浅谈金属屋面系统的建筑与结构要求
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屋面作为重要的建筑外围护构件，经常会受到建筑室外极端气候环境的影响，为保证屋 面不会因外界风雨的作用而导致雨漏，防水成为了建筑屋顶的最重要的基本功能要求。一个 具备良好防风雨性能的金属屋面系统，与系统构件选用的材料、系统的构造、屋面系统节点 设计以及安装的质量有很大的关系。金属屋面板的纵横向搭接设计、排水设计及施工质量问 题等是引起漏水的主要原因，合理的设计可有效解决漏水问题，盲目增加柔性防水卷材与事 无补。地域性是决定屋面系统及屋面板型的重要因素，不同的地区因气候环境不同，须配以 合理的屋顶系统及材料，以满足使用要求，例如在降雨量大的地方尽可能选择高波峰板型。 2.7 热工性能
屋面材料的防腐性能对屋面的防水、美观、耐久等功能有直接的影响，其中尤其以屋面 板的防腐性能最为重要，屋面系统作为建筑物外围护构件且处于不容易经常维护的区域，经 常会受到风、雨、雪、紫外线等恶劣气候条件的影响，它们长期暴露在空气中，或处在有污 染的环境中，这些外部条件或内部条件均给屋面系统带来了不可忽略的破坏作用，从而影响 建筑构件的综合性能要求。
金属屋面系统热工性能的参数有：导热系数，传热系数，线性传热系数和表面温度系数。 传热系数计算方法应符合《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93)要求：
K 1 1 R0 Ri R Re
其中： Ri ——内表面换热组（m2K/W) R ——总体热阻值（m2K/W) Re ——外表面换热阻（m2K/W)
金属屋面系统在设计时应主要从建筑和结构两个方面来考虑其性能，建筑方面应结合绿 色环保的概念考虑正常使用时应需要满足的功能，如耐久性、防火、防雷、防水、声学性能 以及热工性能等。结构设计应首先满足安全的要求，各构配件必须能达到相应承载力，其因 热膨胀的变形量在设计时应重点考虑，整个系统的整体性能需要通过检测来最终决定。为施 工、维护等过程中人员的安全，抗风时所必要的加强措施以及满足其他采光、排水和节能等 方面的要求等需要在系统中加入相应的附属装置。
为了保证建筑物的使用功能，保证人们正常生活和工作条件，也必须减弱噪声的影响。 因此，控制建筑环境噪声，保证建筑物内部达到一定的安静标准，是建筑声学的另一个重要 方面。 噪声干扰，除与噪声强度有关外，还与噪声的频谱、持续时间、重复出现次数以及
人的听觉特性、心理、生理等因素有关。控制噪声就是按照实际需要和可能，将噪声控制在 某一适当范围内。这一范围所容许的最高噪声标准称为容许噪声级即噪声容许标准。对于不 同用途的建筑物，有不同建筑噪声容许标准：如对工业建筑主要是为保护人体健康而制定的 卫生标准；而对学习和生活环境则要保证达到一定的安静标准。 2.6 防水性能
浅谈金属屋面系统的建筑与结构要求
毛芬 唐建伟 （广东百安力轻钢结构产品有限公司，珠海，519000）
摘要：金属屋面系统在我国建筑中成为了一种主导性的屋面系统，而因在的设计、施 工、验收和质量控制等环节中对性能考虑不周或缺乏理解，在建筑金属围护系统应用过程中 出现了很多功能缺陷问题，因此，在设计阶段，明确出金属屋面建筑与结构应重点考虑安全 性、功能、建筑外观以及可持续性发展等方面的要求对于应用安全有深远的意义。 关键字：金属屋面系统 要求 功能缺陷 明确 深远
金属屋面系统作为建筑外围护结构是建筑整体的一部分，它的构成材料及构件自身应具 有一定的耐火能力，一般来说，金属屋面系统底板是一种有效抑制火焰蔓延的材料，它能有 效阻止火焰向其它建筑蔓延，材料的燃烧等级直接关系到金属屋面系统的耐火等级，材料的 燃烧性能的级别和名称应符合《建筑材料燃烧性能分级方案》(GB8624-1997)规定。同时， 屋面系统安装应避免焊接，减小因焊接而引起的火灾风险。
