我國直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)及其應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，從20世紀(jì)80年代初國內(nèi)引進(jìn)壓型鋼板生產(chǎn)線到目前廣泛應(yīng)用直立鎖邊屋面系統(tǒng)，僅經(jīng)歷了30多年，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)產(chǎn)品日趨多樣化，從事直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)及安裝的企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，客觀上繁榮了直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)市場；同時(shí)，由于入行門檻不高，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及安裝水平良莠不齊，問題屋面也比比皆是。本文針對(duì)各類建筑物不同的功能性需求，結(jié)合國家規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)不同類型直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)及材料選擇進(jìn)行分析，為相關(guān)項(xiàng)目提供參考。

　　一、引言，屋面由最原始的樹枝加茅草的屋蓋形式發(fā)展到如今的混凝土基層卷材屋面、直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)，其發(fā)展變化的本質(zhì)是結(jié)構(gòu)形式和防水等構(gòu)造做法的不斷進(jìn)化。隨著建筑材料的不斷進(jìn)步，建筑物的結(jié)構(gòu)形式也更加多樣化，大跨度鋼屋架的應(yīng)用也越加廣泛，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)類型的多樣化也切實(shí)地迎合了這一需求。本文綜合直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)以及建筑物的功能性需求，對(duì)直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的適用性進(jìn)行分析，為甄選合理的屋面構(gòu)造設(shè)計(jì)方案提供參考，以期在滿足建筑功能的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

　　二、從規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和圖集編制和實(shí)施，解讀直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的發(fā)展歷程，隨著直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展、技術(shù)手段的日趨完善，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的類型也在不斷增加，國家相關(guān)部門也出臺(tái)了一系列的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及圖集來明確直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)的做法及技術(shù)要求。其中《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》系列圖集及相關(guān)屋面規(guī)范對(duì)直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分類，并對(duì)其構(gòu)造做法做了進(jìn)一步的明確。

　　在《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造(一)》（01J925-1）[1]（以下簡稱“01J925-1”）圖集中，編者對(duì)壓型鋼板、壓型鋼板復(fù)合保溫系統(tǒng)以及夾芯板進(jìn)行了定義，收錄相關(guān)板型的部分參數(shù)，明確了屋面構(gòu)造材料的一般性要求及各部位連接做法要求，并對(duì)材料外觀及安裝要求作出了規(guī)定。總體來說，該圖集收錄的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)產(chǎn)品較為單一，構(gòu)造功能也較為簡單，基本反映了20世紀(jì)80年代初到2001年前后這一階段的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r。

　　僅僅過了5年，《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造(二)》（06J925-2）[2]（以下簡稱“06J925-2”）圖集發(fā)行了。作為01J925-1的升級(jí)版，06J925-2是對(duì)上版圖集的細(xì)化和補(bǔ)充，可與01J925-1結(jié)合使用。該圖集對(duì)壓型鋼板復(fù)合保溫屋面、墻面進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)分，增加了壓型鋼板復(fù)合保溫卷材防水屋面、墻體的做法，補(bǔ)充了樹脂采光板復(fù)合屋面、墻體構(gòu)造做法，同時(shí)引入了隔汽層、隔熱反射層及防水透氣層的概念。這一變化大致反映了2001年至2006年期間直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)及采光頂做法的迅速發(fā)展和逐步完善。同時(shí)，新材料、新工藝的出現(xiàn)解決了屋面構(gòu)造功能上的部分缺陷，設(shè)計(jì)時(shí)可供參考和選擇的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)做法更加豐富。

　　2008年9月1日起實(shí)施的《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造(三)》[3]（08J925-3）（以下簡稱“08J925-3”）對(duì)材料參數(shù)、性能指標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化，較之前兩冊圖集更加具體和嚴(yán)格。配合使用圖集中增加了“防火建筑構(gòu)造（一）”，體現(xiàn)出對(duì)建筑防火性能的重視。08J925-3最大的變化，是增加了雙層壓型鋼板復(fù)合保溫屋面（無檁型）、壓型鋁合金板復(fù)合保溫屋面、壓型鋼板復(fù)合保溫卷材防水種植屋面、聚碳酸酯板滑動(dòng)型屋面采光帶等構(gòu)造做法。

