彩色壓型鋼板圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶401122）

彩色壓型鋼板圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

吳萃琛

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶401122）

該文從彩色壓型鋼板圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本知識談起，圍繞屋頂和外墻闡述了有關(guān)彩色壓型鋼板圍護(hù)結(jié)構(gòu)的各主要方面、基本原則及必須注意的問題。

彩色壓型鋼板；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；構(gòu)造設(shè)計(jì)；材質(zhì)；板型；承重構(gòu)架；梯形波

0 前言

彩色壓型鋼板（簡稱“彩型板”）作為建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料出現(xiàn)在我國已有20余年，但是至今尚未被廣泛地采用，而且許多建筑師還不熟悉。筆者多年來從事這方面的設(shè)計(jì)，擬以該文與同行們作一次切磋交流，以便讓我們一起進(jìn)一步了解并掌握這種好材料和技術(shù)，作好彩色壓型鋼板圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文擬圍繞屋頂和外墻的外表面（圍護(hù)部分）的構(gòu)造設(shè)計(jì)闡述。

圖1 彩色壓型鋼板屋頂

1 彩型板及其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性

彩型板是用表面經(jīng)化學(xué)處理且雙面設(shè)彩色涂層的薄鋼板經(jīng)輥壓冷彎成型的板材，是性能良好的輕質(zhì)、高強(qiáng)、美觀的現(xiàn)代建筑材料。彩型板所用原板（彩色平鋼板）的特性是：（1）涂膜有高強(qiáng)的粘著性；（2）涂膜有優(yōu)越的不受損的可加工性；（3）不變色不龜裂的良好耐候性；（4）耐腐蝕性；（5）難燃性；（6）色彩豐富美麗且不褪；（7）涂層表面易洗滌。

所謂彩色壓型鋼板圍護(hù)結(jié)構(gòu)，就是指建筑物屋頂和外墻的外表面（即屋面和外墻面）是用彩型板做成的。這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)大體上可分為兩部分：承重部分和圍護(hù)部分。拿屋頂來說，其承重部分有屋架和檁條，外面覆蓋的圍護(hù)部分就是彩型板，這兩部分的構(gòu)件加上配套的各種物件，通過一定的安裝手段便可構(gòu)成一個(gè)屋頂?shù)恼w，見圖1。

就外墻而言，其承重部分是墻柱和墻梁，圍護(hù)部分即是彩型板，這兩部分的構(gòu)件加上配套的各種物件，通過一定的安裝手段就構(gòu)成了外墻的整體，見圖2。

圖2 彩色壓型鋼板墻體

廠房用彩型板作圍護(hù)結(jié)構(gòu)與我國常用的其他材料的圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比有以下優(yōu)越性：（1）平面布置靈活，可完全根據(jù)工藝需要確定跨度、柱距，不像鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件那樣受模數(shù)限制；（2）剖面設(shè)計(jì)有更多的選擇，屋面的長度和坡度局限性很小，可設(shè)多樣的天窗，選取多種采光方式；（3）立面豐富多彩，色澤宜人，彩型板直挺凹凸的槽楞有著獨(dú)特的質(zhì)感，使建筑物精致美觀大方；（4）工廠化生產(chǎn)，高效率；（5）自重輕，施工安裝簡便，施工速度快；（6）便于維修更換，便于廠房改擴(kuò)建。

彩型板也可用于民用建筑上，采用這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的民用建筑是別具一格的，特別是用于大空間的體育館、展覽館等公共建筑更具優(yōu)越性。

2 彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、板型和承重構(gòu)架

作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彩型板，一般是采用彩色平鋼板的卷板軋制，其基板（原板）厚度一般為0.4～1.2mm，最常用的是0.5～0.8mm。彩型板的材質(zhì)和板型的種類相當(dāng)多，其承重構(gòu)架也各不相同。

2.1 材質(zhì)

