1．金屬屋面的發(fā)展與應用狀況

金屬屋面從20世紀70年代末開(kāi)始在我國應用，經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展，已廣地應用于

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

要和必要的組成部分。

我國較早應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(chǎng)房、倉儲

建筑。20世紀90年代前后開(kāi)始應用夾芯板、鋁合金板等復合、壓型金屬板系統，并逐步應

用于公共建筑的屋面。進(jìn)入21世紀后，更多種材料、板型的金屬屋面相繼在國內開(kāi)始應用，

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。

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

合、咬合等隱藏式固定的壓型金屬板屋面系統后，由于技術(shù)細節考慮不周、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(wèn)題，包括抗風(fēng)能力不夠、發(fā)生重大火災事故、漏水、

熱工性能差等。許多屋面在設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了

各種各樣的問(wèn)題。

2．金屬屋面的技術(shù)特征與設計要點(diǎn)

金屬屋面作為分隔建筑室內外空間的重要組成部分，應具備相應特征以滿(mǎn)足建筑結構安

全、建筑使用功能和舒適性等要求，主要有以下方面。

1）系統結構強度

金屬屋面系統主要承受自重及作用其上的荷載，并將荷載傳遞給主體結構。作用于金屬

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

金屬屋面承受的主要載荷不同，例如東北地區積雪覆蓋時(shí)間長(cháng)且積雪量大，屋面在設計時(shí)需

要著(zhù)重考慮雪荷載的影響，應能承受較大雪荷載而不出現較大變形甚至破壞；沿海地區風(fēng)荷

載大、臺風(fēng)出現頻繁，屋面的抗風(fēng)設計顯得尤為重要，需要著(zhù)重考慮金屬屋面的抗風(fēng)設計，

保證金屬屋面不因風(fēng)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

金屬屋面在建設期以及建成使用周期內，均曾經(jīng)發(fā)生許多火災事故。屋面發(fā)生火災時(shí)具

有以下特點(diǎn)：首先燃燒隱蔽，外層金屬面板不可燃燒，屋面著(zhù)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；其次火災蔓延速度快，發(fā)生火

情后構造層內溫度快速升高，氣壓增大加快空氣在構造層里的流動(dòng)速度，更會(huì )助長(cháng)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(lèi)滅火材料無(wú)法進(jìn)入構造層內，且屋

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

和控制，火災危害性巨大。因此金屬屋面在設計時(shí)應考慮具有一定耐火時(shí)限，有助于延長(cháng)人

員逃生時(shí)間和增加救援時(shí)間；為抑制火災沿其內表面蔓延或引燃屋面，金屬屋面系統構造應

盡量采用不燃材料。

3）防排水：

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

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

不會(huì )直接影響建筑物的安全，但會(huì )影響建筑物的正常使用，帶來(lái)的主要影響包括加速內部結

構的腐蝕、影響室內設備的使用等等，甚至嚴重影響建筑的正常營(yíng)業(yè)，給運營(yíng)方帶來(lái)巨大的

損失。

屋面的防水設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、系統板型、

構造設計、節點(diǎn)設計以及安裝的質(zhì)量有很大的關(guān)系。屋面排水分為無(wú)組織排水和有組織排水，

目前大多數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）系統和排放

（排水）系統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，冷彎成型并現場(chǎng)拼裝而成。屋面排水天溝應根據當地暴雨強度、屋面匯水面積、排

水系統排水能力、天溝坡度等進(jìn)行天溝斷面設計，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(xiàn)膨脹系數，在相同溫度變化時(shí)，金屬屋面板和構件會(huì )產(chǎn)生更大的

變形或溫度應力。金屬板外露，陽(yáng)光直射時(shí)，金屬板的溫度不僅隨著(zhù)氣溫的變化，同時(shí)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(diǎn)和節點(diǎn)連接部位，金屬板變形時(shí)，應能順暢位移變形或具有釋放溫度應力的措施，否則

任何應力集中都容易造成連接部位、節點(diǎn)部位的薄板撕裂破壞。金屬屋面出現的很多大變形

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

度變形對屋面系統的影響，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(lái)的對屋

面的不利影響。

5） 保溫隔熱性能

金屬屋面系統保溫隔熱設計應根據建筑熱工性能要求而定，滿(mǎn)足當地熱工規范要求并滿(mǎn)

足建筑使用功能要求。進(jìn)行金屬屋面系統保溫設計，應進(jìn)行保溫驗算。設置足夠保溫層，傳

熱阻不小于規范規定和設計要求；金屬屋面系統構造層中的熱橋部位應進(jìn)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

