近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大型機(jī)場、火車站、會(huì)展中心、體育場館、文化設(shè)施等一大批公共建筑迎來了蓬勃發(fā)展的建設(shè)高潮，為直立鎖邊屋面系統(tǒng)的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。
1． 發(fā)展歷程
直立鎖邊屋面系統(tǒng)在國外已經(jīng)成功運(yùn)用了四十多年，該系統(tǒng)采用鋁鎂錳合金為屋面材料，充分發(fā)揮鋁合金材料輕質(zhì)、高強(qiáng)、防腐能力強(qiáng)、可塑性好、可焊性好、環(huán)保性好的特點(diǎn)，可生產(chǎn)變寬度板、多半徑板等鋼板難以實(shí)現(xiàn)的種類，并大范圍應(yīng)用于各種復(fù)雜造型的公共建筑，使屋面系統(tǒng)的主流產(chǎn)品逐步由原來傳統(tǒng)的壓型鋼板過渡到鋁合金板，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的發(fā)展。
直立鎖邊屋面系統(tǒng)進(jìn)入國內(nèi)是在上世紀(jì)90年代，當(dāng)時(shí)在國內(nèi)的大型公共建筑中仍然廣泛采用壓型鋼板，只不過在傳統(tǒng)的打釘板基礎(chǔ)上多了一些鎖邊板型，代表建筑如首都國際機(jī)場二號(hào)航站樓、浦東國際機(jī)場航站樓等，直立鎖邊鋁鎂錳板的應(yīng)用僅有幾個(gè)中小型機(jī)場和體育場館，影響力有限，且價(jià)格昂貴，沒有形成大范圍推廣的條件。
直到進(jìn)入21世紀(jì)，國內(nèi)建筑設(shè)計(jì)理念逐步與發(fā)達(dá)國家接軌，加之經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，吸引了國外一些知名品牌進(jìn)入中國市場，如當(dāng)時(shí)的英國霍高文建筑系統(tǒng)有限公司，通過設(shè)立辦事處開展國內(nèi)業(yè)務(wù)，并通過承接當(dāng)時(shí)國內(nèi)規(guī)模最大的廣州新白云國際機(jī)場遷建工程航站樓屋面項(xiàng)目（圖1－1），迅速確立了其在國內(nèi)直立鎖邊鋁合金屋面系統(tǒng)的領(lǐng)先地位。廣州新白云國際機(jī)場航站樓的成功，極大地帶動(dòng)了鋁鎂錳合金屋面系統(tǒng)在公共建筑上的廣泛應(yīng)用，在此之后建設(shè)的大型機(jī)場、體育場館、會(huì)展中心等也越來越多地采用直立鎖邊鋁合金屋面系統(tǒng)，是之逐漸成為屋面的主流產(chǎn)品。
2004年前后，隨著杭州大劇院（圖1－2）和國家大劇院（圖1－3）的成功建設(shè)，直立鎖邊鋁合金屋面系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。扇形弧形板在這兩個(gè)雙曲造型的屋面上大規(guī)模使用，開創(chuàng)了雙曲屋面無縫鋪設(shè)的先河，使得建筑維護(hù)系統(tǒng)的美觀性和防水性有了本質(zhì)上的改善和提升，并使扇形板的加工能力成為如今企業(yè)能否承接雙曲造型屋面的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)門檻。另外，這兩個(gè)具有極高外觀要求的建筑，也開創(chuàng)了在直立鎖邊屋面系統(tǒng)上無穿透固定裝飾板的新技術(shù)。該做法最早是借鑒國外在直立鎖邊屋面系統(tǒng)上固定太陽能板的技術(shù)，重新開發(fā)設(shè)計(jì)適合裝飾板的龍骨系統(tǒng)，經(jīng)過權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)的承載力試驗(yàn)后，成為這兩個(gè)經(jīng)典建筑的最終實(shí)施方案。如今，這種在直立鎖邊板上鋪設(shè)裝飾板的做法已經(jīng)為眾多復(fù)雜造型建筑物所用，為直立鎖邊屋面系統(tǒng)的應(yīng)用開拓了更為廣闊的空間，比較有影響的建筑如上海世博文化中心、廣州亞運(yùn)館等。