材質(zhì)是指基板為何種鋼號，經(jīng)過何種處理（鍍鋅或鍍鋁或鍍其他），表面是何種涂層。作彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工藝要求和大氣環(huán)境情況來考慮彩型板的材質(zhì)。上海寶鋼工程設(shè)計(jì)規(guī)定：彩型板的基板必須采用耐腐蝕性能好的熱鍍鋅鋼板。屋面彩型板和墻面彩型板的板面涂層，須根據(jù)廠區(qū)空氣介質(zhì)腐蝕情況按統(tǒng)一規(guī)定選用氟樹酯的或聚酯樹酯的。設(shè)計(jì)時(shí)必須注意到不同大氣環(huán)境下應(yīng)采用不同材質(zhì)的彩型板；特別要注意高鹽份的海岸地帶、有嚴(yán)重工業(yè)污染或其他極具腐蝕性環(huán)境下的材質(zhì)選擇。若不管大氣環(huán)境隨意采用材質(zhì)不合適的彩型板，將會加快其腐蝕速度，或者不管任何環(huán)境一味追求高標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，必將增加投資。

2.2 板型

板型是指彩色鋼板軋制成型后的橫截面形狀，它是多種多樣的。從資料看，不同國家的彩型板各不相同，板的寬度與波形及其尺寸等均有差異，真可謂五花八門種類繁多。盡管波型板的截面形狀有波浪曲線形、多變折線形、曲線加折線形和梯形波等波形，但最多見的是梯形波。在我國也是如此。就梯形波而言，同屬梯形波的板型，也有不同的寬度，不同大小的波和不盡相同的波形。近年來使用較多的有YX130-300-600型（W-600型，見圖3）和YX35-125-750型（V-125型，見圖4），前者主要用于屋面，后者主要用于墻面（也可用于小建筑的屋面）。

圖3 YX130-300-600型

圖4 YX35-125-750型

目前國內(nèi)出現(xiàn)的板型已有幾十種，其中大部分已被國家認(rèn)定，它們的型號、截面形狀及其尺寸、技術(shù)條件等詳見國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用壓型鋼板》GB/T 12755-2008。

選擇板型是作彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提之一，這要看貨源、施工條件和排雨水需要等來選型。確定了板型（定波高、基板厚度）才能確定承受彩型板的檁條和墻梁的間距，然后才能進(jìn)一步作構(gòu)造設(shè)計(jì)。

2.3 承重構(gòu)架

彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)所需的承重構(gòu)架，是指屋面的檁條和墻面的墻梁均以型鋼材料制作。關(guān)于檁條和墻梁的間距，應(yīng)該經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算確定?？梢哉f，彩型鋼板的板型不同，其檁距和墻梁間距也不同；即使是同一板型，由于條件不同其檁距和墻梁間距也不相同。檁距和墻梁間距一般是根據(jù)所定板型的彩型板基板的厚度、支承條件及所承受的荷載等來確定。

3 彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、配件、連接件與密封材料

3.1 構(gòu)件

彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)是由構(gòu)件、配件、連接件和密封材料組成的。所謂構(gòu)件就是彩型板本身，它是圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要的基本部分，前面已介紹不再贅述。

與彩型板構(gòu)件配套的尚有一整套的配件、連接件和密封材料，它們是彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)不可缺少的重要組成部分。這些配套的物件對于不同的板型盡管有所不同，但是不論何種板型，這些物件均須具備。

3.2 配件

用于屋面的配件有彩型板的固定支架（扁鋼件）、屋脊板、屋脊堵頭板、屋脊擋水板、檐口堵頭板、檐口收邊板、泛水板、遮風(fēng)板和天溝板等，這些配件中的配板材料與屋面彩型板原材料相同。

用于墻面的配件有泡沫塑料堵頭、陰陽角包角板、泛水板和采光板枕座等，這些配件中的配板材料與墻面彩型板原材料相同。

此外配件中尚有附加零件，即加勁的桿件，主要有防止屋面兩端沿山墻的彩型板側(cè)邊變形及防止屋面變形縫處彩型板側(cè)邊變形的角鋼加勁桿等。一般是高波的彩型板才用加勁桿件。

3.3 連接件（又稱緊固件）

彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)的連接件是用于彩型板與承重結(jié)構(gòu)之間、板與板之間的連接，其種類繁多，主要有以下6種：（1）固定螺栓，用于屋面的高波彩型板和固定支架的連接；（2）連接螺栓，用于屋面高波彩型板側(cè)向搭接的連接（板與板的連接）；（3）鉤頭螺栓，用于屋面低波彩型板與檁條的連接、墻面彩型板與墻梁的連接；（4）普通螺栓，用于屋面高波彩型板同檐口堵頭板、屋脊堵頭板的連接；（5）六角頭自攻螺釘，用于僅能單側(cè)施工的泛水等板材與鋼構(gòu)件的連接、墻面彩型板與墻梁的連接；（6）鋁合金拉鉚釘，用于屋面低波彩型板、墻面彩型板側(cè)向搭接部位的連接，泛水板之間、包角板之間或泛水板、包角板與彩型板之間搭接部位的連接。

