金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)應(yīng)用的對比
雖然即將是春節(jié)了，但杰達鋼構(gòu)目前接到了咨詢熱線也很多，很多人想要做無梁拱形屋頂，比如說江西豐城袁渡鎮(zhèn)的周主任，一直聯(lián)系杰達鋼構(gòu)去施工菜市場的工地，
領(lǐng)導(dǎo)這樣問杰達鋼構(gòu)的施工員畢占營先生，我們使用無梁拱形屋面比傳統(tǒng)結(jié)束結(jié)構(gòu)的屋面工程有哪些優(yōu)勢。
杰達鋼構(gòu)的畢占營先生給大家講一下我們金屬拱形屋面系統(tǒng)與普通屋面在應(yīng)用上的幾個區(qū)別。
金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)是指采用金屬板材作為屋蓋材料，結(jié)合結(jié)構(gòu)支撐、防水、保溫等功能層為一體的屋蓋形式。根據(jù)《采光頂與金屬無梁拱形屋面技術(shù)規(guī)程(JGJ255-2012)》定義：金屬無梁拱形屋面是由金屬面板與支撐體系組成，不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用且與水平方向夾角小于75°的建筑圍護結(jié)構(gòu)。其主要的面材材質(zhì)有：鋼板、鋁板、鋁合金板以及銅板、不銹鋼板等。
金屬無梁拱形屋面的基本特點可以概括如下：
a、功能性強。
在建筑功能性要求的前提下，能夠較好的實現(xiàn)排水、保溫隔熱、透氣、隔音等所有要求。
b、結(jié)構(gòu)輕巧簡潔。
現(xiàn)對于混凝土無梁拱形屋面體系，金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)具有構(gòu)造層薄、支撐結(jié)構(gòu)輕巧、跨度大，并能夠適應(yīng)復(fù)雜的建筑造型。
c、施工靈活、安裝周期短。
在施工中，金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)基本能夠達到全裝配式安裝方法，絕大部分工作都能夠在工廠或現(xiàn)場的加工車間完成?，F(xiàn)場施工受季節(jié)及天氣影響較小。相對于傳統(tǒng)屋蓋，安裝效率極高，能夠較大的縮短安裝周期。
d、經(jīng)濟性較好。
在于傳統(tǒng)屋蓋對比時，在大跨度及復(fù)雜無梁拱形屋面形式上，具有明顯的經(jīng)濟性。
2、金屬無梁拱形屋面板分類及其基本構(gòu)造
目前，工程中通常根據(jù)金屬無梁拱形屋面板的固定方式，將各種金屬無梁拱形屋面進行了區(qū)別和分類?，F(xiàn)在工程中常用的幾種基本做法如下：
2.1穿釘式金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)
此種無梁拱形屋面系統(tǒng)在應(yīng)用較早也相對普遍。本系統(tǒng)無梁拱形屋面板材靠螺釘固定在支撐龍骨上。連接螺釘直接穿透無梁拱形屋面板。為了防止穿透點滲漏，連接螺釘一般配有特制的壓緊墊片和防水墊圈，也有用帶膠墊的封閉型抽芯鉚釘固定面板的做法?；竟?jié)點構(gòu)造圖，如圖2.1.1：
圖2.1.1穿定式金屬無梁拱形屋面的基本節(jié)點構(gòu)造
2.2暗扣式金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)
此種無梁拱形屋面系統(tǒng)很早出現(xiàn)在澳洲，所以也叫澳式暗扣板。特定的板型配有對應(yīng)的安裝支架。安裝時，首先將安裝支架固定于支撐龍骨或基材上，無梁拱形屋面板與無梁拱形屋面板、無梁拱形屋面板與支架采用暗扣卡接固定?；竟?jié)點構(gòu)造圖，如圖2.2.1：
圖2.2.1暗扣式金屬無梁拱形屋面的基本節(jié)點構(gòu)造
2.3直立咬合邊金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)
此種無梁拱形屋面系統(tǒng)通常上也稱矮立邊直立鎖邊金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)，本文為了區(qū)分，稱之為直立咬合邊金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)。其按咬合程度分為單鎖邊和雙鎖邊兩種形式。無梁拱形屋面板采用機械加工成型。安裝時，首先將專用扣件固定在支撐龍骨上，相鄰無梁拱形屋面板及連接扣件相互咬合，然后通過機械或手工的方式進行鎖死、定型、固定?；緲?gòu)造及節(jié)點如圖2.3.1、2.3.2：
圖2.3.1直立咬合邊金屬無梁拱形屋面的基本構(gòu)造
