几种常用金属屋面系统应用的对比与浅析

1、定义及基本特点

　　金属屋面系统是指采用金属板材作为屋盖材料，结合结构支撑、防水、保温等功能层为一体的屋盖形式。根据《采光顶与金属屋面技术规程(JGJ255-2012)》定义：金属屋面是由金属面板与支撑体系组成，不分担主体结构所受作用且与水平方向夹角小于75°的建筑围护结构。其主要的面材材质有：钢板、铝板、铝合金板以及铜板、不锈钢板等。

　　金属屋面的基本特点可以概括如下：

　　a、功能性强。

　　在建筑功能性要求的前提下，能够较好的实现排水、保温隔热、透气、隔音等所有要求。

　　b、结构轻巧简洁。

　　现对于混凝土屋面体系，金属屋面系统具有构造层薄、支撑结构轻巧、跨度大，并能够适应复杂的建筑造型。

　　c、施工灵活、安装周期短。

　　在施工中，金属屋面系统基本能够达到全装配式安装方法，绝大部分工作都能够在工厂或现场的加工车间完成。现场施工受季节及天气影响较小。相对于传统屋盖，安装效率极高，能够较大的缩短安装周期。

　　d、经济性较好。

　　在于传统屋盖对比时，在大跨度及复杂屋面形式上，具有明显的经济性。

　　2、 金属屋面板分类及其基本构造

　　目前，工程中通常根据金属屋面板的固定方式，将各种金属屋面进行了区别和分类。现在工程中常用的几种基本做法如下：

　　2.1 穿钉式金属屋面系统

　　此种屋面系统在应用较早也相对普遍。本系统屋面板材靠螺钉固定在支撑龙骨上。连接螺钉直接穿透屋面板。为了防止穿透点渗漏，连接螺钉一般配有特制的压紧垫片和防水垫圈，也有用带胶垫的封闭型抽芯铆钉固定面板的做法。

      2.2暗扣式金属屋面系统

　　此种屋面系统最早出现在澳洲，所以也叫澳式暗扣板。特定的板型配有对应的安装支架。安装时，首先将安装支架固定于支撑龙骨或基材上，屋面板与屋面板、屋面板与支架采用暗扣卡接固定。

     2.3直立咬合边金属屋面系统

　　此种屋面系统通常上也称矮立边直立锁边金属屋面系统，本文为了区分，称之为直立咬合边金属屋面系统。其按咬合程度分为单锁边和双锁边两种形式。屋面板采用机械加工成型。安装时，首先将专用扣件固定在支撑龙骨上，相邻屋面板及连接扣件相互咬合，然后通过机械或手工的方式进行锁死、定型、固定。

　2.4直立锁边金属屋面系统

　　此种屋面系统通常被称作高立边直立锁边金属屋面系统，也叫直立锁缝lok板。金属面板通过机械辊压形成双边行成公母扣。安装时，首先将专用铝合金T型码与支撑龙骨连接。然后将屋面板及T型码相互咬合，最后通过机械或手工的方式进行锁紧、定型。

　2.5平锁扣板金属屋面系统

　　此种金属板块一般通过机械冲压或手工裁剪成型。安装时首先将专用锁扣件固定在基材上，然后板块的四周通过折边与锁扣件相互咬合成型固定。

　3、各种金属屋面系统的对比分析

　3.1 主要材料对比分析

　　a、主要金属屋面系统面材均采用金属薄板，受机械加工影响及材料物理性能制约，厚度大多在1.0mm以下，所以在进行面材选择时，材料本身的防腐性能就成为首先的考虑指标。

　　b、屋面的保温材料除了要求保温性能外，必须考虑材料的防火性能。所以当前屋面的主要保温材料是岩棉、玻璃丝绵，同时一些新材料保温材料也逐渐被应用，比如发泡玻璃等。

　　c、主要的配件种类和数量区别不大，相对来说，矮立边直立锁边屋面，配件较少。

　　3.2 板型对比分析

　　金属屋面面材都是采用卷材原材加工，理论上，面板长度可以无限长。但是收到运输条件、节点构造、安装工艺、气候条件等因素影响，实际工程中最大板长并不一致。无可否认的是，板接缝越多，屋面系统产生渗漏的风险越大。而板型越多，其适应性就越强。