1． 新技術(shù)及發(fā)展方向
隨著直立鎖邊鋁合金屋面系統(tǒng)在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用，隨之而來的一些技術(shù)難點(diǎn)逐漸顯露出來，為了克服這些技術(shù)難題，一些關(guān)注質(zhì)量和品質(zhì)的廠家也傾注了大量的技術(shù)力量和資金進(jìn)行攻關(guān)，不斷開發(fā)出新的產(chǎn)品和技術(shù)，力圖不斷完善直立鎖邊屋面系統(tǒng)的性能，延續(xù)其在業(yè)界的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
直立鎖邊屋面系統(tǒng)在設(shè)計(jì)理念上具有熱脹冷縮的解決辦法，其關(guān)鍵點(diǎn)在于利用屋面板扣合在鋁合金固定座的梅花頭上，熱脹冷縮時(shí)屋面板能夠在固定座上自由伸縮。然而在實(shí)際工程中，施工單位往往不注意固定座的鋪設(shè)精度，或者由于鋼結(jié)構(gòu)和檁條存在施工誤差，或者由于屋面造型過于復(fù)雜等等原因，造成固定座不在一條直線上，與屋面板的板肋不能很好地吻合，屋面板伸縮時(shí)與固定座相互摩擦，很容易損壞板的完整性導(dǎo)致漏水，同時(shí)也會(huì)造成擾人的噪音，這種情況在屋面板長度超過40米時(shí)尤為突出。為解決這一難題，德國霍高文公司開發(fā)出一種新型固定座，該固定座采用高強(qiáng)度工程塑料，內(nèi)襯高強(qiáng)鍍鋁鋅鋼板，在保證可靠的強(qiáng)度、耐久性和環(huán)境適應(yīng)性的前提下，大大降低了鋁合金屋面板與固定座之間的摩擦力，同時(shí)也極大地改善了屋面系統(tǒng)的保溫性能，消除了冷熱橋，并有效解決了伸縮時(shí)的噪音問題。目前，這一技術(shù)已成功應(yīng)用于倫敦希斯羅國際機(jī)場五號(hào)航站樓160米長鋁合金屋面中，取得了良好的效果，在國內(nèi)，南京河西會(huì)展中心110米長屋面和沈陽奧體中心游泳館140米長屋面也都采用了這種新型固定座。
近年來，隨著建筑設(shè)計(jì)人員視野的不斷拓寬，建筑理念的不斷更新，一大批造型新穎別致的建筑設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)屋面系統(tǒng)的要求也越來越高。一些造型復(fù)雜的屋面工程及時(shí)使用扇形板也無法完美地實(shí)現(xiàn)，需要廠家提供更多的異型板型。面對(duì)新的市場需求，屋面廠家沒有停止不斷進(jìn)取的腳步。在歐洲，一些廠家于2005年即研發(fā)出特種造型板型，有腰鼓形、棗核形、S形等不一而足，極大地滿足了建筑師對(duì)造型的要求，取得了顯著的成功。著名建筑師扎哈哈迪德設(shè)計(jì)的萊比錫寶馬中心即是代表之作。
圖2－2－1 特種異型板 圖2－2－2 萊比錫寶馬中心
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2．3 新型材料
伴隨著直立鎖邊屋面系統(tǒng)的高速發(fā)展，建筑師對(duì)建筑外觀的要求也越來越多樣化，有些需要建筑外觀擁有鋅板的厚重感，有些需要有金屬閃亮而不刺眼的質(zhì)感，有些則希望建筑物既擁有彩色的色彩，又不因油漆涂層而失去金屬質(zhì)感。
如今，這些要求都已成為可能。深圳福田換乘中心（圖2－3－1）采用歐洲進(jìn)口鍍鋅鋁合金板，既保持了鋁合金板原有的質(zhì)輕高強(qiáng)的特點(diǎn)，又賦予建筑物以鋅板特有的觀感，充分滿足了建筑師的要求。
圖2－3－1 采用鍍鋅鋁板的福田換乘中心 圖2－3－2 亞運(yùn)館采用高耐候不銹鋼板