圖2.3.2直立咬合邊金屬無梁拱形屋面的基本構(gòu)造
2.4直立鎖邊金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)
此種無梁拱形屋面系統(tǒng)通常被稱作高立邊直立鎖邊金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)，也叫直立鎖縫lok板。金屬面板通過機械輥壓形成雙邊行成公母扣。安裝時，首先將專用鋁合金T型碼與支撐龍骨連接。然后將無梁拱形屋面板及T型碼相互咬合，很后通過機械或手工的方式進行鎖緊、定型。
基本節(jié)點及構(gòu)造如圖2.4.1,2.4.2：
圖2.4.1直立鎖邊金屬無梁拱形屋面的基本構(gòu)造
圖2.4.2直立鎖邊金屬無梁拱形屋面的基本節(jié)點
2.5平鎖扣板金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)
此種金屬板塊一般通過機械沖壓或手工裁剪成型。安裝時首先將專用鎖扣件固定在基材上，然后板塊的四周通過折邊與鎖扣件相互咬合成型固定?；緲?gòu)造節(jié)點如圖2.5.1：
幾種常用金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)應(yīng)用的對比與淺析_7
圖2.5.1平鎖扣板金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)基本節(jié)點
3、各種金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)的對比分析
3.1主要材料對比分析
各種金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)主要材料如下表：
幾種常用金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)應(yīng)用的對比與淺析_8
通過上述表格結(jié)合工程經(jīng)驗：
a、主要金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)面材均采用金屬薄板，受機械加工影響及材料物理性能制約，厚度大多在1.0mm以下，所以在進行面材選擇時，材料本身的防腐性能就成為首先的考慮指標。
b、無梁拱形屋面的保溫材料除了要求保溫性能外，必須考慮材料的防火性能。所以當(dāng)前無梁拱形屋面的主要保溫材料是巖棉、玻璃絲綿，同時一些新材料保溫材料也逐漸被應(yīng)用，比如發(fā)泡玻璃等。
c、主要的配件種類和數(shù)量區(qū)別不大，相對來說，矮立邊直立鎖邊無梁拱形屋面，配件較少。
3.2板型對比分析
各種金屬無梁拱形屋面板主要規(guī)格參數(shù)如下表：
通過上述表格結(jié)合工程經(jīng)驗：
金屬無梁拱形屋面面材都是采用卷材原材加工，理論上，面板長度可以無限長。但是收到運輸條件、節(jié)點構(gòu)造、安裝工藝、氣候條件等因素影響，實際工程中很大板長并不一致。無可否認的是，板接縫越多，無梁拱形屋面系統(tǒng)產(chǎn)生滲漏的風(fēng)險越大。而板型越多，其適應(yīng)性就越強。
圖3.2.1彎弧直立鎖邊無梁拱形屋面板材
3.3功能性對比分析
各種金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)基本功能性對比如下表：
通過上述表格結(jié)合工程經(jīng)驗：
a、對于防雨性能：暗扣式、矮立邊、高立邊金屬無梁拱形屋面均具有很好的防雨性能，其系統(tǒng)本身具有接近100%的防雨性。工程中的滲漏多出現(xiàn)在屋脊、山墻、檐口等地方的做法處理不當(dāng)或無梁拱形屋面板損壞破壞。
b、對于抗風(fēng)掀性能除了本身系統(tǒng)設(shè)計性能外，高立邊直立鎖邊無梁拱形屋面系統(tǒng)受人為因素影響較大。相對于其他幾種無梁拱形屋面形式，其咬合定型到位的檢查相對困難，特別是在采用人工鎖緊的時候。建議采用防風(fēng)夾等保護機構(gòu)。
c、暗扣式、矮立邊、高立邊金屬無梁拱形屋面均有良好的熱漲冷縮性能，就是說這幾種無梁拱形屋面單塊板材能夠適應(yīng)跨度更大的無梁拱形屋面。但須注意的是，在連接角片及T碼的生產(chǎn)時，應(yīng)該將其邊緣倒角，避免在往復(fù)溫度變形是，形成剃刀效應(yīng)，破壞無梁拱形屋面板。
d、對于安裝性能來說，幾種無梁拱形屋面系統(tǒng)在其功能層一致的情況下，區(qū)別不大。其中鎖扣式金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)，需要有內(nèi)層防水及板塊相對較小，安裝相對繁瑣一些。