近年來的許多工程已基本不采用以上6種的前4種連接件，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的所有節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，均采用防水自攻螺釘和防水拉鉚釘連接。要這樣做，須看具體工程是否具備條件，因?yàn)橐穸ㄇ?種連接件必須采用隱藏式連接的屋面，而隱藏式連接的屋面板順?biāo)鞣较虿荒苡写罱?，必須采用與屋面坡長等長的長尺①彩型板做屋面，即一面坡有多長，彩型板就得多長，這就必須在施工現(xiàn)場軋制，否則運(yùn)輸十分困難，甚至不可能，這樣就有許多地區(qū)辦不到，還得采用明連接的做法，就不能否定前4種連接件。

3.4 防水密封材料

彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，與板材配套使用的防水密封材料，主要指構(gòu)配件搭接處所用建筑密封膏、密封條、密封帶以及連接件用的橡膠墊圈、防水塑料罩等，還包括泡沫塑料堵頭。它們均應(yīng)具有良好的耐老化性能、密封性能、粘結(jié)性能和施工性能，在設(shè)計(jì)中應(yīng)認(rèn)真選擇。

4 彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)的基本原則及注意事項(xiàng)

4.1 基本原則

彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最基本的搭接原則，必須嚴(yán)格遵守：彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)面層各構(gòu)配件之間的關(guān)系是重疊相接——搭接，搭接的原則是構(gòu)配件相接處必須讓居高位者在外側(cè)。其意思是，墻面上的上排墻板搭接在其下排的墻板外側(cè)；屋面坡的高側(cè)屋面板搭在其低側(cè)屋面板上；任何部位的構(gòu)配件之間的搭接均應(yīng)是高位件搭接在低位件的外側(cè)。其道理人人皆知，水往低處流，搭接縫不能逆著流水。在實(shí)踐中常常出現(xiàn)違背這個(gè)原則的現(xiàn)象。例如：大窗口的上緣處理，有些設(shè)計(jì)者單從美觀方面考慮，用彩色鋼板做包角板將窗口上緣的墻面彩型板邊緣包上就完事（圖5），美觀的目的達(dá)到了，可是包角板與墻板是平板與波形板的搭接，平板僅與墻板波峰接觸相連，波谷空著正好盛雨水，窗口防雨水就有了隱患。有人將空著的波谷填滿油膏，這對于很小的墻面洞口處理來說還算是可行的，可是對于幾十米長的帶形窗來說就不行了。因?yàn)椴市桶鍑o(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)配件是彈性的，在風(fēng)力等外力作用下，構(gòu)配件之間都有點(diǎn)兒晃動，僅靠會老化的油膏防水是不可靠的，更不用說大量的窗口會不必要地耗費(fèi)多少油膏了。還是應(yīng)遵守基本原則，以圖6的做法否定圖5。

圖5 窗口上緣防水構(gòu)造之一

圖6 窗口上緣防水構(gòu)造之二

在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上穿管、穿異形桿件之處，更要遵循基本原則精心處理做好防水。

4.2 注意事項(xiàng)

彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)是由其所需的各種物件在現(xiàn)場裝配而成的，因此其理想的要求是，散件連接牢固渾然一體，密封防水天衣無縫。這是很難達(dá)到的，但我們應(yīng)朝著這個(gè)目標(biāo)努力。

4.2.1 彩型板的連接要牢固

（1）屋面彩型板的連接：這是指板與檁條的連接和板與板的連接。按規(guī)程規(guī)定，波高大于70mm的彩型板應(yīng)在支座處設(shè)置扁鋼固定支架，即沿著檁條設(shè)置與屋面板波形吻合的支架，板的每個(gè)波之下均設(shè)支架（圖7）。屋面板的長向搭接必須在支架處，板與支架連接的同時(shí)也將板與板之間同時(shí)連接起來，并在兩板搭接重疊之間隙設(shè)置密封條和密封膏。

