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一、铝镁锰合金屋面的性能
(1)具有良好的防水性能。铝镁锰合金屋面系统采用先进的 直立锁边固定方式，从根本上解决了普通压型金属板因采用螺 钉穿透式固定而造成的漏水隐患。
(2)制作安装的便利性。铝镁锰合金屋面板采用现场压型生 产方式，其生产设备可非常灵活的搬运和移动，不受工厂定型加工期限和运输条件的限制，从而可加快工期。
(3)良好的整体性与美观性。铝镁锰合金屋面板可在现场根据实际需要生产出任意长的板，使得屋面板在纵向上减少或无搭接，从而提高了屋面的整体性，降低漏水的隐患。铝镁锰合金 屋面板可在现场根据实际需要生产出内、外弧状，完全满足曲面 设计造型要求，保证屋面的美观性。
(4)良好的抗温度变形性。铝镁锰合金屋面板由于采用直立 锁边固定方式，铝镁锰合金固定座仅限制屋面板在板宽方向和 上下方向的移动，并不限制屋面板沿板长方向的自由度，因此屋 面板在温度变化时能够在固定座上自由滑动伸缩，不会产生温 度应力。
(5)良好的可焊性。铝镁锰合金屋面板材料具有良好的可焊 性，可以将屋面板与各节点的相接部位采用焊接连接，制成完全 密封的立体防水体系。
(6)良好的耐候性。铝镁锰合金屋面板材料轻巧美观、抗腐蚀能力强，适用于潮湿、严热的环境，其使用寿命远远超过压型钢板。
二、铝镁锰板屋面系统的构造
铝镁锰板屋盖一般采用高立边咬合系统施工,这种系统整体防水性能好, 尤其适合于容易弯曲变形的铝镁锰板,施工安装灵活、快速。高立边咬合系统通过铝镁锰板180°立边咬合的形式,以机械方式加以缝合,使整个屋面系统形成一个整体。屋盖系统考虑防水、通风降噪、隔热保温、吸音等功能的要求,各层构造见铝镁锰板高立边咬合屋面系统轴视图(图1)。
图1 铝镁锰板高立边咬合屋面系统
铝镁锰板屋面构造一般由以下几个层次构成,构造层的选择可根据建筑物所处地理位置的气候条件、使用功能等情况灵活选用。
第一层面层, 由铝镁锰板构成,是直接与大气与雨水接触的一层,对面层的防水设计、处理至关重要,立边高度、立边方向的选择、特殊节点的构造处理,都决定防水最终结果。
第二层保温层,一般采用离心玻璃纤维吸音棉，也可以采用矿棉,主要起保温和降噪作用 (如大雨、冰雹撞击面层后的噪音),其顶部铝箔具有良好的轻微辅助防水功能。
第三层隔汽层(防潮层),一般采用纯聚乙烯膜和0.5mm 增强纯聚乙烯板, 隔汽层能限制建筑物内部的水汽进入屋顶, 从而最大限度地避免了冷凝现象的出现。
第四层吸音层,一般采用离心玻璃纤维吸音棉,也可以采用矿棉或吸音棉板。
第五层结构层,一般采用压型钢板或衬檩和钢檩条,起结构支撑、找坡作用。
第六层装饰层,一般采用镀铝锌压型钢板,支托吸音棉和保温棉,同时起装饰作用,根据需要可采用穿孔板。
三、铝镁锰板的施工
金属板屋面性能的发挥与施工和安装的质量是密切相关的, 现将铝镁锰板屋面施工安装的主要环节作一简单介绍。
1.机件的制作和选择
由于支座有隐藏在铝镁锰板与找平层之间的特点,在支座的选型、制作与加工过程中,在确保支座受力性能的基础上还要考虑其外形、防腐、咬合等因素,所以要求严格的加工工艺控制(图2)。
铝镁锰板屋面支座由于性能及防腐等要求通常采用铝和黄铜金属, 铝合金支座依据为ASTMB209的标准, 牌号6061T6,抗拉强度为210MPa,延伸率≥10%, 韧性高且抗拉强度大,能很好满足屋面铝镁锰板在正负风压作用下对支座产生的反复撕拉力、施工荷载以及长期使用过程中金属板块热胀冷缩产生的巨大温度应力变化。
