，需要针对不同的项目，选择是有组织排水还是无组织排水，是重力排水还是虹吸排水。
屋面板和天沟及落水管等均需设计师通过计算，用数据作为支撑。
2.3金属屋面的耐久性。
当金属屋面处于海边环境和处于内陆环境，处于工业工厂环境和处于民用住宅区环境，环境对金属屋面的腐蚀程度是不同的，这就要求设计师在材料选择的时候要懂得取舍挑选，因应环境选择合适的材料。
2.4金属屋面的经济性。
经济基础决定了上层建筑，任何项目一般都会有一个既定的投资目标，当客户要求的投资目标一定的情况时，设计师在深化时，需要围绕客户的投资目标展开，通过方案对比，选择最合适的金属屋面方案。
比如客户只想建一个厂房仓库屋面，设计师就没必要选择价格高昂的铜板做屋面板。
再比如客户已经做好混凝土屋面并做好保温防水等层次，只需要增加金属屋面作为外装饰的，设计师就没必要重复设置防水层保温层等了。
2.5金属屋面的其他性能。
金属屋面系统作为建筑体系中的一部分，设计师需要考虑的除了上述几点外，还应根据项目需要，考虑系统的保温、隔热、隔音、吸声、防渗、防雷、防雪崩、防潮、防火、通风、采光、冷凝水等，以及系统的维护维修问题、环境污染问题、回收重复利用问题等各个方面。
在项目投资不变的情况下，设计环节对项目使用功能和造价的影响是决定性的，因此，设计师在深化设计时，必须充分考虑项目的需要，针对性地比选方案，实现使用需求与项目造价的有机结合。
三、金属屋面施工工艺
3.1金属屋面经过多年的发展，已经因应不同项目需要发展出各种各样的屋面系统，但万变不离其宗，金属屋面的基本层次一般有（从结构层开始）：檩条系统（包括主次檩条、连接檩托件等）、支撑系统（包括压型钢板、支撑钢丝网等）、性能需要系统（包括保温层、吸引层、隔气层、防水层、防尘层等）、面板系统（包括金属屋面板、固定座/扣等）、排水系统（包括天沟、天沟骨架、落水管等）、防雷系统、其他辅助系统（包括防坠落、融雪、检修）等。
3.2由于不同的项目有不同的特点，现以我们承建的其中一个体育馆项目为例，大概地介绍金属屋面施工工艺。
本项目轴测图如下：
其层次从顶部屋面板到基层钢结构，各层次分别是：
1）屋面板：0.9mm厚Tech-zip 65-400 氟碳涂层铝镁锰合金屋面板
2）防水层：0.49mm厚高密度纺粘乙烯膜，带反射涂层
3）衬檩条：2mm几字型衬檩条及衬檩座
4）保温层：100mm厚24K玻璃纤维保温棉（双面铝箔），下衬0.25mm厚聚烯烃涂层纺粘聚乙烯膜
5）隔声层：100mm厚12K玻璃纤维棉
6）防尘层：100g无纺布
7）支撑层：0.8mm厚 15-225冲孔压型镀锌钢底板（穿孔率26%）
8）C型钢檩条及檩托板
9）主体钢结构
3.3金属屋面系统在施工过程需要与钢构工程及其它专业工程立体交叉进行。因此在施工过程中要与监理单位、各相关施工单位密切配合。结合施工现场实际，拟订周密施工计划，采用先进施工方法，以确保工程整体质量目标及进度目标的实现。
通过对项目分析，本项目的施工重点和难点在于：
1）施工重点：控制檩条系统和屋面板系统的安装质量，使屋面系统完成后整体平滑自然，咬口紧密，达到防水、防风效果。
2）施工难点：
1>.屋面板咬合如何达到紧密，整齐，稳固，实现抗风要求。
解决办法：屋面板咬合将采用电动拉练式缝合机，快速，紧密，整体性好。
2>.屋面板生产后怎样吊至屋面，并逐件安放到位；
解决办法：采用人工吊运，多人分摊受力点，统一指挥行动。
3>.细部节点处理，避免漏水隐患
解决办法：做专项技术交底，加强工人技能培训，加强监督。
3.4施工流程图
四.施工工艺
本项目的施工，质量控制的关键工序是檩条系统安装、支撑钢板安装、屋面板安装、收边收口等，故做重点介绍，而其他工序将简单带过。