可利用金属屋面作为建筑物的防雷接闪器的要求： 1）金属屋面系统下部无易燃物品的，外部压型金属板厚度不应小于 0.5mm； 2）金属屋面系统下方有易燃物品的，外层金属板厚底钢板不应小于 4mm，铜板不应小于 5mm， 铝板不应小于 7mm； 3）金属屋面板无绝缘被覆层，或绝缘覆层材料厚度满足 GB50057-94 要求，一般的 PE、PVDF 涂层材料或厚度小于 0.5mm 沥青保护层或厚度小于 1mm 聚氯乙烯保护层不属于绝缘被覆 层。
2 建筑性能
在建筑设计中主要考虑的性能：可持续性，耐久性，防火性能，防雷设计，声学性能，
防水性能和热工性能等。 2.1 可持续性要求
可持续性建筑是指在有效利用资源和遵守生态原则的基础上，创造一个健康经济的建成 环境并其保持负责的维护。其主要包括环境响应设计，能源利用设计和日常护理。 2.1.1 环境响应设计
1 引言
金属屋面系统是以具有自保性防腐能力、轻质、高强、耐久的钛锌、铜、钛、镀铝锌彩 板等金属薄板及铝合金、不锈钢薄板作为面板，配以保温、隔热吸声以及防止等材料，组装 的建筑屋面系统。近二十年，由于其质轻，美观及施工速度快等优点，在我国建筑工程中得 到了广泛的应用，越来越多的非金属建筑物也会采用金属屋面系统。
金属屋面系统耐久性能是决定使用寿命的指标，国外通常将建筑使用寿命分为设计使用寿 命和维护使用寿命，而建筑本身的有效使用寿命是指设计使用寿命，在设计使用年限内建筑 依然能发挥着其作用，也正由此，至今可以看到已经使用上百年的建筑依然存在，维护使用 寿命是建筑物在使用过程中通过定期维护保养达到一定使用年限，而金属屋面在建筑中属于 不容易经常维护的区域，故在选择材料时考虑材料使用寿命能达到建筑设计使用寿命。 2.3 屋面防火
太阳能、风能等可持续能源的合理使用，在不影响生态环境的条件下，使用太阳能系统， 提供供暖、采光等需求；通风则尽可能采用自然通风措施，以提供和维持室内的新鲜空气。 2.1.3 日常维护
金属屋面系统的使用寿命，十分依赖于定期或不定期的屋面检查与正常使用年限内的日 常维护工作。日常维护工作的主要内容包括：屋面的巡检，屋面污染物或垃圾的清理，屋面受 损构件的修补或更换，屋面天沟的检查及清理等。 2.2 耐久性设计
建筑围护结构的热工性能是影响建筑物采暖、空调能源利用效率以及人居舒适度的一项 重要指标，改善与提高建筑围护结构的热工性能，是人类社会追求可持续性发展，建设绿色 生态建筑的重要手段之一。屋顶作为建筑围护结构的一个重要组成部分，特别是针对一些大 型的公共建筑，其热工性能设计对建筑整体的能效表现就更显重要。常用的保温材料有岩棉、 玻璃棉、聚氨酯和挤塑板等，
金属屋面附属装置是指为满足一些功能性或装饰性需求而在金属屋顶连接的一些构配 件，包括：天窗和窗户、通风设备、避雷装置、给水管道、安全保护栏杆、旗杆、种植屋面 装置、防坠落装置和人行通道等。
在屋面系统设计中，小型的轻质的附属装置可直接固定于屋面板上，采用不穿透屋面板 的方式，用专用的固定夹具等将其固定于屋面板上，保证了屋面防水性能的连续性。同时可 进行组装后的系统结构性能测试。但其它大型的屋面附属装置，则必须穿透屋面板和保温棉 连接在次结构上，以保证具有稳定的结构性能。屋面穿透时尽可能将相配的装置连接成一个 单元。并且做好固定和密封以及保温隔热，穿透部位与屋面板的端部保持最小 150mm 的 距离，保证在热膨胀作用下，不至于影响屋面密封效果。
3 结构性能 安全是建筑应达到的基本要求，也是结构设计中的重点，金属屋面的结构设计主要考虑的
性能有结构验算、热位移控制以及附属装置等。 3.1 结构验算及检测
屋面系统的结构性能不仅需要其构配件能通过承载力验算，还需要其整体性能能通 过检测要求。屋面系统的结构验算应包括屋面檩条强度及稳定性验算，内支撑强度验算，压 型板强度验算，紧固件连接验算，附件连接验算。金属屋面系统与屋面所受荷载大小与类型、 系统组成构件的强度的和稳定性等密切相关，屋面板的受压承载力根据其截面很容易计算得 出，但此承载力不能完全作为设计的依据，屋面系统作为一个整体结构系统，其结构性能受 系统内部各组成构件的共同影响，结构性能的优劣往往取决于屋面系统内部结构中最薄弱的 环节。同时屋面系统在所受环境条件改变或荷载改变的情况下，结构性能也相应改变，如长 期热荷载、风荷载的循环作用下，金属材料产生不同程度的疲劳破坏，影响系统的气密性、 水密性、结构性能等的综合性能。因此屋面板的强度、紧固件强度、屋面系统气密性、承载 力、水密性、抗冰雹破坏性、耐火性、抗风性能等都需要用检测的方式来确定。