　　新增的上述四類屋面中，雙層壓型鋼板復(fù)合保溫屋面（無檁型）即我們俗稱的承板屋面體系；壓型鋁合金復(fù)合保溫屋面即鋁鎂錳合金直立鎖邊屋面系統(tǒng)，目前廣泛應(yīng)用于機(jī)場、火車站、體育場館、展覽中心等大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)工程中；壓型鋼板復(fù)合保溫卷材防水種植屋面旨在利用植物的光合作用吸收太陽輻射進(jìn)行隔熱，具有廣闊的應(yīng)用前景；而聚碳酸酯板滑動(dòng)型屋面采光帶以其特有的質(zhì)輕、安全性高等優(yōu)點(diǎn)廣泛運(yùn)用于各大火車站屋面項(xiàng)目中，當(dāng)其采用雙層聚碳酸酯采光板時(shí)，保溫隔熱效能可得到有效提升，但其耐久性有待進(jìn)一步研究和提升。

　　2011年5月至2012年10月，國家相關(guān)部門相繼發(fā)布和實(shí)施《坡屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50693-2011）[4]、《屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50345-2012）[5]、《采光頂與直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 255-2012）[6]等與屋面相關(guān)的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)范的制定和密集出臺(tái)是直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)由粗放式生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的重要標(biāo)志，為提高我國屋面工程技術(shù)水平、確保工程質(zhì)量起到了重要的作用。

　　屋面行業(yè)相關(guān)圖集的編制以及國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的出臺(tái)與實(shí)施歷程從側(cè)面反映了直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，同時(shí)各種規(guī)范對(duì)于直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工要求也越來越嚴(yán)格。屋面產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)豐富了直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)方式，但是，由于可供選擇的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)材料及做法繁多、產(chǎn)品性能及價(jià)格的差異較大、產(chǎn)品的成熟性有待進(jìn)一步考證等一系列因素，也給建設(shè)方或建筑師帶來了選擇上的困惑。如何以安全、經(jīng)濟(jì)和美觀為原則，采用合理的材料及構(gòu)造做法來實(shí)現(xiàn)建筑物的功能需求，同時(shí)滿足國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，是撰寫本文的主要目的。

　　三、直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)的適用性分析，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)的適用性主要分為兩個(gè)方面：一是直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造材料的選擇與建筑物的使用性質(zhì)、重要程度、地域環(huán)境、使用功能要求之間的適用性；二是構(gòu)造層材料相互之間的連接組合的適用性。直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)建筑物的防水、保溫、隔熱、防結(jié)露、溫差變形、防風(fēng)及承載力、防火、防雷、隔聲吸音、耐腐蝕性能及滿足外觀造型要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　1、防水設(shè)計(jì)，防水等級(jí)主要根據(jù)建筑物的類別，重要程度、使用功能要求進(jìn)行確定，重要建筑和高層建筑防水等級(jí)為I級(jí)，設(shè)兩道防水設(shè)防；一般性建筑防水等級(jí)為II級(jí)，設(shè)一道防水設(shè)防。需要注意的是，《坡屋面工程技術(shù)規(guī)范》與《屋面工程技術(shù)規(guī)范》中針對(duì)直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的防水設(shè)防要求有差異，具體體現(xiàn)在防水墊層的設(shè)置要求上：《坡屋面工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)于防水墊層材料選用要求比較具體，但對(duì)使用條件的描述過于籠統(tǒng)，實(shí)際上《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50176-93）[7]第六章條文對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的防潮設(shè)計(jì)計(jì)算方法及防潮措施作出了明確規(guī)定，而《屋面工程技術(shù)規(guī)范》晚于前者發(fā)布和實(shí)施，卻并未對(duì)防水墊層作出明確要求，僅在第4.9.5條規(guī)定“金屬板屋面在保溫層的下面宜設(shè)置隔汽層，在保溫層的上面宜設(shè)置防水透汽膜”，兩者用詞嚴(yán)格程度不一，值得商榷。

　　2、保溫隔熱及防結(jié)露設(shè)計(jì)，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)保溫隔熱設(shè)計(jì)應(yīng)注意區(qū)分建筑物的地域性差異，根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，對(duì)建筑物所處的地理位置進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，如嚴(yán)寒地區(qū)必須充分考慮冬季保溫要求，根據(jù)規(guī)范要求計(jì)算保溫層厚度，一般可不考慮夏季防熱，寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)還應(yīng)應(yīng)進(jìn)行冷凝結(jié)露設(shè)計(jì)；而夏熱冬暖地區(qū)必須充分考慮夏季防熱要求，宜設(shè)置具有隔熱功能的構(gòu)造材料或構(gòu)造做法，一般可不考慮冬季保溫；在直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)上，不同地域環(huán)境的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)置方式也有較大差異，這種差異將直接影響建筑物的使用功能和建造成本。