位連接處縫隙應密實(shí)填充保溫材料并密封。進(jìn)行金屬屋面系統防熱設計，應進(jìn)行隔熱驗算。

驗算屋面內表面溫度，滿(mǎn)足規范和使用要求；炎熱地區和防熱要求高的金屬屋面系統，宜采

用原色或淺色金屬屋面板降低金屬板表面溫度，并在屋面系統內設置通風(fēng)構造層，這對屋面

隔熱非常有效。

6）冷凝水控制

金屬屋面系統在設計時(shí)需要考慮冷凝的危害，并控制冷凝現象的出現。采用金屬屋面的

建筑多為鋼結構工程，而且在屋面系統構造層內也有很多金屬構件和緊固件，在高濕環(huán)境或

水分的作用下，鋼結構、金屬材料會(huì )加速腐蝕，影響結構安全和使用壽命；保溫層內產(chǎn)生冷

凝水，會(huì )影響保溫、隔熱性能；干燥、潔凈廠(chǎng)房?jì)犬a(chǎn)生冷凝水會(huì )影響生產(chǎn)。不論是屋面系統

構件表面冷凝還是屋面系統內部的空隙冷凝，都會(huì )產(chǎn)生冷凝水，對金屬屋面系統自身及建筑

使用帶來(lái)不可忽視的影響。

7）聲學(xué)性能

建筑金屬屋面系統聲學(xué)設計主要考慮三方面，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構隔絕室外或室內噪聲，減少?lài)o結構的空氣聲傳遞，從而減小噪聲

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

內混響時(shí)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

面系統構件和剛性連接傳遞至室內，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(dòng)頻率高，產(chǎn)生的噪音會(huì )比一般屋面的大，

因此公共建筑和其它有聲學(xué)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(lái)改變室內環(huán)境，建筑設計應滿(mǎn)足規范要求的情況下充分利用

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

場(chǎng)館，布置大面積采光窗，陽(yáng)光可以照亮整個(gè)建筑，對不同建筑，設計時(shí)需要根據視覺(jué)工作

特點(diǎn)，確定采光系數，合理選擇采光形式，確定采光面積及采光部位。采光設計時(shí)根據建筑

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)的建筑設計規范，對行業(yè)建筑采光設計要

求進(jìn)行了規定，金屬屋面設計采光設施時(shí)，會(huì )分隔金屬屋面并產(chǎn)生交接面，節點(diǎn)處理設計的

好壞會(huì )直接影響金屬屋面排水及防滲性能。

9） 維護與維修

金屬屋面系統外觀(guān)一致性有時(shí)并非設計師考慮的關(guān)鍵因素，但是對使用者或者周?chē)丝?o:p>

來(lái)可能非常重要，因此為保持屋面外觀(guān)及正常使用，金屬屋面系統需要經(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。金屬屋面設計時(shí)，需要考慮金屬屋面系統維護與維修

保障措施，使用時(shí)，使用方應對金屬屋面系統經(jīng)常性進(jìn)行檢查和維護。

10）耐久性能

建筑設計需要明確建筑設計使用年限，建筑構件根據建筑設計壽命和構件特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設

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

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

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

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

影響和破壞作用，從而避免影響屋面系統的綜合性能和建筑的正常使用。

11）環(huán)保和可持續性

任何建筑都有其設計使用壽命和期限，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(huì )可持續發(fā)展的影響意義重大。因此，在保證建筑全壽命周期內的安全及正常使用，應盡

可能優(yōu)化設計，物盡其用，作為對社會(huì )資源消耗比較大的節約。

金屬屋面采用的金屬材料為可回收材料，但在設計和使用金屬屋面系統時(shí)，還應從以下

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

化：2、大范圍內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，重復利用可循環(huán)使用的建筑材料和構件：3、加強包括金屬屋面

系統的圍護結構熱工性能的改善，是降低建筑能耗的重要途徑。4、節約材料，減少建設

過(guò)程中對環(huán)境的影響，避免破壞環(huán)境、資源浪費。

12）細部設計與節點(diǎn)措施

金屬屋面系統細部設計，是指金屬屋面系統與建筑墻體、洞口、天窗、檢修口、煙幽等

伸出屋面構件之間連接部位及屋面系統自身的組合、連接和構造設計。其任務(wù)是從細部節點(diǎn)

或構造方面考慮金屬屋面系統邊部及薄弱部位設計，保證完整金屬屋面系統的功能、技

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

細部構造是否能滿(mǎn)足屋面系統使用功能的要求；屋面系統的細部構造布置是否合理；以及安

裝的可實(shí)現性。

13）屋面附屬設施

金屬屋面系統設計，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(fēng)、消防，屋面需要設置通風(fēng)、排煙窗等。防雷措施需要滿(mǎn)足規范的

要求；為維護維修設置屋面檢修通道、防墜落系統，北方地區屋面設置擋雪系統、融雪系統

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(wú)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

分構造層連接在主結構上，設計和施工時(shí)應保證裝置固定牢固，穿透構件和金屬屋面板間連

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

離以適應屋面板的溫度變形。

金屬屋面設計時(shí)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的基本

要求，設計時(shí)還需根據建筑實(shí)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，設計時(shí)更需要綜合考慮并采取應對策略。

 

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