　　3.3 功能性对比分析

　　a、对于防雨性能：暗扣式、矮立边、高立边金属屋面均具有很好的防雨性能，其系统本身具有接近100%的防雨性。工程中的渗漏多出现在屋脊、山墙、檐口等地方的做法处理不当或屋面板损坏破坏。

　　b、对于抗风掀性能除了本身系统设计性能外，高立边直立锁边屋面系统受人为因素影响较大。相对于其他几种屋面形式，其咬合定型到位的检查相对困难，特别是在采用人工锁紧的时候。建议采用防风夹等保护机构。

　　c、暗扣式、矮立边、高立边金属屋面均有良好的热涨冷缩性能，就是说这几种屋面单块板材能够适应跨度更大的屋面。但须注意的是，在连接角片及T码的生产时，应该将其边缘倒角，避免在往复温度变形是，形成剃刀效应，破坏屋面板。

　　d、对于安装性能来说，几种屋面系统在其功能层一致的情况下，区别不大。其中锁扣式金属屋面系统，需要有内层防水及板块相对较小，安装相对繁琐一些。

　　3.4、适应性对比分析

　　适应性主要是表述各种金属屋面系统对于建筑外形、外观、特殊部位及双层屋面的应用性能。下表主要结合上述屋面板的基本性能和屋面系统的基本性能对各种屋面系统的适应性进行对比。

　　双层金属屋面定义：根据《采光顶与金属屋面技术规程(JGJ255-2012)》定义：在金属屋面外侧附有装饰层的金属屋面系统。

　　以上各种屋面系统的适用侧重点各不相同，其中穿钉式金属屋面系统技术相对落后，美观程度较低，但由于其特有的经济性，仍被广泛使用。直立锁边金属屋面系统、直立咬合边金属屋面系统适应性较强，应用也最为广泛。当然，各种屋面系统的细节也对其适应性有一定影响，比如檐口的做法，直立咬合边金属屋面系统采用的流线型自咬合方式，不需要相关配件，美观性就较其他几种屋面形式要好。

　　4、各种金属屋面系统的选择的建议

　　结合上述分析，在选择适用与建筑的金属屋面系统时，不仅要在考虑设计年限、当地气候条件、系统的使用性能，同时也与建筑本身造型及外观效果要求有关。其实在现实工程中，金属屋面系统的外观往往占据主导地位。所以在施工单位在进行屋面方案建议或者方案设计时，首先需要了解建筑师或业主对于建筑外观的具体要求，其后再考虑建筑具体的使用性能。

　　一般情况下，对外观要求不高的建筑体可以选择穿钉或暗扣式金属屋面，但穿钉式最好用在零时建筑或对防水要求不高的建筑上，以便后期进行维修及更换不会影响正常的使用。而对于外观要求较高，面积或跨度较大、使用年限较长的公共建筑最好选择直立锁边或咬合边金属屋面体系。其中，如果建筑屋面外观需要呈现不同材质时，比如：石材、各种造型的金属板、彩釉玻璃等，即需要双层屋面形式时，最优先考虑直立锁边金属屋面系统。而将金属屋面板直接作为面层使用或者体量较小形态复杂，而且对外观要求又比较高的时候，优先选用直立咬合边金属屋面体系。而平锁扣屋面系统的应用一般建筑师或业主会直接提出要求，但须注意的是其必须依附于内层的防水体系，且使用面积不宜太大，板块自身的规格也相对较小。

　　5、结束语

　　2016年国务院办公厅发布了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》 ，国内建筑形态必然会出现大幅度的更新。同时伴随着国内市场对于绿色建筑、低能耗建筑的日渐青睐，金属屋面系统以其优越的使用性能、良好安装性能、适应了相关政策与市场的契机，必然在未来的建筑市场上大有作为。