可以滑動的金屬屋面如何安裝？【寶典】

滑動金屬屋面,金屬屋面板受溫度變化產生的熱脹冷縮現象不被緊固件阻止的屋面系統。自從有了這個滑動的“設計”,再也不用擔心金屬屋面板的熱脹冷縮了。

壓型鋼板作為建筑物的屋面已進行了三次迭代。最初,工程應用中將一些屋墻面通用板型用在屋面上,例如YX24-210-840板。這時的屋面,自攻釘穿透鋼板固定在檁條上,可謂是千瘡百孔。后來,經過一次迭代,出現了專用于屋面的板型,例如角馳760和180°鎖邊的760板型。這些板型采用180°鎖邊,利用支架與屋面板的咬合或者扣合實現了自攻釘不穿透屋面的目的。隨著工業生產技術及廠房防水要求的提高,屋面板型進行了第三次迭代,出現了以YX65-470為代表的一批360°鎖邊屋面板。這些板型在抗風揭能力方面明顯高于之前的180°鎖邊屋面板。現在,部分板型已經擁有了540°的鎖邊,在氣密性方面也做了進一步的提升。

輕鋼屋面系統的板型發展歷程

滑動屋面可以滑移的原因除了板材本身的咬口方式外,節點滑移設計是系統可以實現滑動的關鍵。本文以YX65-470為例,著重討論當下市場中應用最多的360°鎖邊“滑動屋面系統”的節點設計

檐口壓條

YX65-470滑動屋面(以下簡稱“滑動屋面”)在檐口位置的設計從兩個方面來考慮:

原理:建筑構造方面考慮,屋面在檐口位置為了防水應設置挑檐。由《建筑結構荷載規范》8.3.3條可知,建筑屋面的風荷載在檐口位置比其他部位的取值要大很多,屬于需特殊加固位置。

做法:在檐口不能只使用單個自攻釘進行固定,必須設置檐口壓條。檐口壓條起到的主要作用是將在單個自攻釘處的點荷載轉變成在壓條面積內的面荷載,防止彩鋼板在自攻釘處撕裂、脫釘而被風揭。

原理:規定滑動屋面熱脹冷縮的方向,一端固定一端可動。當屋面滑移量屬于無限值時,例如鋁鎂錳屋面,建議固定屋脊位置,將滑移方向引導向可以無限外探的檐口位置;當屋面的滑移量為有限值時,建議固定檐口,在屋脊處預留滑移空間。固定檐口時,檐口壓條起到了擋雪(冰)的作用,當雪(冰)融化時,緊固件的穿孔將成為漏水隱患,解決釘孔滲水問題將會是此節點設計是否成功的關鍵。

考慮到既要提高檐口抗風能力,又要保證良好的防水性能,使用鍍鋅板材折件將檐口打釘位置設置在天溝內側,若出現滲水可以直接排入天溝而不進入室內是最好的解決方案。

做法:在檐口處設置鍍鋅材質的“Z型支撐件”,由壓條和檐口Z型支撐件將彩鋼屋面板夾在中間,可以極大程度的提高防水性能;同時又可以配合屋面坡度,將滲入的雪水導入室外天溝,解決了融雪(冰)滲水的問題。節點示意圖見圖一。

圖一  檐口節點

對比分析:因為天溝形狀存在不同的樣式,檐口的“Z型支撐件”是否使用需要根據實際情況確定。但是節點的設計思路確實相同的。例如《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構造》(二)》(圖集號06J925-2)第55頁節點6“女兒墻內檐溝”中天溝材質為3.0mm鍍鋅鋼板,材料本身強度足夠且向內翻折,此時就無需使用“Z型支撐件”,可直接將屋面板與天溝鉚接。

滑動屋面在屋脊位置的設計主要考慮解決一個問題:既要能夠釋放滑移量又要保證防水性能。兩個問題分別處理都不難,但是要并列一起解決就很困難。節點示意圖,見圖二。

圖二  屋脊節點示意圖

原理:屋脊是滑動屋面釋放滑移量的位置,根據單根板材長度的不同、工程項目所處地區的最大溫差不同、施工季節的不同,需要設計的預留滑移空間也不盡相同。但有一點是必須遵守的:提供足夠釋放屋面板滑移量的空間。

為了避免在滑移時屋面板材變形導致堵頭與屋面外板之間的縫隙變大,需要在屋面外板的屋脊處設置鍍鋅背板來提高強度。

屋脊節點示意圖

做法:結合屋脊第一根檁條的位置,確定屋脊鋼堵頭的位置與使用的緊固件類型。若使用拉鉚釘,只要不將鋼堵頭與屋脊檁條相連接即可;若使用自攻釘,則需考慮施工季節溫度處于當地溫度范圍的位置,如果位于偏低溫度區域,則需考慮板材在高溫時的“熱脹”現象;如果位于偏高溫度區域,則需考慮板材在高溫時的“冷縮”現象。

鍍鋅背板設置在屋脊檁條與屋面外板之間,在安裝屋脊鋼堵頭時,通過緊固件(拉鉚釘或者自攻釘)將鋼堵頭、屋面外板、加強背板連接成一個剛性單元。從而同時滿足滑移、防水兩項要求。

屋脊蓋板在安裝時直接與鋼堵頭用鉚釘鉚接,不再由工人在現場剪切、彎折,減少了現場加工的人為因素,可以更好的保證設計意圖的實現。“Z”型的屋脊鋼堵頭,設計思路與檐口“Z型支撐件”相同,可以防止釘孔滲水進入室內。

滑動屋面的山墻節點是整個屋面設計的核心,是屋面實現滑移效果的關鍵位置,也是最難且容易被設計人員忽略的位置。

原理:山墻處多工作面相交、多材料相交、多作用力相交的情況,決定了山墻節點在設計上不但要滿足抗風、防水等一般性要求,還要能夠滿足屋面板在長度方向上的整體滑移要求。有別于滑移方向與屋脊走向相互垂直的情況,在山墻位置,滑移方向與山墻走向平行;有別于檐口位置只需考慮屋面防水問題,山墻處不但要考慮屋面防水,還需要考慮墻面防水做法,同時又需要考慮板材因熱脹冷縮而產生的滑移。

做法:屋面外板要采用可以滿足板材滑移量的柔性連接或者滑動連接,例如使用板材支架或者滑動組件。屋面外板不能夠與墻面檁條等固定的結構直接連接,否則將損壞系統的滑移性能。節點示意圖,見圖三。

圖三  山墻節點示意圖

對比分析:山墻位置使用板材支架與使用滑動組件有什么區別呢?從表面的經濟性來分析,使用板材的滑移支架作為山墻的滑動支撐是經濟性最高的方案,但為什么更多的推薦使用滑動組件呢?首先,一般情況下滑移支架處使用鎖邊機咬合固定,若用在山墻位置,機械無法操作,只能通過自攻釘固定。在釘孔處,應力集中,容易撕裂板材。其次,不同建筑物屋面尺寸不盡相同,在板材鋪設方向上的最后一塊屋面板材不能夠保證是帶咬口的完整板材。最后,從結構受力方面,山墻與檐口位置相同,都屬于結構需要特殊加強的位置。所以,在實際工程中使用滑動組件的山墻節點被廣泛使用。