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薄板金屬屋頂系統(tǒng)-現(xiàn)代大型建筑的首選

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]

    ??薄板金屬屋頂系統(tǒng)

    　　現(xiàn)代城市的標(biāo)志性建筑如大劇院、文化中心、會展中心、體育場館、機場等大型公共建筑，本身跨度大、造型復(fù)雜、安全耐久性高、技術(shù)含量高，因此對高品質(zhì)的屋頂材料和技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生了極大需求，原有的彩板、厚鋁板（2.5mm）屋頂材料及技術(shù)系統(tǒng)難以滿足這一新的要求，這就需要相適用的新技術(shù)出現(xiàn)。由此一些新的材料、新的系統(tǒng)應(yīng)運而生，鈦板、鈦鋅板、鋁板、銅板、不銹鋼板等金屬薄板（板厚1.2mm）都開始應(yīng)用于屋頂，與其配套的專業(yè)化施工技術(shù)也相繼產(chǎn)生，進而滿足了建筑的功能、結(jié)構(gòu)及外觀要求。

    薄板金屬屋頂?shù)?br /> 形狀及類型

    　　建筑師根據(jù)建筑功能和藝術(shù)造型的要求，將通常的形狀大致分為：平面及若干平面的組合（如折面、角錐面等）；單曲面（圓柱面、圓錐面）；雙曲面（微彎曲面、角平雙曲面等）；穹頂、圓球及半圓球、橢球及半橢球；雙曲拋物面（扭曲面、馬鞍形曲面等）；其他任意曲面。
    　　薄板金屬屋頂按系統(tǒng)可分為：立邊咬合系統(tǒng)、直立鎖邊屋頂系統(tǒng)（即貝姆系統(tǒng)）、古典式扣蓋系統(tǒng)、平鎖扣式系統(tǒng)、整體扣式系統(tǒng)、整體平屋頂系統(tǒng)、壓型板系統(tǒng)、單元板塊式系統(tǒng)等，以下將重點介紹七種系統(tǒng)的特點。
    1. 立邊咬合系統(tǒng)
    　　該系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于整個系統(tǒng)采用浮動結(jié)構(gòu)和隱蔽式安裝設(shè)計。屋面板的每一個模數(shù)單元均為水槽形狀壓制成型，各單元之間相互搭接緊扣，再用專用鎖邊機鎖閉接口。這種系統(tǒng)是薄板金屬屋面系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)，其主要特征是整體結(jié)構(gòu)性防水、排水，自然循環(huán)通風(fēng)構(gòu)造可以增長建筑壽命，容易進行三維彎弧和特異造型，結(jié)構(gòu)簡潔、輕巧、安全，施工安全、快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟。
    2．暗扣直立鎖邊系統(tǒng)
