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薄板金屬屋頂系統-現代大型建筑的首選

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]

    ??薄板金屬屋頂系統

    　　現代城市的標志性建筑如大劇院、文化中心、會(huì )展中心、體育場(chǎng)館、機場(chǎng)等大型公共建筑，本身跨度大、造型復雜、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)系統難以滿(mǎn)足這一新的要求，這就需要相適用的新技術(shù)出現。由此一些新的材料、新的系統應運而生，鈦板、鈦鋅板、鋁板、銅板、不銹鋼板等金屬薄板（板厚1.2mm）都開(kāi)始應用于屋頂，與其配套的專(zhuān)業(yè)化施工技術(shù)也相繼產(chǎn)生，進(jìn)而滿(mǎn)足了建筑的功能、結構及外觀(guān)要求。

    薄板金屬屋頂的
    形狀及類(lèi)型

    　　建筑師根據建筑功能和藝術(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可分為：立邊咬合系統、直立鎖邊屋頂系統（即貝姆系統）、古典式扣蓋系統、平鎖扣式系統、整體扣式系統、整體平屋頂系統、壓型板系統、單元板塊式系統等，以下將重點(diǎn)介紹七種系統的特點(diǎn)。
    1. 立邊咬合系統
    　　該系統的主要優(yōu)點(diǎn)在于整個(gè)系統采用浮動(dòng)結構和隱蔽式安裝設計。屋面板的每一個(gè)模數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(zhuān)用鎖邊機鎖閉接口。這種系統是薄板金屬屋面系統中應用最廣泛的系統，其主要特征是整體結構性防水、排水，自然循環(huán)通風(fēng)構造可以增長(cháng)建筑壽命，容易進(jìn)行三維彎弧和特異造型，結構簡(jiǎn)潔、輕巧、安全，施工安全、快速、準確、經(jīng)濟。
    2．暗扣直立鎖邊系統
    　　暗扣直立鎖邊系統是基于立邊咬合系統基礎而發(fā)展形成的金屬屋面系統，保持了立邊咬合系統的基本特性。它屬于輕質(zhì)、高強度、防水、抗腐蝕、高適應性的環(huán)保型系統，容易與其他建筑材料和系統相融合，具有節能、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(jiǎn)化系統支承構造，更適用于大面積屋面和彎弧屋面。該系統在小坡度、平頂、弧形、拱形及雙曲面屋頂設計中占有優(yōu)勢，也可用于屋頂花園的種植屋面。
    3．古典式扣蓋系統
    　　古典式扣蓋系統是古老的并沿用至今的屋面系統。其主要特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)潔、輕巧、安全，具有整體結構性防水功能，無(wú)需化學(xué)嵌縫膠填縫，可以避免污染與老化問(wèn)題；自然循環(huán)通風(fēng)構造，延長(cháng)了建筑使用壽命。與立邊咬合系統比較，其最大特點(diǎn)在于立邊采用方形里邊，并有方形木條支承，立邊穩固。它廣泛應用于別墅及古典風(fēng)格建筑的坡屋面，造型美觀(guān)。
    4．平鎖扣式系統
    　　平鎖扣式系統作為傳統的金屬屋面系統，在現代建筑中仍廣泛用于坡度較大的屋面，在鋼架結構、混凝土結構、木結構中均有使用。該系統的網(wǎng)格變化多樣，三維彎弧特異造型易加工，具有整體結構性防水功能。目前，該系統不僅用于修復具有歷史價(jià)值的傳統建筑，而且在現代建筑中也成為一種主要的建筑語(yǔ)言。
    5．平面板條系統
    　　平面板條系統是加工運用難度較大的金屬板材系統，要求不銹鋼板、鈦金屬板等表面平滑，并能雙重防水，故系統設有內集水槽。該系統適用于坡度不小于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
    　　壓型板系統適用于簡(jiǎn)易屋頂構造，在薄板金屬屋頂系統中，是最為經(jīng)濟的系統，廣泛用于民用公共建筑及工業(yè)建筑的屋頂，如體育場(chǎng)、遮陽(yáng)棚、展覽館、體育館、禮堂、工業(yè)廠(chǎng)房等建筑。該系統屋頂設計的原則是不允許雨水漫過(guò)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
    　　單元板塊式系統適用于平面板塊屋頂系統，表面平滑。該系統是利用空氣等壓腔原理進(jìn)行防水，并設有內導水槽將少量積水排出。無(wú)需化學(xué)嵌縫膠，避免了污染與老化問(wèn)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，板塊規格可依設計而定。

