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薄板金属屋顶系统-现代大型建筑的首选

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-22 20:46:58 [收藏]

    ??薄板金属屋顶系统

    　　现代城市的标志性建筑如大剧院、文化中心、会展中心、体育场馆、机场等大型公共建筑，本身跨度大、造型复杂、安全耐久性高、技术含量高，因此对高品质的屋顶材料和技术系统产生了极大需求，原有的彩板、厚铝板（2.5mm）屋顶材料及技术系统难以满足这一新的要求，这就需要相适用的新技术出现。由此一些新的材料、新的系统应运而生，钛板、钛锌板、铝板、铜板、不锈钢板等金属薄板（板厚1.2mm）都开始应用于屋顶，与其配套的专业化施工技术也相继产生，进而满足了建筑的功能、结构及外观要求。

    薄板金属屋顶的
    形状及类型

    　　建筑师根据建筑功能和艺术造型的要求，将通常的形状大致分为：平面及若干平面的组合（如折面、角锥面等）；单曲面（圆柱面、圆锥面）；双曲面（微弯曲面、角平双曲面等）；穹顶、圆球及半圆球、椭球及半椭球；双曲抛物面（扭曲面、马鞍形曲面等）；其他任意曲面。
    　　薄板金属屋顶按系统可分为：立边咬合系统、直立锁边屋顶系统（即贝姆系统）、古典式扣盖系统、平锁扣式系统、整体扣式系统、整体平屋顶系统、压型板系统、单元板块式系统等，以下将重点介绍七种系统的特点。
    1. 立边咬合系统
    　　该系统的主要优点在于整个系统采用浮动结构和隐蔽式安装设计。屋面板的每一个模数单元均为水槽形状压制成型，各单元之间相互搭接紧扣，再用专用锁边机锁闭接口。这种系统是薄板金属屋面系统中应用最广泛的系统，其主要特征是整体结构性防水、排水，自然循环通风构造可以增长建筑寿命，容易进行三维弯弧和特异造型，结构简洁、轻巧、安全，施工安全、快速、准确、经济。
    2．暗扣直立锁边系统
    　　暗扣直立锁边系统是基于立边咬合系统基础而发展形成的金属屋面系统，保持了立边咬合系统的基本特性。它属于轻质、高强度、防水、抗腐蚀、高适应性的环保型系统，容易与其他建筑材料和系统相融合，具有节能、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，面板可承受较大荷载，从而大大简化系统支承构造，更适用于大面积屋面和弯弧屋面。该系统在小坡度、平顶、弧形、拱形及双曲面屋顶设计中占有优势，也可用于屋顶花园的种植屋面。
    3．古典式扣盖系统
    　　古典式扣盖系统是古老的并沿用至今的屋面系统。其主要特点是结构简洁、轻巧、安全，具有整体结构性防水功能，无需化学嵌缝胶填缝，可以避免污染与老化问题；自然循环通风构造，延长了建筑使用寿命。与立边咬合系统比较，其最大特点在于立边采用方形里边，并有方形木条支承，立边稳固。它广泛应用于别墅及古典风格建筑的坡屋面，造型美观。
    4．平锁扣式系统
    　　平锁扣式系统作为传统的金属屋面系统，在现代建筑中仍广泛用于坡度较大的屋面，在钢架结构、混凝土结构、木结构中均有使用。该系统的网格变化多样，三维弯弧特异造型易加工，具有整体结构性防水功能。目前，该系统不仅用于修复具有历史价值的传统建筑，而且在现代建筑中也成为一种主要的建筑语言。
    5．平面板条系统
    　　平面板条系统是加工运用难度较大的金属板材系统，要求不锈钢板、钛金属板等表面平滑，并能双重防水，故系统设有内集水槽。该系统适用于坡度不小于3°的屋顶，常用的金属板材包括钛板、不锈钢板。常用板块厚度0.5 mm~0.6mm，典型板块宽度为400mm、430mm。
    6．压型板系统
    　　压型板系统适用于简易屋顶构造，在薄板金属屋顶系统中，是最为经济的系统，广泛用于民用公共建筑及工业建筑的屋顶，如体育场、遮阳棚、展览馆、体育馆、礼堂、工业厂房等建筑。该系统屋顶设计的原则是不允许雨水漫过板肋和天沟，不同的板型适用于不同的坡度。
    7．单元板块式系统
    　　单元板块式系统适用于平面板块屋顶系统，表面平滑。该系统是利用空气等压腔原理进行防水，并设有内导水槽将少量积水排出。无需化学嵌缝胶，避免了污染与老化问题。适用的金属板材包括钛锌板、铝合金板、铜板。常用板块厚度0.8 mm ~1.0mm，板块规格可依设计而定。

