1．金屬屋面的發(fā)展與應(yīng)用狀況

金屬屋面從20世紀70年代末開始在我國應(yīng)用，經(jīng)過近50年的發(fā)展，已廣地應(yīng)用于

工業(yè)、商業(yè)和民用建筑中?，F(xiàn)在我國應(yīng)用金屬屋面的建筑隨處可見，它已是許多建筑非常重

要和必要的組成部分。

我國較早應(yīng)用的金屬屋面主要是穿透式固定的壓型鋼板屋面，大多用于工業(yè)廠房、倉儲

建筑。20世紀90年代前后開始應(yīng)用夾芯板、鋁合金板等復(fù)合、壓型金屬板系統(tǒng)，并逐步應(yīng)

用于公共建筑的屋面。進入21世紀后，更多種材料、板型的金屬屋面相繼在國內(nèi)開始應(yīng)用，

大量工業(yè)建筑、公共建筑等都采用了壓型金屬板屋面系統(tǒng)。

雖然金屬屋面在我國得到廣的應(yīng)用，但使用狀況不太理想，尤其是從國外大量引進扣

合、咬合等隱藏式固定的壓型金屬板屋面系統(tǒng)后，由于技術(shù)細節(jié)考慮不周、質(zhì)量控制欠缺等

原因，建成后的許多金屬屋面工程存在問題，包括抗風能力不夠、發(fā)生重大火災(zāi)事故、漏水、

熱工性能差等。許多屋面在設(shè)計之初往往就存在技術(shù)缺陷，導致后期施工及使用階段出現(xiàn)了

各種各樣的問題。

2．金屬屋面的技術(shù)特征與設(shè)計要點

金屬屋面作為分隔建筑室內(nèi)外空間的重要組成部分，應(yīng)具備相應(yīng)特征以滿足建筑結(jié)構(gòu)安

全、建筑使用功能和舒適性等要求，主要有以下方面。

1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強度

金屬屋面系統(tǒng)主要承受自重及作用其上的荷載，并將荷載傳遞給主體結(jié)構(gòu)。作用于金屬

屋面的荷載主要有風荷載、雪荷載、施工荷載及檢修荷載等。我國地域遼闊，不同地區(qū)建筑

金屬屋面承受的主要載荷不同，例如東北地區(qū)積雪覆蓋時間長且積雪量大，屋面在設(shè)計時需

要著重考慮雪荷載的影響，應(yīng)能承受較大雪荷載而不出現(xiàn)較大變形甚至破壞；沿海地區(qū)風荷

載大、臺風出現(xiàn)頻繁，屋面的抗風設(shè)計顯得尤為重要，需要著重考慮金屬屋面的抗風設(shè)計，

保證金屬屋面不因風作用而被掀飛或產(chǎn)生影響屋面連接強度和防水的變形。

2）耐火與防火

金屬屋面在建設(shè)期以及建成使用周期內(nèi)，均曾經(jīng)發(fā)生許多火災(zāi)事故。屋面發(fā)生火災(zāi)時具

有以下特點：首先燃燒隱蔽，外層金屬面板不可燃燒，屋面著火之后往往是在夾層里燃燒，

在外面只能看到裂縫或縫隙冒煙，難以判斷火勢和蔓延狀況；其次火災(zāi)蔓延速度快，發(fā)生火

情后構(gòu)造層內(nèi)溫度快速升高，氣壓增大加快空氣在構(gòu)造層里的流動速度，更會助長火勢；第

三因外層屋面板不可燃燒且為整體面層具有密閉性，各類滅火材料無法進入構(gòu)造層內(nèi)，且屋

面板具有防水性能，消防水也難以進入構(gòu)造層內(nèi)部滅火；金屬屋面一旦發(fā)生火情，難以發(fā)現(xiàn)

和控制，火災(zāi)危害性巨大。因此金屬屋面在設(shè)計時應(yīng)考慮具有一定耐火時限，有助于延長人

員逃生時間和增加救援時間；為抑制火災(zāi)沿其內(nèi)表面蔓延或引燃屋面，金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造應(yīng)