当采用独立防雷措施时，应由专业人员设计，安装防雷设施时，需考虑与金属屋面板间 的连接及防水处理问题。同时做好现场安装质量控制。 2.5 声学性能
即使有良好的室内音质设计，如果受到噪声的严重干扰，也将难以获得良好的室内听闻 条件。在建筑物中实现固体声隔声，相对地说要困难些。采用一般的隔振方法，如采用不连 续结构，施工比较复杂，对于要求有高度的整体性的现代建筑尤其复杂。
冷弯薄壁型钢结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。按承载能力极 限状态设计冷弯薄壁型钢结构，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶 然组合，采用荷载设计值和强度设计值进行分析计算。荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载 分项系数；强度设计值等于材料强度标准值除以抗力分项系数；按正常使用极限状态设计冷 弯薄壁型钢结构，应考虑荷载效应的标准组合，采用荷载标准值和变形限值进行计算。计算 结构构件和连接时，荷载、荷载分项系数、荷载效应组合和荷载组合值系数的取值，应符合 现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 （GB50018-2002）的规定。港澳地区应按当地设计规范的荷载、荷载分项系数、荷载效应组 合和荷载组合值系数的取值。 3.2 附属装置
Discussion of architectural and structural requirements for metal roofing system
Abstract: Metal roofing systems has become a dominant roofing systems in our buildings , there has a lot of performance deficiencies in the application for the lack of considering or understanding the performance requirements in stage of design, construction, inspection and quality control or other processes , therefore, at the stage of design, clearing the metal roof structure should focus on requirements of safety, function, architectural appearance and sustainable development has a far-reaching significance for application security. Key words: Metal roofing system; requirement; performance deficiencies; clear; far-reaching
设计金属屋面系统时，屋面系统与共它的室内分隔构件之间的间隙、与其它外围护构件 之间的间隙、以及金属屋面系统上其它构件之间的间隙等都是影响耐火性能的关键，需考虑 防火封堵的设计。 2.4 防雷措施
金属屋面系统作为屋顶构件，容易遭ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ雷电的作用，所以在金属屋面系统防雷设计时比 一般建筑屋面要求较高。
防雷设计时，若采用金属屋面板作为防雷接闪器，屋面板厚度要求应满足规范要求，且必 须保证金属屋面板与下部引下线的连接；同时需考虑相关设计的兼容性问题；还需兼顾相邻 的建筑物或设备外围护构件的防雷构造。