    　　暗扣直立鎖邊系統(tǒng)是基于立邊咬合系統(tǒng)基礎(chǔ)而發(fā)展形成的金屬屋面系統(tǒng)，保持了立邊咬合系統(tǒng)的基本特性。它屬于輕質(zhì)、高強度、防水、抗腐蝕、高適應(yīng)性的環(huán)保型系統(tǒng)，容易與其他建筑材料和系統(tǒng)相融合，具有節(jié)能、防雷、防火特性。采用厚度0.9mm~1.0mm的面板和高度65mm~220mm的立板，面板可承受較大荷載，從而大大簡化系統(tǒng)支承構(gòu)造，更適用于大面積屋面和彎弧屋面。該系統(tǒng)在小坡度、平頂、弧形、拱形及雙曲面屋頂設(shè)計中占有優(yōu)勢，也可用于屋頂花園的種植屋面。
    3．古典式扣蓋系統(tǒng)
    　　古典式扣蓋系統(tǒng)是古老的并沿用至今的屋面系統(tǒng)。其主要特點是結(jié)構(gòu)簡潔、輕巧、安全，具有整體結(jié)構(gòu)性防水功能，無需化學(xué)嵌縫膠填縫，可以避免污染與老化問題；自然循環(huán)通風(fēng)構(gòu)造，延長了建筑使用壽命。與立邊咬合系統(tǒng)比較，其最大特點在于立邊采用方形里邊，并有方形木條支承，立邊穩(wěn)固。它廣泛應(yīng)用于別墅及古典風(fēng)格建筑的坡屋面，造型美觀。
    4．平鎖扣式系統(tǒng)
    　　平鎖扣式系統(tǒng)作為傳統(tǒng)的金屬屋面系統(tǒng)，在現(xiàn)代建筑中仍廣泛用于坡度較大的屋面，在鋼架結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)中均有使用。該系統(tǒng)的網(wǎng)格變化多樣，三維彎弧特異造型易加工，具有整體結(jié)構(gòu)性防水功能。目前，該系統(tǒng)不僅用于修復(fù)具有歷史價值的傳統(tǒng)建筑，而且在現(xiàn)代建筑中也成為一種主要的建筑語言。
    5．平面板條系統(tǒng)
    　　平面板條系統(tǒng)是加工運用難度較大的金屬板材系統(tǒng)，要求不銹鋼板、鈦金屬板等表面平滑，并能雙重防水，故系統(tǒng)設(shè)有內(nèi)集水槽。該系統(tǒng)適用于坡度不小于3°的屋頂，常用的金屬板材包括鈦板、不銹鋼板。常用板塊厚度0.5 mm~0.6mm，典型板塊寬度為400mm、430mm。
    6．壓型板系統(tǒng)
    　　壓型板系統(tǒng)適用于簡易屋頂構(gòu)造，在薄板金屬屋頂系統(tǒng)中，是最為經(jīng)濟的系統(tǒng)，廣泛用于民用公共建筑及工業(yè)建筑的屋頂，如體育場、遮陽棚、展覽館、體育館、禮堂、工業(yè)廠房等建筑。該系統(tǒng)屋頂設(shè)計的原則是不允許雨水漫過板肋和天溝，不同的板型適用于不同的坡度。
    7．單元板塊式系統(tǒng)
    　　單元板塊式系統(tǒng)適用于平面板塊屋頂系統(tǒng)，表面平滑。該系統(tǒng)是利用空氣等壓腔原理進行防水，并設(shè)有內(nèi)導(dǎo)水槽將少量積水排出。無需化學(xué)嵌縫膠，避免了污染與老化問題。適用的金屬板材包括鈦鋅板、鋁合金板、銅板。常用板塊厚度0.8 mm ~1.0mm，板塊規(guī)格可依設(shè)計而定。