盡量采用不燃材料。

3）防排水：

屋面應(yīng)為建筑防風、擋雨并提供舒適的環(huán)境空間，保證室內(nèi)不受外界風雨等環(huán)境因素的

影響，因此屋面的防風、防雨雪、防滲漏是建筑屋面的主要基本功能。一般來說，屋頂滲漏

不會直接影響建筑物的安全，但會影響建筑物的正常使用，帶來的主要影響包括加速內(nèi)部結(jié)

構(gòu)的腐蝕、影響室內(nèi)設(shè)備的使用等等，甚至嚴重影響建筑的正常營業(yè)，給運營方帶來巨大的

損失。

屋面的防水設(shè)計必須得到足夠的重視。金屬屋面的防水性能主要與屋面坡度、系統(tǒng)板型、

構(gòu)造設(shè)計、節(jié)點設(shè)計以及安裝的質(zhì)量有很大的關(guān)系。屋面排水分為無組織排水和有組織排水，

目前大多數(shù)建筑多采用有組織排水方式。有組織排水是利用雨水收集（排水溝）系統(tǒng)和排放

（排水）系統(tǒng)將屋面雨水收集并快速排至建筑雨水管溝或地面。金屬屋面的排水溝一般采用

金屬板，冷彎成型并現(xiàn)場拼裝而成。屋面排水天溝應(yīng)根據(jù)當?shù)乇┯陱姸?、屋面匯水面積、排

水系統(tǒng)排水能力、天溝坡度等進行天溝斷面設(shè)計，保證足夠匯水和排水能力。

4）溫度變形

金屬材料具有較大的線膨脹系數(shù)，在相同溫度變化時，金屬屋面板和構(gòu)件會產(chǎn)生更大的

變形或溫度應(yīng)力。金屬板外露，陽光直射時，金屬板的溫度不僅隨著氣溫的變化，同時也因

日光照射而變化；溫度變化越大，金屬板的變形也就越大。金屬屋面一般都有大量的連接固

定點和節(jié)點連接部位，金屬板變形時，應(yīng)能順暢位移變形或具有釋放溫度應(yīng)力的措施，否則

任何應(yīng)力集中都容易造成連接部位、節(jié)點部位的薄板撕裂破壞。金屬屋面出現(xiàn)的很多大變形

及滲漏一般都是由于熱變形處理不好而產(chǎn)生的。因此在金屬屋面設(shè)計過程中，要充分考慮溫

度變形對屋面系統(tǒng)的影響，盡可能采取技術(shù)措施、保證安裝精度減少因溫度變形帶來的對屋

面的不利影響。

5） 保溫隔熱性能

金屬屋面系統(tǒng)保溫隔熱設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑熱工性能要求而定，滿足當?shù)責峁ひ?guī)范要求并滿

足建筑使用功能要求。進行金屬屋面系統(tǒng)保溫設(shè)計，應(yīng)進行保溫驗算。設(shè)置足夠保溫層，傳

熱阻不小于規(guī)范規(guī)定和設(shè)計要求；金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造層中的熱橋部位應(yīng)進行保溫驗算，并采

取保溫、隔熱措施，尤其是對保溫和防冷凝有嚴格要求的金屬屋面工程；金屬屋面與其他部

位連接處縫隙應(yīng)密實填充保溫材料并密封。進行金屬屋面系統(tǒng)防熱設(shè)計，應(yīng)進行隔熱驗算。

驗算屋面內(nèi)表面溫度，滿足規(guī)范和使用要求；炎熱地區(qū)和防熱要求高的金屬屋面系統(tǒng)，宜采

用原色或淺色金屬屋面板降低金屬板表面溫度，并在屋面系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置通風構(gòu)造層，這對屋面

隔熱非常有效。

6）冷凝水控制

金屬屋面系統(tǒng)在設(shè)計時需要考慮冷凝的危害，并控制冷凝現(xiàn)象的出現(xiàn)。采用金屬屋面的

建筑多為鋼結(jié)構(gòu)工程，而且在屋面系統(tǒng)構(gòu)造層內(nèi)也有很多金屬構(gòu)件和緊固件，在高濕環(huán)境或

水分的作用下，鋼結(jié)構(gòu)、金屬材料會加速腐蝕，影響結(jié)構(gòu)安全和使用壽命；保溫層內(nèi)產(chǎn)生冷

凝水，會影響保溫、隔熱性能；干燥、潔凈廠房內(nèi)產(chǎn)生冷凝水會影響生產(chǎn)。不論是屋面系統(tǒng)

