我國直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)及其應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，從20世紀80年代初國內(nèi)引進壓型鋼板生產(chǎn)線到目前廣泛應(yīng)用直立鎖邊屋面系統(tǒng)，僅經(jīng)歷了30多年，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)產(chǎn)品日趨多樣化，從事直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)及安裝的企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，客觀上繁榮了直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)市場；同時，由于入行門檻不高，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)及安裝水平良莠不齊，問題屋面也比比皆是。本文針對各類建筑物不同的功能性需求，結(jié)合國家規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，對不同類型直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計及材料選擇進行分析，為相關(guān)項目提供參考。

　　一、引言，屋面由最原始的樹枝加茅草的屋蓋形式發(fā)展到如今的混凝土基層卷材屋面、直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)，其發(fā)展變化的本質(zhì)是結(jié)構(gòu)形式和防水等構(gòu)造做法的不斷進化。隨著建筑材料的不斷進步，建筑物的結(jié)構(gòu)形式也更加多樣化，大跨度鋼屋架的應(yīng)用也越加廣泛，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)類型的多樣化也切實地迎合了這一需求。本文綜合直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的類型和特點以及建筑物的功能性需求，對直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的適用性進行分析，為甄選合理的屋面構(gòu)造設(shè)計方案提供參考，以期在滿足建筑功能的前提下實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

　　二、從規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和圖集編制和實施，解讀直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的發(fā)展歷程，隨著直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展、技術(shù)手段的日趨完善，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的類型也在不斷增加，國家相關(guān)部門也出臺了一系列的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及圖集來明確直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)的做法及技術(shù)要求。其中《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》系列圖集及相關(guān)屋面規(guī)范對直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)進行了較為詳細的分類，并對其構(gòu)造做法做了進一步的明確。

　　在《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造(一)》（01J925-1）[1]（以下簡稱“01J925-1”）圖集中，編者對壓型鋼板、壓型鋼板復(fù)合保溫系統(tǒng)以及夾芯板進行了定義，收錄相關(guān)板型的部分參數(shù)，明確了屋面構(gòu)造材料的一般性要求及各部位連接做法要求，并對材料外觀及安裝要求作出了規(guī)定�？傮w來說，該圖集收錄的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)產(chǎn)品較為單一，構(gòu)造功能也較為簡單，基本反映了20世紀80年代初到2001年前后這一階段的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r。

　　僅僅過了5年，《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造(二)》（06J925-2）[2]（以下簡稱“06J925-2”）圖集發(fā)行了。作為01J925-1的升級版，06J925-2是對上版圖集的細化和補充，可與01J925-1結(jié)合使用。該圖集對壓型鋼板復(fù)合保溫屋面、墻面進行了進一步的細分，增加了壓型鋼板復(fù)合保溫卷材防水屋面、墻體的做法，補充了樹脂采光板復(fù)合屋面、墻體構(gòu)造做法，同時引入了隔汽層、隔熱反射層及防水透氣層的概念。這一變化大致反映了2001年至2006年期間直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)及采光頂做法的迅速發(fā)展和逐步完善。同時，新材料、新工藝的出現(xiàn)解決了屋面構(gòu)造功能上的部分缺陷，設(shè)計時可供參考和選擇的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)做法更加豐富。

　　2008年9月1日起實施的《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造(三)》[3]（08J925-3）（以下簡稱“08J925-3”）對材料參數(shù)、性能指標(biāo)進一步細化，較之前兩冊圖集更加具體和嚴格。配合使用圖集中增加了“防火建筑構(gòu)造（一）”，體現(xiàn)出對建筑防火性能的重視。08J925-3最大的變化，是增加了雙層壓型鋼板復(fù)合保溫屋面（無檁型）、壓型鋁合金板復(fù)合保溫屋面、壓型鋼板復(fù)合保溫卷材防水種植屋面、聚碳酸酯板滑動型屋面采光帶等構(gòu)造做法。