应选择合适材料保证一个绿色的环境，如选择可持续的建筑材料，许多建筑材料取自于 自然环境，利用原材料加工生产建筑材料对自然环境造成重大破坏，而建材的运输、破坏以 及废弃处理等对环境造成进一步破坏，可持续材料是指那些在整个生命周期（从采掘、运输、 加工、使用至回收利用和废弃处理）的过程中都考虑了其对环境影响小的、可回收利用的和 重复使用的、利用当地所在地区能获得（减少因运输带来的能源消耗）、使用寿命长的耐久 性好的、对人体健康影响小的材料。 2..1.2 能源利用设计
屋面材料的防腐性能对屋面的防水、美观、耐久等功能有直接的影响，其中尤其以屋面 板的防腐性能最为重要，屋面系统作为建筑物外围护构件且处于不容易经常维护的区域，经 常会受到风、雨、雪、紫外线等恶劣气候条件的影响，它们长期暴露在空气中，或处在有污 染的环境中，这些外部条件或内部条件均给屋面系统带来了不可忽略的破坏作用，从而影响 建筑构件的综合性能要求。
金属屋面系统热工性能的参数有：导热系数，传热系数，线性传热系数和表面温度系数。 传热系数计算方法应符合《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93)要求：
K 1 1 R0 Ri R Re
其中： Ri ——内表面换热组（m2K/W) R ——总体热阻值（m2K/W) Re ——外表面换热阻（m2K/W)
金属屋面系统在设计时应主要从建筑和结构两个方面来考虑其性能，建筑方面应结合绿 色环保的概念考虑正常使用时应需要满足的功能，如耐久性、防火、防雷、防水、声学性能 以及热工性能等。结构设计应首先满足安全的要求，各构配件必须能达到相应承载力，其因 热膨胀的变形量在设计时应重点考虑，整个系统的整体性能需要通过检测来最终决定。为施 工、维护等过程中人员的安全，抗风时所必要的加强措施以及满足其他采光、排水和节能等 方面的要求等需要在系统中加入相应的附属装置。
为了保证建筑物的使用功能，保证人们正常生活和工作条件，也必须减弱噪声的影响。 因此，控制建筑环境噪声，保证建筑物内部达到一定的安静标准，是建筑声学的另一个重要 方面。 噪声干扰，除与噪声强度有关外，还与噪声的频谱、持续时间、重复出现次数以及
人的听觉特性、心理、生理等因素有关。控制噪声就是按照实际需要和可能，将噪声控制在 某一适当范围内。这一范围所容许的最高噪声标准称为容许噪声级即噪声容许标准。对于不 同用途的建筑物，有不同建筑噪声容许标准：如对工业建筑主要是为保护人体健康而制定的 卫生标准；而对学习和生活环境则要保证达到一定的安静标准。 2.6 防水性能
浅谈金属屋面系统的建筑与结构要求
毛芬 唐建伟 （广东百安力轻钢结构产品有限公司，珠海，519000）
摘要：金属屋面系统在我国建筑中成为了一种主导性的屋面系统，而因在的设计、施 工、验收和质量控制等环节中对性能考虑不周或缺乏理解，在建筑金属围护系统应用过程中 出现了很多功能缺陷问题，因此，在设计阶段，明确出金属屋面建筑与结构应重点考虑安全 性、功能、建筑外观以及可持续性发展等方面的要求对于应用安全有深远的意义。 关键字：金属屋面系统 要求 功能缺陷 明确 深远
金属屋面系统作为建筑外围护结构是建筑整体的一部分，它的构成材料及构件自身应具 有一定的耐火能力，一般来说，金属屋面系统底板是一种有效抑制火焰蔓延的材料，它能有 效阻止火焰向其它建筑蔓延，材料的燃烧等级直接关系到金属屋面系统的耐火等级，材料的 燃烧性能的级别和名称应符合《建筑材料燃烧性能分级方案》(GB8624-1997)规定。同时， 屋面系统安装应避免焊接，减小因焊接而引起的火灾风险。
可利用金属屋面作为建筑物的防雷接闪器的要求： 1）金属屋面系统下部无易燃物品的，外部压型金属板厚度不应小于 0.5mm； 2）金属屋面系统下方有易燃物品的，外层金属板厚底钢板不应小于 4mm，铜板不应小于 5mm， 铝板不应小于 7mm； 3）金属屋面板无绝缘被覆层，或绝缘覆层材料厚度满足 GB50057-94 要求，一般的 PE、PVDF 涂层材料或厚度小于 0.5mm 沥青保护层或厚度小于 1mm 聚氯乙烯保护层不属于绝缘被覆 层。
2 建筑性能
在建筑设计中主要考虑的性能：可持续性，耐久性，防火性能，防雷设计，声学性能，
防水性能和热工性能等。 2.1 可持续性要求