構(gòu)件表面冷凝還是屋面系統(tǒng)內(nèi)部的空隙冷凝，都會產(chǎn)生冷凝水，對金屬屋面系統(tǒng)自身及建筑

使用帶來不可忽視的影響。

7）聲學性能

建筑金屬屋面系統(tǒng)聲學設(shè)計主要考慮三方面，即吸聲、空氣聲隔聲、雨噪聲隔聲降噪。

空氣聲隔聲是指圍護結(jié)構(gòu)隔絕室外或室內(nèi)噪聲，減少圍護結(jié)構(gòu)的空氣聲傳遞，從而減小噪聲

從室外傳入室內(nèi)或者從室內(nèi)傳至室外。建筑內(nèi)需要吸聲是為了減少室內(nèi)空間反射聲并控制室

內(nèi)混響時間。外界作用撞擊金屬屋面產(chǎn)生的聲音，除向外界輻射，有較大部分能量沿金屬屋

面系統(tǒng)構(gòu)件和剛性連接傳遞至室內(nèi)，通常金屬屋面撞擊聲是指降雨或冰覆對金屬屋面板的撞

擊噪聲。金屬屋面板薄，剛度大，受到的撞擊后振動頻率高，產(chǎn)生的噪音會比一般屋面的大，

因此公共建筑和其它有聲學功能要求的建筑，需要確定并控制屋面板撞市噪聲的影響。

8） 采光

建筑采光是利用自然光照來改變室內(nèi)環(huán)境，建筑設(shè)計應(yīng)滿足規(guī)范要求的情況下充分利用

自然采光，降低能耗。目前國內(nèi)大型建筑設(shè)計也都充分利用了自然光，如許多火車站和體育

場館，布置大面積采光窗，陽光可以照亮整個建筑，對不同建筑，設(shè)計時需要根據(jù)視覺工作

特點，確定采光系數(shù)，合理選擇采光形式，確定采光面積及采光部位。采光設(shè)計時根據(jù)建筑

的尺寸及使用功能而定的，對小型建筑，一般墻面上的重直采光就足夠了，但對大型建筑，

則需要屋面采光或者墻、屋面組合采光，不同行業(yè)的建筑設(shè)計規(guī)范，對行業(yè)建筑采光設(shè)計要

求進行了規(guī)定，金屬屋面設(shè)計采光設(shè)施時，會分隔金屬屋面并產(chǎn)生交接面，節(jié)點處理設(shè)計的

好壞會直接影響金屬屋面排水及防滲性能。

9） 維護與維修

金屬屋面系統(tǒng)外觀一致性有時并非設(shè)計師考慮的關(guān)鍵因素，但是對使用者或者周圍人看

來可能非常重要，因此為保持屋面外觀及正常使用，金屬屋面系統(tǒng)需要經(jīng)常清潔，檢查和維

護，更重要的是，定期或不定期的屋面檢查與日常維護對提高金屬屋面系統(tǒng)的耐久性非常重

要，并能影響工程項目投資經(jīng)濟效益。金屬屋面設(shè)計時，需要考慮金屬屋面系統(tǒng)維護與維修

保障措施，使用時，使用方應(yīng)對金屬屋面系統(tǒng)經(jīng)常性進行檢查和維護。

10）耐久性能

建筑設(shè)計需要明確建筑設(shè)計使用年限，建筑構(gòu)件根據(jù)建筑設(shè)計壽命和構(gòu)件特點來進行設(shè)