支座厚度一般控制在4-5mm 厚之间,无限度的增加支座厚度来提高其强度和稳定性的方法,是比较不经济的。对于立边高度较高的屋面,可以通过在支座上加肋来提高支座的强度和稳定性。
2.铝镁锰板的加工
铝镁锰板由于直接暴露在空气中, 在选型、制作与加工过程中在确保铝镁锰板受力性能的基础上还要考虑其外形、防腐、咬合等因素, 要求有严格的加工工艺控制。
铝镁锰板加工设备是一套完整的、便于运输的箱式滚压成型的机械系统。特别是涉及到超长板或场地受到限制的情况下, 这种滚压成型的机械设备可以在屋面进行加工, 同时即使现场施工条件苛刻(低温、雨天)时, 也可以方便的制造出优美的流线板型。
铝镁锰板加工全部由机械操作, 工人只要严格按操作说明执行就可以。在压制之前要按设计要求调整铝镁锰板压型机工作参数 (立边高度、板宽度)方可压制铝镁锰板。不同外形要求铝镁锰板需要加工设备不同, 有专门的直板压型机、弧形板压型机、异形板压型机。
3.试验与检测
铝镁锰板屋面的性能指标是由结构构造和材料性能, 安装精度等多方面因素所决定的,所以在施工前应按实际使用的材料及安装方案进行各项性能检测,确保达到设计要求。对铝镁锰板屋面必须进行检测与试验的项目:
(1)施工前
A.金属屋面的三性试验(目前规范没有规定,专门的检测方法有待研究)；由于铝镁锰板屋面技术在国外发展已经有相当长一段时间了,系统供货商在国外也做了很多试验。一般的试验内容有: 屋面系统防水渗漏试验、支座的抗风吸力试验、面板的抗风压和承载力试验、屋面系统的保温、吸音试验等。
B.材料的化学分析、物理性能试验(铝镁锰板)；
C.钢材和紧固件的材质检验。
(2)施工后
A.淋水试验(屋面板、排水天沟、采光天窗)；
B.屋面防雷电阻的测试。
四、应用实例
1.工程概况
某工程建筑面积47000m2，屋面造型新颖别致，采用平屋面与坡屋面2种形式，屋面标高屋面板采用铝镁锰合金板保温屋面板系统。
2.金属屋面设计构造
整个屋面以东西两边高塔中线为屋脊线,南北两边各呈曲面。檐口高度为11.5m,屋脊高度为36.4m,单侧屋面东西长106.2m,屋脊线至檐口的水平投影距离为38.9m,屋面总面积为11500m2。防水等级为一级。
屋面部分主要包括铝合金屋面板、铝合金檐口板和不锈钢天沟排水系统。铝合金
屋面板系统设计构造从下到上依次为:①0.5mm厚穿孔镀锌压型钢板作为底板,安装于檩条上方；②30mm厚超细离心玻璃丝棉吸音层,吸音棉下衬无纺布；③防潮层采用双层防潮铝箔错缝搭接；④保温层采用双层共200mm厚超细玻璃
丝棉,错缝搭接；⑤檩条采用热浸镀锌檩条；⑥面板材质选用3004牌号0.9mm厚铝镁锰合金板,肋高65mm,表面氟碳喷涂。
为确保屋面不漏水,安装采用直立锁边式,表面无螺钉穿透。具体构造如图3所示。
屋面排水系统采用虹吸式排水,天沟及雨水斗材料为1.5mm厚半亚光不锈钢板。
3.屋面的性能
本工程屋面系统采用Kalzip铝合金屋面系统,有效地解决了屋面板的热胀冷缩问题,并增强了屋面板的整体性和防水性能。
1）屋面整体性好,防水效果卓越
直立锁边屋面板最突出的特点是整体性好,屋面板的长度方向无搭接,提高了屋面的防水性能,本工程最长屋面板长度达到60m。
2)铝镁锰板有较好的防腐及耐久性