可持续性建筑是指在有效利用资源和遵守生态原则的基础上，创造一个健康经济的建成 环境并其保持负责的维护。其主要包括环境响应设计，能源利用设计和日常护理。 2.1.1 环境响应设计
1 引言
金属屋面系统是以具有自保性防腐能力、轻质、高强、耐久的钛锌、铜、钛、镀铝锌彩 板等金属薄板及铝合金、不锈钢薄板作为面板，配以保温、隔热吸声以及防止等材料，组装 的建筑屋面系统。近二十年，由于其质轻，美观及施工速度快等优点，在我国建筑工程中得 到了广泛的应用，越来越多的非金属建筑物也会采用金属屋面系统。
金属屋面系统耐久性能是决定使用寿命的指标，国外通常将建筑使用寿命分为设计使用寿 命和维护使用寿命，而建筑本身的有效使用寿命是指设计使用寿命，在设计使用年限内建筑 依然能发挥着其作用，也正由此，至今可以看到已经使用上百年的建筑依然存在，维护使用 寿命是建筑物在使用过程中通过定期维护保养达到一定使用年限，而金属屋面在建筑中属于 不容易经常维护的区域，故在选择材料时考虑材料使用寿命能达到建筑设计使用寿命。 2.3 屋面防火
太阳能、风能等可持续能源的合理使用，在不影响生态环境的条件下，使用太阳能系统， 提供供暖、采光等需求；通风则尽可能采用自然通风措施，以提供和维持室内的新鲜空气。 2.1.3 日常维护
金属屋面系统的使用寿命，十分依赖于定期或不定期的屋面检查与正常使用年限内的日 常维护工作。日常维护工作的主要内容包括：屋面的巡检，屋面污染物或垃圾的清理，屋面受 损构件的修补或更换，屋面天沟的检查及清理等。 2.2 耐久性设计
建筑围护结构的热工性能是影响建筑物采暖、空调能源利用效率以及人居舒适度的一项 重要指标，改善与提高建筑围护结构的热工性能，是人类社会追求可持续性发展，建设绿色 生态建筑的重要手段之一。屋顶作为建筑围护结构的一个重要组成部分，特别是针对一些大 型的公共建筑，其热工性能设计对建筑整体的能效表现就更显重要。常用的保温材料有岩棉、 玻璃棉、聚氨酯和挤塑板等，
金属屋面附属装置是指为满足一些功能性或装饰性需求而在金属屋顶连接的一些构配 件，包括：天窗和窗户、通风设备、避雷装置、给水管道、安全保护栏杆、旗杆、种植屋面 装置、防坠落装置和人行通道等。
在屋面系统设计中，小型的轻质的附属装置可直接固定于屋面板上，采用不穿透屋面板 的方式，用专用的固定夹具等将其固定于屋面板上，保证了屋面防水性能的连续性。同时可 进行组装后的系统结构性能测试。但其它大型的屋面附属装置，则必须穿透屋面板和保温棉 连接在次结构上，以保证具有稳定的结构性能。屋面穿透时尽可能将相配的装置连接成一个 单元。并且做好固定和密封以及保温隔热，穿透部位与屋面板的端部保持最小 150mm 的 距离，保证在热膨胀作用下，不至于影响屋面密封效果。
3 结构性能 安全是建筑应达到的基本要求，也是结构设计中的重点，金属屋面的结构设计主要考虑的
性能有结构验算、热位移控制以及附属装置等。 3.1 结构验算及检测
屋面系统的结构性能不仅需要其构配件能通过承载力验算，还需要其整体性能能通 过检测要求。屋面系统的结构验算应包括屋面檩条强度及稳定性验算，内支撑强度验算，压 型板强度验算，紧固件连接验算，附件连接验算。金属屋面系统与屋面所受荷载大小与类型、 系统组成构件的强度的和稳定性等密切相关，屋面板的受压承载力根据其截面很容易计算得 出，但此承载力不能完全作为设计的依据，屋面系统作为一个整体结构系统，其结构性能受 系统内部各组成构件的共同影响，结构性能的优劣往往取决于屋面系统内部结构中最薄弱的 环节。同时屋面系统在所受环境条件改变或荷载改变的情况下，结构性能也相应改变，如长 期热荷载、风荷载的循环作用下，金属材料产生不同程度的疲劳破坏，影响系统的气密性、 水密性、结构性能等的综合性能。因此屋面板的强度、紧固件强度、屋面系统气密性、承载 力、水密性、抗冰雹破坏性、耐火性、抗风性能等都需要用检测的方式来确定。
当采用独立防雷措施时，应由专业人员设计，安装防雷设施时，需考虑与金属屋面板间 的连接及防水处理问题。同时做好现场安装质量控制。 2.5 声学性能
