轻型钢结构建筑的屋面是指由金属屋面板、檩条及保温隔热层组成的屋面围护系统。
一方面,屋面对建筑物起防水和保温隔热的作用,另一方面,由于压型钢板形状各异、颜色五彩缤纷(图22-1),屋面可使建筑物充满新意。
图22-1 不种形状和颜色的金属屋面板一、 金属屋面的主要类型随着金属屋面的广泛使用,其防水和保温隔热的功能得到不断的改进和完善。
从防水方面考虑,从原先的低波纹屋面板,发展到现在的高波纹屋面;从原先的采用自攻螺丝的连接方法发展到现在的暗扣式连接方式。
从保温隔热方面考虑,从单板发展到复合板。
以上几个方面的发展,逐步满足了业主对选择金属屋面的要求,从而进一步推动了金属屋面的应用和发展。
⒈ 低波纹屋面和高波纹屋面按板型构造分类,金属屋面板可分为低波纹屋面板(如图22-2a)和高波纹屋面板(如图22-2b)。
这两者的区别在于肋高不同,从而排水效果也不同。
高波纹屋面板由于屋面板板肋较高,排水比较通畅,一般适用于屋面坡度比较平缓的屋面,通常屋面坡度为1∶20左右,最小坡度可以做到1∶40。
而低波纹屋面板一般用于屋面坡度较陡的屋面,常见的屋面坡度在1∶10左右。
屋面的漏水是金属屋面系统中的隐患问题,也是一个比较棘手的问题。
轻钢结构与普通钢结构的不同之处,在于其允许结构产生较大的变形,主要体现在梁的挠度和柱的侧移。
一方面,如果梁的挠度太大,会导致屋面积水,而积水现象的发生,又进一步加剧了梁的挠度,从而导致漏水更加严重。
另一方面柱顶侧移太大,会导致屋面板的连接部位发生错位现象,从而引发漏水,漏水的部位很难确定,并且可能改变,所以维修十分困难。
针对这些情况,为防止金属屋面板的漏水,最好采用高波纹屋面板,或尽量使屋面坡度大一点。
(a) 低波纹屋面板(b) 高波纹屋面板图22-2 金属屋面板常用型式⒉ 螺丝暴露式屋面和暗扣式屋面按连接形式分类,金属屋面板可分为螺丝暴露式屋面和暗扣式屋面。
螺丝暴露式屋面中,屋面板通过自攻螺丝与檩条固定在一起,并在自攻螺丝周围涂上密封胶(如图22-3a)。
这种连接方式存在以下几个问题:第一,自攻螺丝暴露在外面,会出现生锈现象,影响屋面美观;第二,施工时由于数量较多,很难发现密封胶漏涂现象,从而导致该处漏水;第三,由于密封胶老化问题,时间一长就会出现漏水;第四,屋面板侧向连接顺着流水方向,与屋面板横向连接相比,更易造成漏水。
实际应用情况表明,这种连接的屋面,基本上都会出现漏水现象。
为解决这一问题,最近几年出现了暗扣式连接的屋面板,屋面板侧向连接直接用配件将金属屋面板固定于檩条上,而板与板之间以及板与配件之间通过夹具夹紧(如图22-3b),从而基本消除金属屋面漏水这一隐患问题,所以这种屋面板很快得到了广泛采用。
(a) 螺丝暴露式屋面(b) 暗扣式屋面图6-3 屋面板常用的施工方法⒊ 单层压型钢板屋面和复合板屋面从保温隔热角度考虑,金属屋面板既可以采用单层压型钢板,也可以采用复合板。
压型钢板是目前轻钢结构最常用的屋面材料,采用热涂锌钢板或彩色涂锌钢板,经辊压冷弯成各种波形,具有轻质、高强、抗震、防火、施工方便等优点。
但单层压型钢板很薄,包括涂层在内,厚度也仅为0.5~0.6㎜左右,常见的型式就是前述的低波纹和高波纹屋面板两类(图22-2),这样的板不能满足保温隔热要求。
若在设计时选用这样的屋面板,必须在屋面板下面另设保温层,下托不锈钢丝网片,或者再设计一层屋面内板,在屋面内外板之间再填塞保温材料,例如玻璃纤维保温棉、岩棉等,一般保温棉的容重为,厚度应根据保温要求由热工计算确定。
对于一般的工业厂房,可选用50~100mm的厚度,对于有较高隔热要求的生产车间或办公楼,还可以考虑吊顶;对于冷库或保鲜库等对隔热有特殊要求的建筑,应适当增加保温棉厚度。
满足保温隔热的另一个措施是直接选择保温隔热比较好的复合板。
(a) 工字铝连接式(b) 企口插入式复合板有工字铝连接式(图22-4a)和企口插入式(图22-4b)两种。
这种板材外层是高强度镀锌彩板或镀铝锌彩色钢板,芯材为阻燃性聚苯乙烯、玻璃棉或岩棉,通过自动成型机,用高强度粘合剂将二者粘合一体,经加压、修边、开槽、落料而形成的复合板。
它具有一般建筑材料所不能具备的优良性能,既具有隔热、隔音等物理性能;又具备较好的抗弯和抗剪的力学性能。
具体性能指标见表22-1。
复合板的主要特点表现在以下几个方面:⑴ 重量轻,体积小,与传统的砖石结构、钢筋混凝土结构相比,重量减轻15~30倍,体积减少2~5倍。
⑵ 复合板面层及夹芯保温材料均为非燃材料,采用阻燃粘结剂,具有良好的耐火性。
⑶ 复合板的隔音性能优越,其隔音强度可达到41~56分贝,随夹芯保温材料及厚度的不同而变化,而普通的砖、砼的隔音强度仅为38~44分贝。
⑷ 复合板的夹芯保温材料的低导热系数,决定了复合板具有良好的保温隔热性能,寒冷地区或对保温隔热有特殊要求的建筑物,可根据需要增加保温材料的厚度。
随着钢结构市场的扩大,特别是住宅钢结构的发展,对金属屋面的材料及使用功能不断提出新的要求,从而进一步推进了新型板材的研制和新工艺的开发,总的发展趋势是轻质高强,同时又具有良好的防水性能和较高的保温、隔热和隔音效果,另外还须美观耐用、施工方便。