直立鎖邊系統(tǒng)在R形交角金屬屋面中的應(yīng)用

王 繹

竹中（中國）建設(shè)工程有限公司 上海 200120

1 工程概況

背景工程位于江蘇省蘇州市常熟東南開發(fā)區(qū)，工廠主體結(jié)構(gòu)為1層鋼結(jié)構(gòu)，采用鋁鎂錳合金直立鎖邊系統(tǒng)金屬屋面，外墻均采用彩鋼板作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。外墻立面與屋面交界處采用了圓弧角造型，使整幢建筑物具有線條感，盡顯柔和之美（圖1）。由于屋面與墻面分別采用了直立鎖邊和普通彩鋼板2套系統(tǒng)，因此R角節(jié)點(diǎn)處理有一定難度。

圖1 建筑效果圖

2 技術(shù)難點(diǎn)

1）由于該廠房設(shè)計上在兩面墻與屋面之間采用圓弧造型連接，為保證設(shè)計效果，屋面必須采用與墻面的材料、形狀相一致的產(chǎn)品；另外，為保證圓弧邊緣搭接處將來無漏水隱患，必須采用將屋面材料折彎，然后與墻面完成搭接的施工工藝。有了以上的基準(zhǔn)要求后開始進(jìn)行施工準(zhǔn)備工作，但在國內(nèi)的生產(chǎn)廠商中尚找不到符合要求的材料。

2）屋脊、山墻收邊、檐口等處如果不加特別的節(jié)點(diǎn)處理，容易造成漏水隱患。

3）雖然工廠主體形式上只是一個單體，但由于該廠房為混凝土結(jié)構(gòu)外包金屬墻板圍護(hù)，因此與工廠主體鋼結(jié)構(gòu)在屋面交匯處圓弧伸縮縫的三維處理難度極高。

3 直立縫鎖邊系統(tǒng)金屬屋面的特點(diǎn)

1）直立縫鎖邊系統(tǒng)金屬屋面具備整體性結(jié)構(gòu)防水、排水功能；

2）系統(tǒng)采用暗扣式直立鎖邊的固定方式，屋面沒有螺釘外露，整個屋面不但美觀、整潔，而且從根本上杜絕了螺釘穿孔造成的漏水隱患；

3）具備抗風(fēng)性能，這樣可以增加建筑屋面的使用壽命；

4）金屬面板為三維彎弧特異造型，構(gòu)造簡潔、輕巧，并且采用機(jī)械加工，使得板材加工更加方便、快速、準(zhǔn)確；施工速度快，操作方便、簡單；

5）直立鎖邊的T形鋁合金固定支座僅限制屋面板在板寬方向和上下方向的移動，并不限制屋面板沿板長方向的移動，因此屋面板在溫度變化時能夠在固定支座上自由伸縮，消除了因熱脹冷縮而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力[1,2]。

4 直立縫鎖邊系統(tǒng)金屬屋面的深化設(shè)計

4.1 圓弧角金屬屋面過渡節(jié)點(diǎn)處理

普通工業(yè)廠房基本上采用外掛天溝作為屋面的排水系統(tǒng)，但是本工程由于外立面的需要，本來掛天溝的屋面部分做成了R角，整個屋面排水系統(tǒng)成了自由排水，因此在施工中帶來了很多難題。

4.1.1 使用材料的決定

根據(jù)設(shè)計要求，R角直徑確認(rèn)為1 200 mm。原設(shè)計屋面應(yīng)該與墻面連成一體（圖2），才能既確保設(shè)計效果，又能滿足防水要求。也就是說，屋面的板型必須與墻面板型相配，并且R角圓弧部分必須使用與屋面同樣的材質(zhì)，才能保證此部分荷載及防水的要求。但國內(nèi)市場上沒有現(xiàn)成的材料，經(jīng)多方查詢才找到了一家能生產(chǎn)相類似產(chǎn)品的國內(nèi)企業(yè)。為此，針對這種板材我們進(jìn)行了專門的節(jié)點(diǎn)設(shè)計，以滿足功能和外觀需求。

圖2 屋面R角連接示意

4.1.2 施工圖節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，不同材料在屋面平接肯定會帶來漏水隱患，光靠膠體是保證不了十年乃至更多年限的防水。因此必須從構(gòu)造上進(jìn)行處理，將這2種材料的搭接處做成高差，以解決漏水問題。根據(jù)屋面排水截面的驗算，我們把高差定在了12 cm，并按此制作了施工圖節(jié)點(diǎn)（圖3）。同時我們考慮用特殊的山墻收邊來蓋住這高差。

圖3 屋面板施工節(jié)點(diǎn)示意

4.1.3 異型山墻收邊的深化設(shè)計

所謂山墻收邊，主要是連接屋面板與墻面板的包邊，防止雨水從這里流進(jìn)建筑物內(nèi)部?？紤]到本工程建筑物外立面的特殊性，并且還要處理掉屋面12 cm的高差，從而在視覺效果上達(dá)到設(shè)計的要求，故標(biāo)準(zhǔn)的收邊已經(jīng)滿足不了要求。原因有三：其一，12 cm的屋面高差靠普通山墻包邊是蓋不住的，必須加高尺寸；其二，普通形狀的山墻包邊，不能夠折成φ1 200 mm的弧度；其三，普通的山墻包角與墻面轉(zhuǎn)角包邊是不相干的，而R角圓弧屋面是連續(xù)的。因此基于以上三點(diǎn)，最后設(shè)計成凹形收邊，既滿足了設(shè)計上圓弧美觀的要求，同時又達(dá)到了蓋住高差處的施工需要（圖4）。