4.1檩条系统安装
4.1.1主檩条系统安装
4.1.1.1用水准仪对钢结构的标高进行抽查，分区域，抽查几处相邻高差，与设计图中的设计高差相比，找出偏差，为檩条安装提供依据和指导。对主体钢结构进行复检、测量，满足施工需要即办理移交手续。超过标准允许误差的部位，视情况，可以不接收，如接收，必须在屋面檩条安装时进行调整处理，保证屋面板安装后曲线光滑流畅。
4.1.1.2按图纸要求放线安装檩托板，檩托板焊接的质量要满足设计要求。
4.1.1.3按图纸要求放线安装檩条，檩托板和C型钢檩条螺栓连接固定。螺栓的紧固必须满足设计和规范要求。
4.1.1.4檩条安装完成上表面要平整，误差需要满足规范和设计要求。
4.1.1.5安装完成，自检合格后，报现场管理人员进行交接检，合格后方可进入下道工序。
4.1.2衬檩条系统安装
4.1.2.1对上道工序进行检查，避免出现重大失误。
4.1.2.2按图纸要求放线安装几字檩托，檩托的间距必须满足设计要求，檩托安装完成应该是成一直线排列，檩托采用自攻钉固定，自攻钉的规格和打钉颗数、紧固情况要满足设计要求。
4.1.2.3按图纸要求放线安装几字衬檩条，几字衬檩条和衬檩托采用自攻钉固定，自攻钉的规格和打钉颗数、紧固情况要满足设计要求。
4.1.2.4檩条安装完成上表面要平整，误差需要满足规范和设计要求。
4.1.2.5衬檩条在长度方向对接时，对接处需增加几字檩托，禁止衬檩条对接处悬挑。
4.1.2.6安装完成，自检合格后，报现场管理人员进行交接检，合格后方可进入下道工序。
4.2支撑钢板安装
4.2.1对上道工序进行检查，避免出现重大失误。安装前对板材的尺寸、板厚及外观进行复检，对于符合要求的板材方可安装，反之，堆放一边，并上报现场管理人员。
4.2.2压型钢板原材料需保管好，要保证表面平整、干净。根据现场造型需要，切割压型钢板，在同一平面的压型钢板有搭接的，横向搭接一个波的长度，纵向搭接的，搭接200mm，搭接位置设置在檩条处。
4.2.3安装固定：
在底板安装前，确定第一列板的安装基准线，以此线为基础，铺板安装。
当第一块压型板固定就位后，在板端与板顶各拉一根连续的准线，这两根线和第一块板将成为引导线，便于后续压型板的快速固定。
压型底板通过自攻螺钉与檩条连接，自攻螺钉的间距：横向为一凸一凹的距离，在凹处与龙骨连接；钢底板的安装顺序为由低处往高处安装；搭接为高处搭低处。螺钉都应在一条直线上。
压型钢板摆放就位后，必须马上固定，严禁没有固定的压型钢板放置在楼面，以免风吹刮落伤人。
4.2.4安装完成，自检合格后，报现场管理人员进行交接检，合格后方可进入下道工序。在后续施工中不能破坏压型钢板表面，必须保证表面平整。
4.3 防尘层、隔声层、保温层、防水层等安装
4.3.1对上道工序进行检查，避免出现重大失误。安装前对无纺布、保温棉、高密度纺粘乙烯膜等材料的规格及外观进行复检，对于符合要求的板材方可安装，反之，堆放一边，并上报现场管理人员。
4.3.2无纺布铺设，需注意要把压型钢板波谷填满，注意纵向和横向的搭接，搭接量需要满足设计要求。
4.3.3保温棉铺设，需注意铺设方向应平行衬檩条铺设，注意纵向和横向的搭接，搭接密实。
4.3.4高密度纺粘乙烯膜铺设，应先进行细部结构处理，然后由屋面最低标高向上铺设。铺设的高密度纺粘乙烯膜应平整顺直，搭接尺寸准确，不得扭曲、皱褶。搭接位置应粘牢密实。
4.3.5安装完成，自检合格后，报现场管理人员进行交接检，合格后方可进入下道工序。
4.4屋面板安装安装
4.4.1屋面板安装流程：
4.4.2屋面板安装工艺
4.4.2.1固定座安装