    薄板金屬屋頂?shù)?br /> 典型工程

    1．國家大劇院金屬屋頂體系
    　　國家大劇院主體建筑為獨特的殼體造型，高46.68m，地下最深32.50m，周長約600m。殼體表面由18398塊鈦金屬板和1226塊超白玻璃巧妙拼接，營造出舞臺帷幕徐徐拉開的視覺效果。該殼體造型的金屬屋頂包括防水系統(tǒng)、保溫隔熱系統(tǒng)、隔聲吸聲系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)，主次檁條雙曲支撐體系、裝飾板及雙曲支撐系統(tǒng)、夜間燈光裝飾系統(tǒng)，鈦板和玻璃納米自潔技術(shù)與半自動清洗系統(tǒng)。國家大劇院金屬屋頂系統(tǒng)由珠海精藝公司設(shè)計施工。
    　　國家大劇院復(fù)雜的體形使得整個屋頂被分為三段進行施工的，通過成熟的節(jié)點處理技術(shù)，使各段既能自由伸縮又能可靠搭接，保證了良好的防水保溫性能。該屋頂體系采用了無穿透固定連接方式使防水層保持完整，且能適應(yīng)溫度變化和施工誤差造成的變形，從構(gòu)造方面也杜絕了滲漏隱患。為了保證國家大劇院建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，金屬屋頂系統(tǒng)自成體系，其伸縮和變形都是相對于主體結(jié)構(gòu)的。經(jīng)建設(shè)部科技成果評估，該屋面體系為國內(nèi)首創(chuàng)，達到了國際先進水平。
    2．國家體育館屋頂系統(tǒng)
    　　國家體育館是北京奧林匹克公園內(nèi)的三大重要場館之一，位于奧林匹克公園中心區(qū)的南部。體育館屋頂曲面近似扇形如行云流水般飄逸又富有動感，四周豎向分布的鋼骨架與大面積晶瑩剔透的玻璃幕墻相映襯，猶如一把張開的中國折扇，彰顯出中國文化的內(nèi)涵。國家體育館屋頂工程由上海華藝幕墻公司施工。
    　　屋頂鋼結(jié)構(gòu)采用大跨度雙向雙拉索張弦梁結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)體系能夠充分利用鋼結(jié)構(gòu)的抗壓強度和鋼拉索的抗拉強度，從而達到有效支撐屋面的目的。設(shè)計時主要考慮通過施工工序的合理安排，將鋼結(jié)構(gòu)檁條的施工安裝安排在主體鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力張拉之后，從而消除了預(yù)應(yīng)力張拉對主體結(jié)構(gòu)的影響。
    3．廣州新白云國際機場鋁合金屋頂系統(tǒng)
    　　廣州新白云國際機場航站樓氣勢恢宏，雄偉壯觀。屋頂系統(tǒng)選用銀灰色氟碳噴涂的鋁合金屋面板，局部配以白色張拉膜，符合空港建筑物無反光的特殊要求；而且鋁合金屋面板與白色張拉膜相映成輝、相得益彰，構(gòu)成了一個剛?cè)岵奈萆w系統(tǒng)。
    　　該航站樓采用直立鎖邊鋁合金屋頂系統(tǒng)作為其候機樓、連接廊和指廊部分的屋頂。該屋頂?shù)奶攸c在于：一是超長鋁合金屋面采用直立鎖邊固定方式，適應(yīng)溫度變形的能力大大提高；二是巨型屋面的排水設(shè)計獨特，防水性能優(yōu)良，經(jīng)得起時間考驗；三是小半徑弧形板的加工。
    4．首都機場T3A航站樓金屬屋頂系統(tǒng)
    　　首都機場T3A航站樓金屬屋頂采用雙層構(gòu)造形式，頂部外層是鋁合金框架開縫體系的鋁單板幕墻系統(tǒng)，采用定距壓塊式構(gòu)造形式；內(nèi)層屋面采用直立鎖邊系統(tǒng)復(fù)合屋面板，在滑動固定座與屋面板之間設(shè)置滑動保護膜，以確保屋面板滑動時避免磨損。直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)為暗扣系統(tǒng)，屬于無穿刺系統(tǒng)，防水性能非?？煽?。
    　　T3A主樓金屬屋頂由鋼質(zhì)承底板、保溫層、氣密層、吸聲層、防塵層和屋面板構(gòu)成。屋頂還設(shè)有采光天窗、防跌落保護系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)。同時，T3A主樓金屬屋頂根據(jù)位置不同設(shè)計了黃、橙、紅三種漸變色。坐在飛機上觀看航站樓漸變色屋頂，不僅像是一條飛騰的巨龍，而且給人一種賞心悅目的感覺。
    　　薄板金屬屋頂系統(tǒng)的技術(shù)日趨成熟，其豐富多樣的三維造型，合理化系統(tǒng)設(shè)計使得現(xiàn)代建筑具有獨特個性，也得到了社會各界人士的一致好評和推薦，因此它們?yōu)楸姸喟l(fā)展商和建筑師帶來了豐富的想象力和創(chuàng)造力，逐漸成為現(xiàn)代大型建筑屋頂系統(tǒng)的首選，也將在公共建筑、商業(yè)建筑、民用建筑及工業(yè)建筑中得到廣泛應(yīng)用。



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