計以滿足建筑使用期限內(nèi)的安全正常工作。耐久性是指建筑或建筑構(gòu)件在正常使用和維護

條件下，在設(shè)計使用周期內(nèi)，能夠滿足及保持各項設(shè)計功能指標要求的能力。金屬屋面長期

暴露于高溫潮濕的大氣中，受風、雨、雪的侵襲、光照及紫外線的作用，并可能承受大氣污

染物的侵蝕，設(shè)計時需要綜合考慮這些因素對屋面構(gòu)件及材料的物理性能帶來的不可忽視的

影響和破壞作用，從而避免影響屋面系統(tǒng)的綜合性能和建筑的正常使用。

11）環(huán)保和可持續(xù)性

任何建筑都有其設(shè)計使用壽命和期限，建筑業(yè)作為當今資源及能源消耗比較大的產(chǎn)業(yè)，對

社會可持續(xù)發(fā)展的影響意義重大。因此，在保證建筑全壽命周期內(nèi)的安全及正常使用，應(yīng)盡

可能優(yōu)化設(shè)計，物盡其用，作為對社會資源消耗比較大的節(jié)約。

金屬屋面采用的金屬材料為可回收材料，但在設(shè)計和使用金屬屋面系統(tǒng)時，還應(yīng)從以下

幾個方面考慮：1、加強金屬屋面系統(tǒng)的日常維護、保養(yǎng)，使金屬屋面系統(tǒng)的使用年限大

化：2、大范圍內(nèi)采用可再生建筑材料，避免使用高蘊能量，破壞環(huán)境、產(chǎn)生大量垃圾以

及帶有放射性的建筑材料，重復(fù)利用可循環(huán)使用的建筑材料和構(gòu)件：3、加強包括金屬屋面

系統(tǒng)的圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的改善，是降低建筑能耗的重要途徑。4、節(jié)約材料，減少建設(shè)

過程中對環(huán)境的影響，避免破壞環(huán)境、資源浪費。

12）細部設(shè)計與節(jié)點措施

金屬屋面系統(tǒng)細部設(shè)計，是指金屬屋面系統(tǒng)與建筑墻體、洞口、天窗、檢修口、煙幽等

伸出屋面構(gòu)件之間連接部位及屋面系統(tǒng)自身的組合、連接和構(gòu)造設(shè)計。其任務(wù)是從細部節(jié)點

或構(gòu)造方面考慮金屬屋面系統(tǒng)邊部及薄弱部位設(shè)計，保證完整金屬屋面系統(tǒng)的功能、技

術(shù)、經(jīng)濟及外觀。金屬屋面系統(tǒng)的細部設(shè)計應(yīng)考慮的因素包括：材料的選擇、運用是否合理；

細部構(gòu)造是否能滿足屋面系統(tǒng)使用功能的要求；屋面系統(tǒng)的細部構(gòu)造布置是否合理；以及安

裝的可實現(xiàn)性。

13）屋面附屬設(shè)施

金屬屋面系統(tǒng)設(shè)計，還需考慮其它性能要求或特定建筑功能性要求，確定是否需要采取

特定的措施。如為了通風、消防，屋面需要設(shè)置通風、排煙窗等。防雷措施需要滿足規(guī)范的

要求；為維護維修設(shè)置屋面檢修通道、防墜落系統(tǒng)，北方地區(qū)屋面設(shè)置擋雪系統(tǒng)、融雪系統(tǒng)

等。

一般情況下，小型、輕質(zhì)的附屬裝置可直接固定于金屬屋面板上，采用固定夾具

無需穿透屋面板即可將其固定于屋面板上。但大型的屋面附屬裝置，則必須穿透屋面板和部

分構(gòu)造層連接在主結(jié)構(gòu)上，設(shè)計和施工時應(yīng)保證裝置固定牢固，穿透構(gòu)件和金屬屋面板間連

接部位應(yīng)密實填充保溫棉，防潮、防水層密封。同時連接部位應(yīng)與屋面板的端部保持適當距

離以適應(yīng)屋面板的溫度變形。

金屬屋面設(shè)計時需要考慮的功能、性能要求很多，以上所述只是金屬屋面系統(tǒng)的基本

要求，設(shè)計時還需根據(jù)建筑實際情況，充分考慮其它條件和因素的影響。而且這些功能和性

能之間往往互相關(guān)聯(lián)并互相作用，設(shè)計時更需要綜合考慮并采取應(yīng)對策略。

 

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