　　3、溫差變形設(shè)計(jì)，溫差變形設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在對(duì)材料的熱脹冷縮性能的要求上，包括支撐系統(tǒng)、構(gòu)造連接方式及構(gòu)造層材料的溫差變形設(shè)計(jì)上。此類設(shè)計(jì)一般為通用性設(shè)計(jì)，地域差異或使用功能差異對(duì)溫差變形設(shè)計(jì)無決定性影響。

　　4、防風(fēng)及承載力設(shè)計(jì)，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的防風(fēng)及承載力主要指屋面承受最不利荷載組合的能力，在風(fēng)吸力起主導(dǎo)作用的沿海地區(qū)及風(fēng)荷載特別巨大的內(nèi)陸地區(qū)，屋面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的冗余度，采用可靠的構(gòu)造材料及連接固定方式，并根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行防風(fēng)承載力試驗(yàn)，以確保直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的安全使用。

　　5、防火、防雷設(shè)計(jì)，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)防火、防雷設(shè)防要求與建筑物的類型及重要程度相關(guān)，構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)宜根據(jù)建筑物的類型和重要程度進(jìn)行設(shè)計(jì)。一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑中，屋面板應(yīng)采用不燃材料，保溫隔熱材料應(yīng)采用不燃或難燃材料。

　　6、隔聲吸音設(shè)計(jì)，不同類型或使用功能的建筑物的允許噪聲級(jí)不一樣，其屋面隔聲吸音構(gòu)造的設(shè)置方法也不一樣。對(duì)于開敞式場館建筑，一般不做隔聲要求，但部分場館有吸音要求。對(duì)于噪音敏感程度高的建筑物如劇院、音樂廳、圖書館屋面、頂棚，可以通過設(shè)置密度板+低密度玻璃纖維吸音棉或多層壓型鋼板組合隔聲層+低密度玻璃纖維吸音棉的方式進(jìn)行隔聲吸音設(shè)計(jì)。建筑物的隔聲評(píng)價(jià)需通過測量評(píng)定，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的隔聲設(shè)計(jì)還應(yīng)滿足《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》及《建筑隔聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求（此處不作具體討論）。

　　7、耐腐蝕設(shè)計(jì)，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的耐腐蝕設(shè)計(jì)包括抗環(huán)境腐蝕設(shè)計(jì)及防電化腐蝕設(shè)計(jì)。對(duì)于室內(nèi)濕氣較大而又有吸音功能要求的人員活動(dòng)密集性場所（如游泳館等），當(dāng)室內(nèi)接觸面板材采用穿孔板時(shí)，宜采用壓型鋁合金板或其他耐腐蝕板材作為內(nèi)封板，以防止穿孔部位銹蝕；不同材質(zhì)的金屬材料連接接觸時(shí)，應(yīng)設(shè)置防護(hù)墊片，避免電化腐蝕反應(yīng)對(duì)材料耐久性的影響。

　　四、直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)工程實(shí)例及適用性對(duì)比分析，為直觀體現(xiàn)屋面構(gòu)造設(shè)計(jì)針對(duì)特定建筑物的的適用性，本文分別選取北京地區(qū)某游泳館及昆明新機(jī)場的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行對(duì)比分析，從建筑物的使用性質(zhì)、重要程度、地域環(huán)境、使用功能要求等方面來分析這兩個(gè)直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)的適用性。

　　1、北京地區(qū)某游泳館的屋面構(gòu)造設(shè)計(jì)，該游泳館位于北京市，建筑高23m，屋面防水等級(jí)為I級(jí)，防火等級(jí)為地上二級(jí)，地下一級(jí)，防雷設(shè)計(jì)為二類設(shè)防。該游泳館直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造設(shè)計(jì)如圖1和圖2所示。

　　2、昆明新機(jī)場的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)，該機(jī)場位于昆明市，建筑標(biāo)高72.9m，屋面防水等級(jí)為I級(jí)，防火等級(jí)為地上二級(jí)，地下一級(jí)，防雷設(shè)計(jì)為二類設(shè)防，其直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造設(shè)計(jì)如圖3和圖4所示。

　　3、適用性對(duì)比分析，通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，兩者的建筑防水等級(jí)、防火等級(jí)、防雷設(shè)防類別一致，但構(gòu)造設(shè)計(jì)方式卻大不一樣。其差異的產(chǎn)生主要來自于地域環(huán)境及使用功能要求的差異。

