金屬屋面系統的基本結構驗算及檢測

　　安全是建筑應達到的基本要求，也是結構設計中的重點，金屬屋面系統的結構設計主要考慮的性能有結構驗算、熱位移控制以及附屬裝置等。

　　1）結構驗算及檢測

　　屋面系統的結構性能不僅需要其構配件能通過承載力驗算，還需要其整體性能能通過檢測要求。屋面系統的結構驗算應包括屋面檁條強度及穩定性驗算，內支撐強度驗算，壓型板強度驗算，緊固件連接驗算，附件連接驗算。金屬屋面系統與屋面所受荷載大小與類型、系統組成構件的強度的和穩定性等密切相關，屋面板的受壓承載力根據其截面很容易計算得出，但此承載力不能完全作為設計的依據，屋面系統作為一個整體結構系統，其結構性能受系統內部各組成構件的共同影響，結構性能的優劣往往取決于屋面系統內部結構中最薄弱的環節。同時屋面系統在所受環境條件改變或荷載改變的情況下，結構性能也相應改變，如長期熱荷載、風荷載的循環作用下，金屬材料產生不同程度的疲勞破壞，影響系統的氣密性、水密性、結構性能等的綜合性能。因此屋面板的強度、緊固件強度、屋面系統氣密性、承載力、水密性、抗冰雹破壞性、耐火性、抗風性能等都需要用檢測的方式來確定。

　　冷彎薄壁型鋼結構應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行設計。按承載能力極限狀態設計冷彎薄壁型鋼結構，應考慮荷載效應的基本組合，必要時尚應考慮荷載效應的偶然組合，采用荷載設計值和強度設計值進行分析計算。荷載設計值等于荷載標準值乘以荷載分項系數；強度設計值等于材料強度標準值除以抗力分項系數；按正常使用極限狀態設計冷彎薄壁型鋼結構，應考慮荷載效應的標準組合，采用荷載標準值和變形限值進行計算。計算結構構件和連接時，荷載、荷載分項系數、荷載效應組合和荷載組合值系數的取值，應符合現行國家標準《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）和《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB50018-2002）的規定。港澳地區應按當地設計規范的荷載、荷載分項系數、荷載效應組合和荷載組合值系數的取值。

　　2）附屬裝置

　　金屬屋面附屬裝置是指為滿足一些功能性或裝飾性需求而在金屬屋頂連接的一些構配件，包括：天窗和窗戶、通風設備、避雷裝置、給水管道、安全保護欄桿、旗桿、種植屋面裝置、防墜落裝置和人行通道等。

　　在屋面系統設計中，小型的輕質的附屬裝置可直接固定于屋面板上，采用不穿透屋面板的方式，用專用的固定夾具等將其固定于屋面板上，保證了屋面防水性能的連續性。同時可進行組裝后的系統結構性能測試。但其它大型的屋面附屬裝置，則必須穿透屋面板和保溫棉連接在次結構上，以保證具有穩定的結構性能。屋面穿透時盡可能將相配的裝置連接成一個單元。并且做好固定和密封以及保溫隔熱，穿透部位與屋面板的端部保持最小150mm的距離，保證在熱膨脹作用下，不至于影響屋面密封效果。

　　3）熱位移控制

　　因金屬材料具有較大的線膨脹系數，所以膨脹和收縮是一年四季周期循環產生的溫度不同而導致的結果，不能避免，在金屬屋面系統設計中還要考慮到安裝時的溫度和季節，因此需要設計并安裝金屬伸縮縫，如果要在極端冷或者極端熱的季節安裝金屬泛水板，伸縮縫的開口必須是閉合或張開，這個距離要根據安裝時的溫度來定。

　　通常以特定類型的金屬的膨脹系數以及構件在一年中遭遇的溫差為基礎來計算構件的運動情況，關鍵部位的設計，應考慮到金屬構件自身的溫度而不僅僅是周圍環境的溫度，因為材料實際的溫度有時比周圍環境的溫度要高許多。建筑屋頂上的金屬屋面構件，在受到環境溫度變化的影響，它的尺寸將發生變化。

　　當天溝及泛水板延伸到轉角部位時，轉角部位的那一段天溝或泛水必須是固定的，不允許移動，所有的移動都必須轉移到伸縮縫上。

　　隨著國家經濟的快速發展，高性能的金屬屋面系統的需求越來越大，因此在設計時需要根據當地氣候、環境條件考慮可持續性、耐久性、防火、防雷、防水、聲學性能、結構性能、附屬裝置和熱膨脹等因素來選擇屋面面板的材料、類型、結構支撐以及做好細部節點的設計使金屬屋面系統能達到安全可靠、美觀和綠色環保等建筑與結構方面的要求。