圖4 兩種山墻收邊的比較

4.2 屋脊、屋面開口、高低跨交界等處節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計

防水是金屬屋面系統(tǒng)根本的也是最重要的功能。屋脊處和屋面開口部、高低跨部、山墻等處泛水板是漏水的重要隱患處，因此在工程中必須對這些部分進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計。

4.2.1 屋脊處

在加工時先將屋面板端頭高端位部分的板邊向上彎起80°左右，彎起高度與直立部分等高，形成擋水板；同時在屋脊蓋板位置兩側(cè)安裝與金屬屋面板相吻合的專用金屬堵頭（壓制成型），金屬堵頭與金屬屋面板之間采用4～6個螺絲固定，金屬堵頭與屋脊收邊之間采用專用防水大鉚釘固定，且在金屬堵頭上下均敷設(shè)防水膠泥加筒膠，這樣既解決了傳統(tǒng)的泡沫堵頭易脫落的問題，又確保了該節(jié)點(diǎn)在任何氣候情況下都能達(dá)到嚴(yán)密的防水功能（圖5）。通過采取以上措施，使之形成雙重防水結(jié)構(gòu)，防止在風(fēng)力作用下，雨水直接進(jìn)入屋脊收邊與屋面板對接縫，形成大面積滲漏。

圖5 屋脊處節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計示意

4.2.2 屋面開口處

金屬屋面開口施工存在著3個問題：

1）作為用于屋面的建筑材料，必須考慮其長久的耐候性、抗腐蝕性；

2）屋面開口需考慮其支撐處屋面設(shè)備的強(qiáng)度及自身強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)；

3）屋面開口與屋面板交界部位的防水處理。

由于屋面進(jìn)行工廠一體化加工，故可以在開口的背水面底部加工出與屋面板板肋相匹配的凹槽，在安裝屋面開口時，只需將該凹槽壓在屋面板板肋上，再敷設(shè)防水膠后用釘子固定即可做到屋面開口背水面底部的防水；屋面開口的迎水面則采用在該位置設(shè)置分水板，使其迎水面無積水區(qū)域，分水板與開口完成防水處理，并且從屋面最高處起在迎水面的屋面部分上再蓋一層泛水板，寬度與屋面開口完成面相同，防止雨水從屋面板斷口及與開口間隙流入建筑物內(nèi)。最后需要注意的是屋面開口應(yīng)具備一定的防水高度，整個屋面開口及其附件均直接與屋面板連接固定，而不能與屋面檁條有任何連接點(diǎn)，以確保屋面系統(tǒng)在熱脹冷縮過程中不會造成屋面開口處的漏水現(xiàn)象（圖6）。

圖6 屋面開口處防水處理示意

4.2.3 高低跨處

該部位處理基本和屋脊處處理相似，同樣利用屋面板彎起、金屬堵頭、防水布、泛水板等共同構(gòu)筑成雙重防水效果（圖7）。

4.3 與混凝土結(jié)構(gòu)的伸縮縫處的深化設(shè)計

本工程既有鋼結(jié)構(gòu)又有混凝土結(jié)構(gòu)，這就避免不了伸縮縫這一老生常談的問題了。但是，本次施工的難度在于圓弧屋面板與混凝土結(jié)構(gòu)女兒墻交會處彩色壓型鋼板之間如何處理才能保證不漏水，既要保證兩邊的圓弧屋面板各自只能固定在自己的結(jié)構(gòu)一邊，同時又要考慮與屋面山墻包邊之間形成三維一體的連接。針對這個問題，在圖紙上很難直觀地反映出這三者之間的關(guān)系。因此，我們在現(xiàn)場做了一個節(jié)點(diǎn)經(jīng)設(shè)計確認(rèn)的實體模型，讓操作工人能夠通過實物模型，事先了解施工做法，從而在施工中取得了很好的效果。

圖7 高低跨處的防水處理示意

5 屋面施工控制要點(diǎn)

1）首先要控制屋面檐口圓弧屋面板下方鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)高，防止該部分屋面施工后形成倒泛水。

2）其次，對各個隱蔽部分，特別是2種防水節(jié)點(diǎn)實施100%驗收，并且保留好影像資料。

3）再次，對于復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)（例如圓弧檐口與屋面，墻面相交處伸縮縫做法，既要考慮建筑立面效果，又要符合伸縮縫原理），要結(jié)合設(shè)計圖紙，通過現(xiàn)場實樣制作，確定施工方案。

4）最后是圓弧屋面板與墻面板的連接施工，由于外立面要求兩者材料、形狀必須相吻合，安裝前必須進(jìn)行排版，墻面板必須先放線安裝，消除累積誤差[3,4]。

6 實施效果檢查

通過前期的深化設(shè)計及施工過程中的嚴(yán)格把控，使得該工程金屬屋面施工質(zhì)量到達(dá)了預(yù)期的要求，既保證了金屬屋面防水、隔熱、抗風(fēng)、保溫、降噪等使用功能，又實現(xiàn)了金屬屋面美觀、簡潔、大方等外觀特征，受到了業(yè)主和工業(yè)區(qū)領(lǐng)導(dǎo)的一致認(rèn)可。