即使有良好的室内音质设计，如果受到噪声的严重干扰，也将难以获得良好的室内听闻 条件。在建筑物中实现固体声隔声，相对地说要困难些。采用一般的隔振方法，如采用不连 续结构，施工比较复杂，对于要求有高度的整体性的现代建筑尤其复杂。
冷弯薄壁型钢结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。按承载能力极 限状态设计冷弯薄壁型钢结构，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶 然组合，采用荷载设计值和强度设计值进行分析计算。荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载 分项系数；强度设计值等于材料强度标准值除以抗力分项系数；按正常使用极限状态设计冷 弯薄壁型钢结构，应考虑荷载效应的标准组合，采用荷载标准值和变形限值进行计算。计算 结构构件和连接时，荷载、荷载分项系数、荷载效应组合和荷载组合值系数的取值，应符合 现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 （GB50018-2002）的规定。港澳地区应按当地设计规范的荷载、荷载分项系数、荷载效应组 合和荷载组合值系数的取值。 3.2 附属装置
Discussion of architectural and structural requirements for metal roofing system
Abstract: Metal roofing systems has become a dominant roofing systems in our buildings , there has a lot of performance deficiencies in the application for the lack of considering or understanding the performance requirements in stage of design, construction, inspection and quality control or other processes , therefore, at the stage of design, clearing the metal roof structure should focus on requirements of safety, function, architectural appearance and sustainable development has a far-reaching significance for application security. Key words: Metal roofing system; requirement; performance deficiencies; clear; far-reaching
设计金属屋面系统时，屋面系统与共它的室内分隔构件之间的间隙、与其它外围护构件 之间的间隙、以及金属屋面系统上其它构件之间的间隙等都是影响耐火性能的关键，需考虑 防火封堵的设计。 2.4 防雷措施
金属屋面系统作为屋顶构件，容易遭ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ雷电的作用，所以在金属屋面系统防雷设计时比 一般建筑屋面要求较高。
防雷设计时，若采用金属屋面板作为防雷接闪器，屋面板厚度要求应满足规范要求，且必 须保证金属屋面板与下部引下线的连接；同时需考虑相关设计的兼容性问题；还需兼顾相邻 的建筑物或设备外围护构件的防雷构造。
应选择合适材料保证一个绿色的环境，如选择可持续的建筑材料，许多建筑材料取自于 自然环境，利用原材料加工生产建筑材料对自然环境造成重大破坏，而建材的运输、破坏以 及废弃处理等对环境造成进一步破坏，可持续材料是指那些在整个生命周期（从采掘、运输、 加工、使用至回收利用和废弃处理）的过程中都考虑了其对环境影响小的、可回收利用的和 重复使用的、利用当地所在地区能获得（减少因运输带来的能源消耗）、使用寿命长的耐久 性好的、对人体健康影响小的材料。 2..1.2 能源利用设计