　　新增的上述四類屋面中，雙層壓型鋼板復(fù)合保溫屋面（無檁型）即我們俗稱的承板屋面體系；壓型鋁合金復(fù)合保溫屋面即鋁鎂錳合金直立鎖邊屋面系統(tǒng)，目前廣泛應(yīng)用于機場、火車站、體育場館、展覽中心等大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)工程中；壓型鋼板復(fù)合保溫卷材防水種植屋面旨在利用植物的光合作用吸收太陽輻射進行隔熱，具有廣闊的應(yīng)用前景；而聚碳酸酯板滑動型屋面采光帶以其特有的質(zhì)輕、安全性高等優(yōu)點廣泛運用于各大火車站屋面項目中，當(dāng)其采用雙層聚碳酸酯采光板時，保溫隔熱效能可得到有效提升，但其耐久性有待進一步研究和提升。

　　2011年5月至2012年10月，國家相關(guān)部門相繼發(fā)布和實施《坡屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50693-2011）[4]、《屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50345-2012）[5]、《采光頂與直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 255-2012）[6]等與屋面相關(guān)的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)范的制定和密集出臺是直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)由粗放式生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的重要標(biāo)志，為提高我國屋面工程技術(shù)水平、確保工程質(zhì)量起到了重要的作用。

　　屋面行業(yè)相關(guān)圖集的編制以及國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的出臺與實施歷程從側(cè)面反映了直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)行業(yè)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，同時各種規(guī)范對于直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的設(shè)計、施工要求也越來越嚴格。屋面產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)豐富了直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計方式，但是，由于可供選擇的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)材料及做法繁多、產(chǎn)品性能及價格的差異較大、產(chǎn)品的成熟性有待進一步考證等一系列因素，也給建設(shè)方或建筑師帶來了選擇上的困惑。如何以安全、經(jīng)濟和美觀為原則，采用合理的材料及構(gòu)造做法來實現(xiàn)建筑物的功能需求，同時滿足國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，是撰寫本文的主要目的。

　　三、直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計的適用性分析，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計的適用性主要分為兩個方面：一是直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造材料的選擇與建筑物的使用性質(zhì)、重要程度、地域環(huán)境、使用功能要求之間的適用性；二是構(gòu)造層材料相互之間的連接組合的適用性。直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計，主要是針對建筑物的防水、保溫、隔熱、防結(jié)露、溫差變形、防風(fēng)及承載力、防火、防雷、隔聲吸音、耐腐蝕性能及滿足外觀造型要求進行設(shè)計。

　　1、防水設(shè)計，防水等級主要根據(jù)建筑物的類別，重要程度、使用功能要求進行確定，重要建筑和高層建筑防水等級為I級，設(shè)兩道防水設(shè)防；一般性建筑防水等級為II級，設(shè)一道防水設(shè)防。需要注意的是，《坡屋面工程技術(shù)規(guī)范》與《屋面工程技術(shù)規(guī)范》中針對直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的防水設(shè)防要求有差異，具體體現(xiàn)在防水墊層的設(shè)置要求上：《坡屋面工程技術(shù)規(guī)范》對于防水墊層材料選用要求比較具體，但對使用條件的描述過于籠統(tǒng)，實際上《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》（GB 50176-93）[7]第六章條文對于圍護結(jié)構(gòu)的防潮設(shè)計計算方法及防潮措施作出了明確規(guī)定，而《屋面工程技術(shù)規(guī)范》晚于前者發(fā)布和實施，卻并未對防水墊層作出明確要求，僅在第4.9.5條規(guī)定“金屬板屋面在保溫層的下面宜設(shè)置隔汽層，在保溫層的上面宜設(shè)置防水透汽膜”，兩者用詞嚴格程度不一，值得商榷。

　　2、保溫隔熱及防結(jié)露設(shè)計，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)保溫隔熱設(shè)計應(yīng)注意區(qū)分建筑物的地域性差異，根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》要求，對建筑物所處的地理位置進行針對性設(shè)計，如嚴寒地區(qū)必須充分考慮冬季保溫要求，根據(jù)規(guī)范要求計算保溫層厚度，一般可不考慮夏季防熱，寒冷及嚴寒地區(qū)還應(yīng)應(yīng)進行冷凝結(jié)露設(shè)計；而夏熱冬暖地區(qū)必須充分考慮夏季防熱要求，宜設(shè)置具有隔熱功能的構(gòu)造材料或構(gòu)造做法，一般可不考慮冬季保溫；在直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計上，不同地域環(huán)境的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)置方式也有較大差異，這種差異將直接影響建筑物的使用功能和建造成本。