　　差別一：防水構(gòu)造設(shè)計(jì)的差異，北京地區(qū)某游泳館直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)采用了鋁鎂錳合金直立鎖邊屋面板+防水透氣膜的兩道防水形式，滿足規(guī)范對(duì)于I級(jí)防水等級(jí)的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求，但由于防水透氣膜安裝時(shí)會(huì)被固定支座穿透，對(duì)于穿透部位的防水包覆處理相當(dāng)繁瑣。目前國內(nèi)很多工程都存在類似問題，構(gòu)造設(shè)置方式的合理性有待研究和改善。

　　昆明新機(jī)場的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造則采用了鋁鎂錳合金直立鎖邊屋面板+PVC防水卷材的兩道防水形式。相對(duì)于游泳館直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)來說，PVC防水卷材安裝于固定座底部，雖未完全解決自攻釘穿透卷材的問題，但穿透部位防水處理相對(duì)簡單，且下層保溫層為硬度較高的復(fù)合保溫板材，便于PVC防水卷材連接固定，同時(shí)平整度也可得到有效保證，有利于發(fā)揮第二道防水層的防水作用。但PVC防水卷材安裝時(shí)，對(duì)環(huán)境條件和施工人員的技術(shù)水平要求較高，如果盲目追趕工期而進(jìn)行野蠻施工或使用非專業(yè)人員施工，將對(duì)屋面工程質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。

　　差別二：保溫層設(shè)計(jì)的差異，北京地區(qū)某游泳館建筑位于寒冷地區(qū)，保溫設(shè)計(jì)應(yīng)滿足冬季保溫要求，同時(shí)兼顧夏季防熱。在保溫層的設(shè)置上，采用50mm+50mm厚、180kg/m3的高密度保溫巖棉，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的整體傳熱系數(shù)限值通過保溫巖棉、封閉空氣層及50mm玻璃纖維棉的組合式保溫構(gòu)造來控制，經(jīng)計(jì)算，整體傳熱系數(shù)滿足規(guī)范要求。值得注意的是，目前市場上的保溫產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，很多產(chǎn)品說明上標(biāo)識(shí)的傳熱系數(shù)參數(shù)并不準(zhǔn)確，單純的采用理論數(shù)據(jù)并不可靠，實(shí)際施工時(shí)保溫材料的質(zhì)量控制應(yīng)通過試驗(yàn)檢測手段予以甄別。

　　4、昆明新機(jī)場的建設(shè)地點(diǎn)屬于溫和地區(qū)，對(duì)于直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的整體傳熱系數(shù)限值要求較低，需考慮冬季保溫，一般可不考慮夏季隔熱，無需選用多層高密度巖棉來實(shí)現(xiàn)保溫功能或采用熱反射構(gòu)造材料。昆明新機(jī)場的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)采用雙層40mm厚蜂窩芯保溫隔音復(fù)合板+波谷填塞吸音棉的方式，構(gòu)造簡單、安裝便捷，同時(shí)也滿足了建筑使用功能要求，具有較高的適用性。同時(shí)，蜂窩芯保溫隔音復(fù)合板為PVC防水卷材的安裝提供了高質(zhì)量的作業(yè)面，是兩種材料之間適應(yīng)性的具體表現(xiàn)。

　　除上述兩點(diǎn)之外，我們還可以發(fā)現(xiàn)兩種構(gòu)造設(shè)計(jì)中底板的材質(zhì)不一樣。游泳館采用1.2mm厚壓型鋁合金板作為內(nèi)側(cè)板，更能適應(yīng)游泳館室內(nèi)的潮濕環(huán)境，保持材料的耐久性；而昆明新機(jī)場采用的是0.8mm厚壓型鋼板則是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的承載力要求，體現(xiàn)使用環(huán)境對(duì)構(gòu)造材料設(shè)計(jì)的適應(yīng)性要求。

　　5、結(jié)語，綜上所述，在做直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造和設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合建筑物的使用性質(zhì)、重要程度、地域環(huán)境、功能要求等進(jìn)行嚴(yán)格甄選，并合理選材，以妥善滿足建筑物的各項(xiàng)需求。現(xiàn)今國家規(guī)范對(duì)于金屬板屋面二道防水構(gòu)造設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定還不完善，有待進(jìn)一步明確和整合，因此，在直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)和選材時(shí)，應(yīng)盡量確保各項(xiàng)性能指標(biāo)與設(shè)計(jì)值相符，施工階段對(duì)材料質(zhì)量的控制應(yīng)建立更為完善的監(jiān)督機(jī)制。