圖7 屋面板與檁條的連接

波高小于70mm的彩型板可直接與檁條連接不需支架。根據(jù)波距大小，每波或隔一個(gè)波的波峰上設(shè)置一個(gè)鉤頭螺栓將屋面板與檁條連接起來即可。

屋面具體節(jié)點(diǎn)做法，如屋脊、檐口、山墻頂部、高低跨交接處和屋面開洞部位都必須精心設(shè)計(jì)，就不一一詳述了。

（2）墻面彩型板的連接：這是指墻板與墻梁的連接、墻板與墻板的連接。作為墻面的彩型板，其波高均小于70mm，可直接與墻梁連接，板與梁之間不需要加設(shè)支架。板與梁的連接，一般是用鉤頭螺栓或自攻螺釘，采用哪一種要看具體情況。在有條件采用輕鋼結(jié)構(gòu)的情況下，即墻梁為冷彎薄壁型鋼時(shí)可用自攻螺釘，將它設(shè)在墻面彩型板的波谷處與墻梁連接；在用槽鋼作墻梁時(shí)，就不宜用自攻螺釘，因?yàn)椴垆撝瘢@孔困難，這時(shí)宜用鉤頭螺栓。鉤頭螺栓應(yīng)設(shè)在墻板波峰處與墻梁連接（圖8）。當(dāng)然，采用冷彎薄壁型鋼做墻梁要比采用槽鋼優(yōu)越，因?yàn)榍罢弑群笳吖?jié)約鋼材、受力性能好，而且與彩板的連接簡單方便，不影響墻面美觀。

不論是屋面板的連接，還是墻面板的連接，都必須經(jīng)得起暴風(fēng)的襲擊。

4.2.2 彩型板接縫要嚴(yán)密

圖8 墻面板與檁條的連接

彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)的板與板之間接縫及細(xì)部構(gòu)造處理，在設(shè)計(jì)中必須十分重視，既要考慮到防水的嚴(yán)密性，又要照顧到施工的方便和外表的美觀。

屋面常見的幾種板縫處的連接及細(xì)部構(gòu)造做法有：明連接的搭接法、隱藏式連接的卷邊咬合法和扣合法。后兩者構(gòu)造復(fù)雜一些，但密封性能好，外表整潔美觀。

墻面的板之間的接縫要求雖不如屋面那樣嚴(yán)格，但也不能馬虎。一般多為搭接，而且多為明連接。近年來許多有條件的要求高的工程，對于墻面彩型板的側(cè)向連接處理，摒棄了簡單的明連接的搭接方式，采用隱藏式連接。一般做法是，沿墻板兩個(gè)側(cè)邊分別彎折成通長凸緣和凹槽，安裝時(shí)凸凹邊插接，鉚固點(diǎn)暗藏于縫內(nèi)，這樣就增強(qiáng)了密封防水性能，使墻面更加美觀。

5 結(jié)語

對于彩型板圍護(hù)結(jié)構(gòu)值得談?wù)摰倪€很多，因篇幅所限就到此為止了。關(guān)于彩色壓型鋼板方面的有系統(tǒng)的全面論述的文獻(xiàn)，在我國實(shí)屬鳳毛麟角，期望有更多這方面的文章面世。

（在撰寫文章的過程中，徐春錦老師給予了很大的幫助，在此表示感謝?。?/p>

注釋：

“長尺”是一個(gè)來自日本的工程術(shù)語，其含義似指“長的尺寸”，并不是某一個(gè)確定的長度。不同的具體情況有不同的“長尺”概念，如城市道路正常運(yùn)輸所允許的最大長度和起重機(jī)能夠起吊的最大長度，都可稱為“長尺”。

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Design of Envelope Structure of Color Profiled Steel Sheet

Starting form the basic knowledge of envelope structure of color profiled steel sheet,the main aspects,basic principles and issues worthy attention of color profiled steel sheet are elaborated from roof and external wall.

color profiled steel sheet;envelope structure;mechanical design;material quality;plate cut;bearing structure;trapezoidal wave

TU27

A

1671-9107（2014）07-0019-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.07.019

2014-04-04

吳萃?。?962-），男，江蘇蘇州人，大學(xué)?？?，工程師，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。