3004牌号的铝镁锰合金基材具有极强的抗腐蚀能力,特别是在酸性环境下,其防腐性能优于钢板和普通铝合金板;且屋面檩条采用镀锌冷弯薄壁檩条,以提高防腐性能;此外暗扣直立锁边铝合金屋面系统采用的螺钉、配件均为配套产品,这样从整个系统来说都具有很好的防腐能力。
3)能较好地处理温度变形
夏季高温,冬季寒冷,屋面板承受冷热交替和很大的温差变化,必然会有较大的温度变形。金属压型板若采用螺钉穿透固定方式,屋面板在热胀冷缩时被螺钉限制,不能自由伸缩,因而屋面板的钉孔处和螺钉均有温度应力存在,在其反复作用下,屋面板的钉孔会越来越大,并出现漏水。
采用暗扣直立锁边固定方式,固定座只限制屋面板在上下方向的移动,并不限制屋面板沿板长方向的移动,因此屋面板在温度变化时能够在固定座上自由伸缩,不会产生温度应力,在宽度方向板可以支座为轴,自由转动,从而消除板在宽度方向的温度应力,有效解决了其他板型难以克服的温度变形问题,保证了屋面性能的可靠性。
4)铝镁锰屋面板系统自重轻,利于结构设计,应用范围广,同时也有利于施工现场的运输。
5)屋面各构造层分层施工,能够充分实现各层的功能,也能最大程度地实现设计意图。本工程中底板为穿孔板,配合吸音棉,吸音效果很好。当然,底板还可以根据整体效果选用不同颜色、材质等。
4.屋面板安装要点
4.1屋面板的垂直及水平运输
屋面板加工成型后,由于板很长,而且是弧形,如何运输到安装部位并保证不变形是重中之重。
本工程中,地面上的水平运输采用人工抬的方式。屋脊与檐口的中线到地面的距离为26.8m,屋面板最长为60m,在此高度和板长范围,垂直运输采用滑索,人工拉绳向上滑的形式。大约每隔5m的间距从檐口到地面设置1根钢丝绳滑索,在板上均匀的固定拉绳,人站在檐口处平衡地往上拉,这种运输方法安全可靠。拉运时必须有人统一指挥,达到用力一致,防止板变形或损坏。
4.2 屋面系统安装
屋面系统按工序可分为檩托、檩条安装;底板、衬檩安装;固定座安装;吸音棉、防潮膜、保温棉、面板安装4步,进行流水施工,而不锈钢天沟及虹吸排水、檐口板、屋面电动百叶窗安装3步同时组织施工。
檐口板应与屋面系统同步施工,以便具备屋面泛水安装条件,及早进行屋面收边泛水的安装。为减少吸音棉、保温棉外露时间,施工完后立即铺设屋面板。
1）面板固定座安装要点 面板固定座是屋面面板的支撑件,它是屋面荷载传递到檩条的受力构件,它的安装质量直接影响到屋面板的抗风压性能,面板固定座安装误差还会影响到铝合金屋面板的纵向自由伸缩及屋面板的外观。面板固定座施工时关键是控制支座的水平位置、倾斜角度、平面角度及相对高差等4个方面的偏差。
2)檩托、檩条安装控制要点 檩托、檩条安装控制的关键在其标高,不同位置的檩托、檩条标高不同,因此在安装前,必须先放好檩托、檩条的安装位置线,根据该处檩托、檩条的标高,并同时兼顾结构误差,安装时予以调整。施工过程中,关键控制好檩托、檩条的标高和倾斜度。
3)锁边施工要点 暗扣直立锁边是铝镁锰合金屋面板最主要的优点之一,要求锁边时应连续、平整,不能出现扭曲和裂口。锁边的质量关键在于锁边过程中是否使搭接边紧密结合。同时当天就位的面板必须完成锁边,保证夜晚来风时板不会被吹坏或刮走。
4)细部施工要点
金属屋面防水主要考虑构造防水,屋面的细部节点如天沟、穿屋面的管道、钢索等,要在屋面施工前做好深化设计,确保美观、不漏水。工程中主要采用铝合金明泛水及金属抱箍,效果良好。该工程中穿屋面的钢索防水做法如图6所示。
