滑動金屬屋面,金屬屋面板受溫度變化產(chǎn)生的熱脹冷縮現(xiàn)象不被緊固件阻止的屋面系統(tǒng)。自從有了這個滑動的“設(shè)計(jì)”,再也不用擔(dān)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(jìn)行了三次迭代。最初,工程應(yīng)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(jīng)過一次迭代,出現(xiàn)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(shí)現(xiàn)了自攻釘不穿透屋面的目的。隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)及廠房防水要求的提高,屋面板型進(jìn)行了第三次迭代,出現(xiàn)了以YX65-470為代表的一批360°鎖邊屋面板。這些板型在抗風(fēng)揭能力方面明顯高于之前的180°鎖邊屋面板。現(xiàn)在,部分板型已經(jīng)擁有了540°的鎖邊,在氣密性方面也做了進(jìn)一步的提升。

輕鋼屋面系統(tǒng)的板型發(fā)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(jié)點(diǎn)滑移設(shè)計(jì)是系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)滑動的關(guān)鍵。本文以YX65-470為例,著重討論當(dāng)下市場中應(yīng)用最多的360°鎖邊“滑動屋面系統(tǒng)”的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)從兩個方面來考慮:

原理:建筑構(gòu)造方面考慮,屋面在檐口位置為了防水應(yīng)設(shè)置挑檐。由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》8.3.3條可知,建筑屋面的風(fēng)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(jìn)行固定,必須設(shè)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(diǎn)荷載轉(zhuǎn)變成在壓條面積內(nèi)的面荷載,防止彩鋼板在自攻釘處撕裂、脫釘而被風(fēng)揭。

原理:規(guī)定滑動屋面熱脹冷縮的方向,一端固定一端可動。當(dāng)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(dǎo)向可以無限外探的檐口位置;當(dāng)屋面的滑移量為有限值時,建議固定檐口,在屋脊處預(yù)留滑移空間。固定檐口時,檐口壓條起到了擋雪(冰)的作用,當(dāng)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(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是否成功的關(guān)鍵。

考慮到既要提高檐口抗風(fēng)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(shè)置在天溝內(nèi)側(cè),若出現(xiàn)滲水可以直接排入天溝而不進(jìn)入室內(nèi)是最好的解決方案。

做法:在檐口處設(shè)置鍍鋅材質(zhì)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(dǎo)入室外天溝,解決了融雪(冰)滲水的問題。節(jié)點(diǎn)示意圖見圖一。

圖一  檐口節(jié)點(diǎn)

對比分析:因?yàn)樘鞙闲螤畲嬖诓煌�的樣�?檐口的“Z型支撐件”是否使用需要根據(jù)實(shí)際情況確定。但是節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路確實(shí)相同的。例如《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》(二)》(圖集號06J925-2)第55頁節(jié)點(diǎn)6“女兒墻內(nèi)檐溝”中天溝材質(zhì)為3.0mm鍍鋅鋼板,材料本身強(qiáng)度足夠且向內(nèi)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(shè)計(jì)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(jié)點(diǎn)示意圖,見圖二。

圖二  屋脊節(jié)點(diǎn)示意圖

原理:屋脊是滑動屋面釋放滑移量的位置,根據(jù)單根板材長度的不同、工程項(xiàng)目所處地區(qū)的最大溫差不同、施工季節(jié)的不同,需要設(shè)計(jì)的預(yù)留滑移空間也不盡相同。但有一點(diǎn)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(dǎo)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(shè)置鍍鋅背板來提高強(qiáng)度。

屋脊節(jié)點(diǎn)示意圖

做法:結(jié)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(jié)溫度處于當(dāng)?shù)販囟确秶�的位�?如果位于偏低溫度區(qū)域,則需考慮板材在高溫時的“熱脹”現(xiàn)象;如果位于偏高溫度區(qū)域,則需考慮板材在高溫時的“冷縮”現(xiàn)象。

鍍鋅背板設(shè)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(qiáng)背板連接成一個剛性單元。從而同時滿足滑移、防水兩項(xiàng)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(xiàn)場剪切、彎折,減少了現(xiàn)場加工的人為因素,可以更好的保證設(shè)計(jì)意圖的實(shí)現(xiàn)�！癦”型的屋脊鋼堵頭,設(shè)計(jì)思路與檐口“Z型支撐件”相同,可以防止釘孔滲水進(jìn)入室內(nèi)。

滑動屋面的山墻節(jié)點(diǎn)是整個屋面設(shè)計(jì)的核心,是屋面實(shí)現(xiàn)滑移效果的關(guān)鍵位置,也是最難且容易被設(shè)計(jì)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(jié)點(diǎn)在設(shè)計(jì)上不但要滿足抗風(fēng)、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(chǎn)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(jié)構(gòu)直接連接,否則將損壞系統(tǒng)的滑移性能。節(jié)點(diǎn)示意圖,見圖三。

圖三  山墻節(jié)點(diǎn)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(qū)別呢?從表面的經(jīng)濟(jì)性來分析,使用板材的滑移支架作為山墻的滑動支撐是經(jīng)濟(jì)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(jī)咬合固定,若用在山墻位置,機(jī)械無法操作,只能通過自攻釘固定。在釘孔處,應(yīng)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(shè)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(jié)構(gòu)受力方面,山墻與檐口位置相同,都屬于結(jié)構(gòu)需要特殊加強(qiáng)的位置。所以,在實(shí)際工程中使用滑動組件的山墻節(jié)點(diǎn)被廣泛使用。