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新落成的廣州亞運(yùn)館（圖2－3－2）采用特殊不銹鋼制作直立鎖邊板，有效解決了鎖邊難題，外覆建筑高耐候性不銹鋼裝飾板，使整個(gè)建筑物隨著陽光強(qiáng)弱和角度的不同，不斷變化其外觀效果，具有非凡的建筑效果。紅色壓花不銹鋼裝飾板更是猶如點(diǎn)睛之筆，突出了亞運(yùn)館與眾不同的設(shè)計(jì)概念。
現(xiàn)在，一種新型的采用電鍍上色工藝的鋁合金板正在歐洲悄然興起，這種鋁合金板采用的不是傳統(tǒng)的油漆上色工藝，而是采用類似電鍍的工藝為鋁合金板上色，完成后的板面既有建筑師希望的彩色色彩，同時(shí)又有非常強(qiáng)烈的金屬質(zhì)感，大大豐富了建筑外觀的多樣性。
1．
目前直立鎖邊屋面系統(tǒng)的反思
直立鎖邊屋面系統(tǒng)在國內(nèi)建筑市場的應(yīng)用和發(fā)展已走過了十多年的歷程，市場上出現(xiàn)了大大小小許多屋面系統(tǒng)供應(yīng)商，但是真正掌握核心技術(shù)的并不多，許多廠家依靠模仿和低價(jià)競爭謀生存，造成了市場上的無序競爭和魚龍混雜的局面。為了一味謀求低價(jià)，部分工程采用碳鋼釘固定鋁合金固定座，雖然暫時(shí)看不出問題，但天長日久，鋼鋁之間發(fā)生電化學(xué)腐蝕，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果；一些不具備技術(shù)實(shí)力的廠家由于不了解屋面板的計(jì)算模式和方法，無法準(zhǔn)確計(jì)算屋面板的承載能力，造成某些工程的鋁合金屋面板多次被風(fēng)掀掉的重大事故；還有一些工程，由于外覆裝飾板，便不再注重直立鎖邊板的設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量（圖3－1），可謂金玉其外，敗絮其中，給工程留下后患無窮。更有甚者，一些工程為了單純降低造價(jià)，竟然在未經(jīng)試驗(yàn)、研發(fā)的情況下，簡單地將鋼板甚至高強(qiáng)鋼板用于直立鎖邊板型，殊不知這一方面會(huì)帶來屋面板與鋁合金固定座的電化學(xué)腐蝕問題，另外由于鋼板的彈性大大高于鋁合金，鎖邊后由于鋼板回彈造成屋面板根本無法牢固鎖扣在固定座上，在臺(tái)風(fēng)地區(qū)會(huì)存在嚴(yán)重的隱患）。某車站工程由于鎖邊不牢，不得不采用螺釘加固（圖3－2），使鎖邊板變成打釘板，工程質(zhì)量令人擔(dān)憂。
市場競爭的不規(guī)范對(duì)于業(yè)主和尊章守法的廠家來說都是不公平的，也會(huì)嚴(yán)重傷害整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。借鑒國外發(fā)展的規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為有必要成立屋面系統(tǒng)的專業(yè)協(xié)會(huì)，迅速建立、健全屋面專業(yè)技術(shù)規(guī)范，強(qiáng)化行業(yè)監(jiān)管，使市場競爭建立在合理化、規(guī)范化、專業(yè)化的基礎(chǔ)上，防止惡性競爭，鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，使屋面行業(yè)進(jìn)入良性發(fā)展，為國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。
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獲獎(jiǎng)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)個(gè)人專訪錄
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