　　3、溫差變形設(shè)計，溫差變形設(shè)計主要體現(xiàn)在對材料的熱脹冷縮性能的要求上，包括支撐系統(tǒng)、構(gòu)造連接方式及構(gòu)造層材料的溫差變形設(shè)計上。此類設(shè)計一般為通用性設(shè)計，地域差異或使用功能差異對溫差變形設(shè)計無決定性影響。

　　4、防風(fēng)及承載力設(shè)計，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的防風(fēng)及承載力主要指屋面承受最不利荷載組合的能力，在風(fēng)吸力起主導(dǎo)作用的沿海地區(qū)及風(fēng)荷載特別巨大的內(nèi)陸地區(qū)，屋面設(shè)計時應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計的冗余度，采用可靠的構(gòu)造材料及連接固定方式，并根據(jù)規(guī)范要求進行防風(fēng)承載力試驗，以確保直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的安全使用。

　　5、防火、防雷設(shè)計，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)防火、防雷設(shè)防要求與建筑物的類型及重要程度相關(guān)，構(gòu)造設(shè)計時宜根據(jù)建筑物的類型和重要程度進行設(shè)計。一、二級耐火等級建筑中，屋面板應(yīng)采用不燃材料，保溫隔熱材料應(yīng)采用不燃或難燃材料。

　　6、隔聲吸音設(shè)計，不同類型或使用功能的建筑物的允許噪聲級不一樣，其屋面隔聲吸音構(gòu)造的設(shè)置方法也不一樣。對于開敞式場館建筑，一般不做隔聲要求，但部分場館有吸音要求。對于噪音敏感程度高的建筑物如劇院、音樂廳、圖書館屋面、頂棚，可以通過設(shè)置密度板+低密度玻璃纖維吸音棉或多層壓型鋼板組合隔聲層+低密度玻璃纖維吸音棉的方式進行隔聲吸音設(shè)計。建筑物的隔聲評價需通過測量評定，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的隔聲設(shè)計還應(yīng)滿足《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》及《建筑隔聲評價標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求（此處不作具體討論）。

　　7、耐腐蝕設(shè)計，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的耐腐蝕設(shè)計包括抗環(huán)境腐蝕設(shè)計及防電化腐蝕設(shè)計。對于室內(nèi)濕氣較大而又有吸音功能要求的人員活動密集性場所（如游泳館等），當(dāng)室內(nèi)接觸面板材采用穿孔板時，宜采用壓型鋁合金板或其他耐腐蝕板材作為內(nèi)封板，以防止穿孔部位銹蝕；不同材質(zhì)的金屬材料連接接觸時，應(yīng)設(shè)置防護墊片，避免電化腐蝕反應(yīng)對材料耐久性的影響。

　　四、直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計工程實例及適用性對比分析，為直觀體現(xiàn)屋面構(gòu)造設(shè)計針對特定建筑物的的適用性，本文分別選取北京地區(qū)某游泳館及昆明新機場的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計實例進行對比分析，從建筑物的使用性質(zhì)、重要程度、地域環(huán)境、使用功能要求等方面來分析這兩個直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計的適用性。

　　1、北京地區(qū)某游泳館的屋面構(gòu)造設(shè)計，該游泳館位于北京市，建筑高23m，屋面防水等級為I級，防火等級為地上二級，地下一級，防雷設(shè)計為二類設(shè)防。該游泳館直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造設(shè)計如圖1和圖2所示。

　　2、昆明新機場的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計，該機場位于昆明市，建筑標(biāo)高72.9m，屋面防水等級為I級，防火等級為地上二級，地下一級，防雷設(shè)計為二類設(shè)防，其直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造設(shè)計如圖3和圖4所示。

　　3、適用性對比分析，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，兩者的建筑防水等級、防火等級、防雷設(shè)防類別一致，但構(gòu)造設(shè)計方式卻大不一樣。其差異的產(chǎn)生主要來自于地域環(huán)境及使用功能要求的差異。

