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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    
時間：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、會展中心、體育場館、機場等大型公共建筑，本身跨度大、造型復雜、安全耐久性高、技術含量高，因此對高品質的屋頂材料和技術系統產生了極大需求，原有的彩板、厚鋁板（2.5mm）屋頂材料及技術系統難以滿足這一新的要求，這就需要相適用的新技術出現。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）都開始應用于屋頂，與其配套的專業化施工技術也相繼產生，進而滿足了建筑的功能、結構及外觀要求。

    薄板金屬屋頂的
    形狀及類型

    　　建筑師根據建筑功能和藝術造型的要求，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，以下將重點介紹七種系統的特點。
    1. 立邊咬合系統
    　　該系統的主要優點在于整個系統采用浮動結構和隱蔽式安裝設計。屋面板的每一個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，自然循環通風構造可以增長建筑壽命，容易進行三維彎弧和特異造型，結構簡潔、輕巧、安全，施工安全、快速、準確、經濟。
    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、高強度、防水、抗腐蝕、高適應性的環保型系統，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。其主要特點是結構簡潔、輕巧、安全，具有整體結構性防水功能，無需化學嵌縫膠填縫，可以避免污染與老化問題；自然循環通風構造，延長了建筑使用壽命。與立邊咬合系統比較，其最大特點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格建筑的坡屋面，造型美觀。
    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易屋頂構造，在薄板金屬屋頂系統中，是最為經濟的系統，廣泛用于民用公共建筑及工業建筑的屋頂，如體育場、遮陽棚、展覽館、體育館、禮堂、工業廠房等建筑。該系統屋頂設計的原則是不允許雨水漫過板肋和天溝，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行防水，并設有內導水槽將少量積水排出。無需化學嵌縫膠，避免了污染與老化問題。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，營造出舞臺帷幕徐徐拉開的視覺效果。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與半自動清洗系統。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屋頂被分為三段進行施工的，通過成熟的節點處理技術，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。經建設部科技成果評估，該屋面體系為國內首創，達到了國際先進水平。
    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。設計時主要考慮通過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鋁合金屋頂系統
    　　廣州新白云國際機場航站樓氣勢恢宏，雄偉壯觀。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。該屋頂的特點在于：一是超長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，防水性能優良，經得起時間考驗；三是小半徑弧形板的加工。
    4．首都機場T3A航站樓金屬屋頂系統
    　　首都機場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，在滑動固定座與屋面板之間設置滑動保護膜，以確保屋面板滑動時避免磨損。直立鎖邊金屬屋面系統為暗扣系統，屬于無穿刺系統，防水性能非常可靠。
    　　T3A主樓金屬屋頂由鋼質承底板、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，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。
    　　薄板金屬屋頂系統的技術日趨成熟，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性，也得到了社會各界人士的一致好評和推薦，因此它們為眾多發展商和建筑師帶來了豐富的想象力和創造力，逐漸成為現代大型建筑屋頂系統的首選，也將在公共建筑、商業建筑、民用建筑及工業建筑中得到廣泛應用。



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