3.4、適應(yīng)性對比分析
適應(yīng)性主要是表述各種金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)對于建筑外形、外觀、特殊部位及雙層無梁拱形屋面的應(yīng)用性能。下表主要結(jié)合上述無梁拱形屋面板的基本性能和無梁拱形屋面系統(tǒng)的基本性能對各種無梁拱形屋面系統(tǒng)的適應(yīng)性進行對比。
雙層金屬無梁拱形屋面定義：根據(jù)《采光頂與金屬無梁拱形屋面技術(shù)規(guī)程(JGJ255-2012)》定義：在金屬無梁拱形屋面外側(cè)附有裝飾層的金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)。
通過上述表格結(jié)合工程經(jīng)驗：
以上各種無梁拱形屋面系統(tǒng)的適用側(cè)重點各不相同，其中穿釘式金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)技術(shù)相對落后，美觀程度較低，但由于其特有的經(jīng)濟性，仍被廣泛使用。直立鎖邊金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)、直立咬合邊金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)適應(yīng)性較強，應(yīng)用也很為廣泛。當(dāng)然，各種無梁拱形屋面系統(tǒng)的細節(jié)也對其適應(yīng)性有一定影響，比如檐口的做法，直立咬合邊金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)采用的流線型自咬合方式，不需要相關(guān)配件，美觀性就較其他幾種無梁拱形屋面形式要好。
4、各種金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)的選擇的建議
結(jié)合上述分析，在選擇適用與建筑的金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)時，不僅要在考慮設(shè)計年限、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、系統(tǒng)的使用性能，同時也與建筑本身造型及外觀效果要求有關(guān)。其實在現(xiàn)實工程中，金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)的外觀往往占據(jù)主導(dǎo)地位。所以在施工單位在進行無梁拱形屋面方案建議或者方案設(shè)計時，首先需要了解建筑師或業(yè)主對于建筑外觀的具體要求，其后再考慮建筑具體的使用性能。
一般情況下，對外觀要求不高的建筑體可以選擇穿釘或暗扣式金屬無梁拱形屋面，但穿釘式很好用在零時建筑或?qū)Ψ浪蟛桓叩慕ㄖ希员愫笃谶M行維修及更換不會影響正常的使用。而對于外觀要求較高，面積或跨度較大、使用年限較長的公共建筑很好選擇直立鎖邊或咬合邊金屬無梁拱形屋面體系。其中，如果建筑無梁拱形屋面外觀需要呈現(xiàn)不同材質(zhì)時，比如：石材、各種造型的金屬板、彩釉玻璃等，即需要雙層無梁拱形屋面形式時，很優(yōu)先考慮直立鎖邊金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)。而將金屬無梁拱形屋面板直接作為面層使用或者體量較小形態(tài)復(fù)雜，而且對外觀要求又比較高的時候，優(yōu)先選用直立咬合邊金屬無梁拱形屋面體系。而平鎖扣無梁拱形屋面系統(tǒng)的應(yīng)用一般建筑師或業(yè)主會直接提出要求，但須注意的是其必須依附于內(nèi)層的防水體系，且使用面積不宜太大，板塊自身的規(guī)格也相對較小。
典型工程示例如下：
5、結(jié)束語
2016年國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，國內(nèi)建筑形態(tài)必然會出現(xiàn)大幅度的更新。同時伴隨著國內(nèi)市場對于綠色建筑、低能耗建筑的日漸青睞，金屬無梁拱形屋面系統(tǒng)以其優(yōu)越的使用性能、良好安裝性能、適應(yīng)了相關(guān)政策與市場的契機，必然在未來的建筑市場上大有作為。
上面就是杰達鋼構(gòu)施工專員畢占營先生總結(jié)出的無梁拱形屋頂?shù)男吞栆约皟r格上的區(qū)別。
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