屋面板固定支座是将屋面风载传递到檩条的受力配件，它的安装质量直接影响到屋面板的抗风性能。另外，铝合金支座的安装误差还会影响到屋面板的纵向自由伸缩，及屋面板槽口扣合的严密性。因此，屋面板支座的安装也是屋面板安装工作中的关键工序。
整个屋面铝支座的安装流程为：安装前的测量放线→屋面铝支座的安装→安装完成后的复查。
首先，采用经纬仪，将轴线引测到衬檩条上表面，作为铝合金支座安装的纵向控制线。
第一排铝合金支座安装最为关键，将直接影响到后续支座的安装精度。因此，第一排支座位置要多次复核，其支座间距应采用标尺确定。
另外，铝合金支座的数量多少，决定着屋面板的抗风能力。所以，铝合金支座应沿板长方向的排数严格按图纸设计进行安装，不得漏装，少装。
4.4.2.2屋面板安装
（1）放线：在“T”码安装合格后，只需设板端定位线，一般以板出排水沟边沿的距离为控制线，板块伸出排水沟边沿的长度以略大于设计为宜，以便于修剪。一般以屋面板挑出排水天沟150mm为宜。
（2）就位：施工人员将板抬到安装位置，就位时先对准板端控制线，然后将搭接边用力压入前一块板的搭接边，最后检查搭接边是否紧密接合。
（3）板的固定点施工：热膨胀固定点的作用是为了不让板滑走，且能承受外挂装饰板的荷载。
（4）咬边：屋面板位置调整好后，用专用电动咬边机进行咬边，要求咬过的边连续、平整，不能出现扭曲和裂口。在咬边机咬合爬行的过程中，其前方1mm范围内必须用力卡紧使搭接边接合紧密，这也是机械咬边的质量关键所在。
（5）板边修剪：屋面板安装完成后，需对边沿处的板边需要修剪，以保证屋面板边缘整齐、美观。屋面板伸入天沟内的长度以不小于150mm为宜。
4.5收边收口
（1）檐口滴水片安装：滴水片安装前对檐口和天沟处的板边进行修剪，先根据板边需伸入天沟等部位的设计尺寸在需修剪的部位弹出修剪线，修剪时用自动切边机沿修剪线切割，既保证了屋面板伸入天沟的长度与设计的尺寸一致，又保证了修剪后整个屋面外形的美观，同时也可以有效防止雨水在风的作用下不会吹入屋面夹层中。然后安装檐口密封件，最后安装滴水片，滴水片用铆钉固定，每小肋一颗铝铆钉。
（2）屋脊收边，按图纸要求把屋面板现场往上折起90度角安装堵头和支撑，安装泛水板，支撑和泛水板均用铝制铆钉固定。泛水板的纵向搭接需要控制搭接量，搭接处加丁基胶带。
（3）收边安装完成，需要检查效果，包括外观效果，合格方可加入下道工序。
结束语
从80年代至今，金属屋面在我国的历经了不同的时期，发展速度也在不断地提升，生命力和艺术表现力越来越强，其有利因素值得我们对其进行不断地更新，并推动其发展。金属屋面的运用在科研，设计，生产，施工人员方面要更加注意，这项技术发展和应用应结合我国国情，通过我国科技人员的不懈努力，使其焕发出更具中国特色的价值。金属屋面工程技术和质量控制要完好，做到建筑外观满足设计要求，同时使用功能和造价控制在预定范围内，通过将这种复杂化的设计概念转化为优化设计，并结合控制手段，较好地实现控制目的。
参加文献
[1]倪可斌.金属屋面设计需考虑的一些问题.中国科技财富.2013.09
[2]黄唯.金属屋面系统在高端住宅项目的应用技术研究.中国建筑防水.2011.08
[3]邓卫宁.国外金属屋面系统分析.四川建筑科学研究.2011.07
论文作者:王金喜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/27
标签：屋面论文; 屋面板论文; 檩条论文; 金属论文; 支座论文; 建筑论文; 天沟论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;