    薄板金屬屋頂的
    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(cháng)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(yíng)造出舞臺帷幕徐徐拉開(kāi)的視覺(jué)效果。該殼體造型的金屬屋頂包括防水系統、保溫隔熱系統、隔聲吸聲系統、避雷系統，主次檁條雙曲支撐體系、裝飾板及雙曲支撐系統、夜間燈光裝飾系統，鈦板和玻璃納米自潔技術(shù)與半自動(dòng)清洗系統。國家大劇院金屬屋頂系統由珠海精藝公司設計施工。
    　　國家大劇院復雜的體形使得整個(gè)屋頂被分為三段進(jìn)行施工的，通過(guò)成熟的節點(diǎn)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(wú)穿透固定連接方式使防水層保持完整，且能適應溫度變化和施工誤差造成的變形，從構造方面也杜絕了滲漏隱患。為了保證國家大劇院建筑結構的抗震性，金屬屋頂系統自成體系，其伸縮和變形都是相對于主體結構的。經(jīng)建設部科技成果評估，該屋面體系為國內首創(chuàng )，達到了國際先進(jìn)水平。
    2．國家體育館屋頂系統
    　　國家體育館是北京奧林匹克公園內的三大重要場(chǎng)館之一，位于奧林匹克公園中心區的南部。體育館屋頂曲面近似扇形如行云流水般飄逸又富有動(dòng)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(kāi)的中國折扇，彰顯出中國文化的內涵。國家體育館屋頂工程由上海華藝幕墻公司施工。
    　　屋頂鋼結構采用大跨度雙向雙拉索張弦梁結構體系，該結構體系能夠充分利用鋼結構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。設計時(shí)主要考慮通過(guò)施工工序的合理安排，將鋼結構檁條的施工安裝安排在主體鋼結構應力張拉之后，從而消除了預應力張拉對主體結構的影響。
    3．廣州新白云國際機場(chǎng)鋁合金屋頂系統
    　　廣州新白云國際機場(chǎng)航站樓氣勢恢宏，雄偉壯觀(guān)。屋頂系統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(wú)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，構成了一個(gè)剛柔并濟的屋蓋系統。
    　　該航站樓采用直立鎖邊鋁合金屋頂系統作為其候機樓、連接廊和指廊部分的屋頂。該屋頂的特點(diǎn)在于：一是超長(cháng)鋁合金屋面采用直立鎖邊固定方式，適應溫度變形的能力大大提高；二是巨型屋面的排水設計獨特，防水性能優(yōu)良，經(jīng)得起時(shí)間考驗；三是小半徑弧形板的加工。
    4．首都機場(chǎng)T3A航站樓金屬屋頂系統
    　　首都機場(chǎng)T3A航站樓金屬屋頂采用雙層構造形式，頂部外層是鋁合金框架開(kāi)縫體系的鋁單板幕墻系統，采用定距壓塊式構造形式；內層屋面采用直立鎖邊系統復合屋面板，在滑動(dòng)固定座與屋面板之間設置滑動(dòng)保護膜，以確保屋面板滑動(dòng)時(shí)避免磨損。直立鎖邊金屬屋面系統為暗扣系統，屬于無(wú)穿刺系統，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、防塵層和屋面板構成。屋頂還設有采光天窗、防跌落保護系統、避雷系統。同時(shí)，T3A主樓金屬屋頂根據位置不同設計了黃、橙、紅三種漸變色。坐在飛機上觀(guān)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(jué)。
    　　薄板金屬屋頂系統的技術(shù)日趨成熟，其豐富多樣的三維造型，合理化系統設計使得現代建筑具有獨特個(gè)性，也得到了社會(huì )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(lái)了豐富的想象力和創(chuàng )造力，逐漸成為現代大型建筑屋頂系統的首選，也將在公共建筑、商業(yè)建筑、民用建筑及工業(yè)建筑中得到廣泛應用。



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