　　差別一：防水構(gòu)造設(shè)計的差異，北京地區(qū)某游泳館直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計采用了鋁鎂錳合金直立鎖邊屋面板+防水透氣膜的兩道防水形式，滿足規(guī)范對于I級防水等級的構(gòu)造設(shè)計要求，但由于防水透氣膜安裝時會被固定支座穿透，對于穿透部位的防水包覆處理相當(dāng)繁瑣。目前國內(nèi)很多工程都存在類似問題，構(gòu)造設(shè)置方式的合理性有待研究和改善。

　　昆明新機場的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造則采用了鋁鎂錳合金直立鎖邊屋面板+PVC防水卷材的兩道防水形式。相對于游泳館直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)來說，PVC防水卷材安裝于固定座底部，雖未完全解決自攻釘穿透卷材的問題，但穿透部位防水處理相對簡單，且下層保溫層為硬度較高的復(fù)合保溫板材，便于PVC防水卷材連接固定，同時平整度也可得到有效保證，有利于發(fā)揮第二道防水層的防水作用。但PVC防水卷材安裝時，對環(huán)境條件和施工人員的技術(shù)水平要求較高，如果盲目追趕工期而進行野蠻施工或使用非專業(yè)人員施工，將對屋面工程質(zhì)量造成嚴重影響。

　　差別二：保溫層設(shè)計的差異，北京地區(qū)某游泳館建筑位于寒冷地區(qū)，保溫設(shè)計應(yīng)滿足冬季保溫要求，同時兼顧夏季防熱。在保溫層的設(shè)置上，采用50mm+50mm厚、180kg/m3的高密度保溫巖棉，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的整體傳熱系數(shù)限值通過保溫巖棉、封閉空氣層及50mm玻璃纖維棉的組合式保溫構(gòu)造來控制，經(jīng)計算，整體傳熱系數(shù)滿足規(guī)范要求。值得注意的是，目前市場上的保溫產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，很多產(chǎn)品說明上標(biāo)識的傳熱系數(shù)參數(shù)并不準(zhǔn)確，單純的采用理論數(shù)據(jù)并不可靠，實際施工時保溫材料的質(zhì)量控制應(yīng)通過試驗檢測手段予以甄別。

　　4、昆明新機場的建設(shè)地點屬于溫和地區(qū)，對于直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的整體傳熱系數(shù)限值要求較低，需考慮冬季保溫，一般可不考慮夏季隔熱，無需選用多層高密度巖棉來實現(xiàn)保溫功能或采用熱反射構(gòu)造材料。昆明新機場的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計采用雙層40mm厚蜂窩芯保溫隔音復(fù)合板+波谷填塞吸音棉的方式，構(gòu)造簡單、安裝便捷，同時也滿足了建筑使用功能要求，具有較高的適用性。同時，蜂窩芯保溫隔音復(fù)合板為PVC防水卷材的安裝提供了高質(zhì)量的作業(yè)面，是兩種材料之間適應(yīng)性的具體表現(xiàn)。

　　除上述兩點之外，我們還可以發(fā)現(xiàn)兩種構(gòu)造設(shè)計中底板的材質(zhì)不一樣。游泳館采用1.2mm厚壓型鋁合金板作為內(nèi)側(cè)板，更能適應(yīng)游泳館室內(nèi)的潮濕環(huán)境，保持材料的耐久性；而昆明新機場采用的是0.8mm厚壓型鋼板則是因為結(jié)構(gòu)設(shè)計的承載力要求，體現(xiàn)使用環(huán)境對構(gòu)造材料設(shè)計的適應(yīng)性要求。

　　5、結(jié)語，綜上所述，在做直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造和設(shè)計時，要結(jié)合建筑物的使用性質(zhì)、重要程度、地域環(huán)境、功能要求等進行嚴格甄選，并合理選材，以妥善滿足建筑物的各項需求�，F(xiàn)今國家規(guī)范對于金屬板屋面二道防水構(gòu)造設(shè)計的相關(guān)規(guī)定還不完善，有待進一步明確和整合，因此，在直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計和選材時，應(yīng)盡量確保各項性能指標(biāo)與設(shè)計值相符，施工階段對材料質(zhì)量的控制應(yīng)建立更為完善的監(jiān)督機制。