    薄板金属屋顶的
    典型工程

    1．国家大剧院金属屋顶体系
    　　国家大剧院主体建筑为独特的壳体造型，高46.68m，地下最深32.50m，周长约600m。壳体表面由18398块钛金属板和1226块超白玻璃巧妙拼接，营造出舞台帷幕徐徐拉开的视觉效果。该壳体造型的金属屋顶包括防水系统、保温隔热系统、隔声吸声系统、避雷系统，主次檩条双曲支撑体系、装饰板及双曲支撑系统、夜间灯光装饰系统，钛板和玻璃纳米自洁技术与半自动清洗系统。国家大剧院金属屋顶系统由珠海精艺公司设计施工。
    　　国家大剧院复杂的体形使得整个屋顶被分为三段进行施工的，通过成熟的节点处理技术，使各段既能自由伸缩又能可靠搭接，保证了良好的防水保温性能。该屋顶体系采用了无穿透固定连接方式使防水层保持完整，且能适应温度变化和施工误差造成的变形，从构造方面也杜绝了渗漏隐患。为了保证国家大剧院建筑结构的抗震性，金属屋顶系统自成体系，其伸缩和变形都是相对于主体结构的。经建设部科技成果评估，该屋面体系为国内首创，达到了国际先进水平。
    2．国家体育馆屋顶系统
    　　国家体育馆是北京奥林匹克公园内的三大重要场馆之一，位于奥林匹克公园中心区的南部。体育馆屋顶曲面近似扇形如行云流水般飘逸又富有动感，四周竖向分布的钢骨架与大面积晶莹剔透的玻璃幕墙相映衬，犹如一把张开的中国折扇，彰显出中国文化的内涵。国家体育馆屋顶工程由上海华艺幕墙公司施工。
    　　屋顶中国建筑金属结构信息网采用大跨度双向双拉索张弦梁结构体系，该结构体系能够充分利用中国建筑金属结构信息网的抗压强度和钢拉索的抗拉强度，从而达到有效支撑屋面的目的。设计时主要考虑通过施工工序的合理安排，将中国建筑金属结构信息网檩条的施工安装安排在主体中国建筑金属结构信息网应力张拉之后，从而消除了预应力张拉对主体结构的影响。
    3．广州新白云国际机场铝合金屋顶系统
    　　广州新白云国际机场航站楼气势恢宏，雄伟壮观。屋顶系统选用银灰色氟碳喷涂的铝合金屋面板，局部配以白色张拉膜，符合空港建筑物无反光的特殊要求；而且铝合金屋面板与白色张拉膜相映成辉、相得益彰，构成了一个刚柔并济的屋盖系统。
    　　该航站楼采用直立锁边铝合金屋顶系统作为其候机楼、连接廊和指廊部分的屋顶。该屋顶的特点在于：一是超长铝合金屋面采用直立锁边固定方式，适应温度变形的能力大大提高；二是巨型屋面的排水设计独特，防水性能优良，经得起时间考验；三是小半径弧形板的加工。
    4．首都机场T3A航站楼金属屋顶系统
    　　首都机场T3A航站楼金属屋顶采用双层构造形式，顶部外层是铝合金框架开缝体系的铝单板幕墙系统，采用定距压块式构造形式；内层屋面采用直立锁边系统复合屋面板，在滑动固定座与屋面板之间设置滑动保护膜，以确保屋面板滑动时避免磨损。直立锁边金属屋面系统为暗扣系统，属于无穿刺系统，防水性能非常可靠。
    　　T3A主楼金属屋顶由钢质承底板、保温层、气密层、吸声层、防尘层和屋面板构成。屋顶还设有采光天窗、防跌落保护系统、避雷系统。同时，T3A主楼金属屋顶根据位置不同设计了黄、橙、红三种渐变色。坐在飞机上观看航站楼渐变色屋顶，不仅像是一条飞腾的巨龙，而且给人一种赏心悦目的感觉。
    　　薄板金属屋顶系统的技术日趋成熟，其丰富多样的三维造型，合理化系统设计使得现代建筑具有独特个性，也得到了社会各界人士的一致好评和推荐，因此它们为众多发展商和建筑师带来了丰富的想象力和创造力，逐渐成为现代大型建筑屋顶系统的首选，也将在公共建筑、商业建筑、民用建筑及工业建筑中得到广泛应用。



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