异型双层金属屋面系统在实际工程中的应用

来源:09年会论文集作者:王生日期:2009-4-14 　页面功能【字体：大中小】【打印】【关闭】【评论】

摘要：本文主要介绍了杭州湾跨海大桥海中平台改造幕墙工程中的异型双层金属屋面结构的造型特点、结构定位、功能原理、节点构造设计、防腐设计等。
　　关健词：异型双层金属屋面、结构定位、直立锁边防水系统、可调角度铝单板面板系统。　
　

　　4．金属屋面系统面板节点的设计

　　根据业主和设计院的要求，金属屋面系统的外装饰面板既要有良好的防水、保温性能，又要具有光滑平整的外观。本工程的设计中独创了双层金属屋面系统，即底层采用铝镁锰板直立锁边屋面系统，施工完成后再利用专用铝合金夹具夹紧铝镁锰板咬合边作为支座，安装铝单板面板，铝单板面板采用开缝式构造，相邻面板间缝隙不打密封胶，而采用铝合金装饰盖进行遮挡。这样利用直立锁边屋面系统的良好防水性能结合聚氨醋铝板面板光滑平整的外观，很好地解决了金属屋面系统面板的设计(如图4.1)。

　　4.1直立锁边屋面系统的设计
　　　直立锁边屋面系统面层整体构造如下:1mm厚镀锌铝镁锰合金板、80mm厚岩棉保温层、PVC薄膜气密层、50mm厚离心玻璃棉吸音层、0. 6mm厚镀铝锌穿孔压型底板(上衬无纺布)。支承结构为3. 0mm厚镀锌钢衬擦支撑(间距不大于1000mm)、高强铝合金支座(间隔约400mm分段布置)。(如图4.2)

　　本工程直立锁边屋面系统的主要优点如下:
　　a.整体结构防水、排水功能，杜绝了由螺钉固定所造成的漏水隐患，且屋面板的板肋特别设计了反毛细凹槽，即在小肋的侧部设置一个凹槽，使大肋与小肋之间存在一个空腔，减小了水的表面张力，从而阻止了毛细水向上运动渗人室内。(如图4.3)

　　b..板块一个方向通长安装，无论建筑形状如何，均能完全咬合接缝，在温度变化时可以自由伸缩，避免温度应力。
　　c.透气性好，保持整体结构长期自然千燥，延长建筑使用寿命。本方案设计中板肋的搭接既可防止雨水和毛细水的浸入，又不妨碍空气的自然流通，使屋面板底的空气能够流动，屋面系统就如同可以呼吸换气一样，不会将湿汽闷在板内。(如图4.4)
　　4.2可调角度铝单板面板系统的设计
　　金属屋面系统的最外层面板选用3mm厚铝单板。由于直立锁边屋面系统已具备了良好的防水、保温性能，所以3mm厚铝单板仅作为金属屋面系统装饰面板，满足外表面平整光滑的需要。
　　金属屋面系统宏伟壮观的造型，最终需要通过最外层的铝单板面板来拼接实现。根据设计院提供的建筑三维模型，经电脑建模放样发现，铝单板面层板块与相邻所有板块间的夹角均不相同，普通的铝板副框固定方式已无法满足角度调整的需要。为此我方设计了可调角度铝单板系统，较好地解决了这一问题。

　　可调角度铝单板系统是对传统的铝板副框进行了改进设计，将铝板副框的底端设计为圆柱形通长的槽，然后与顶端为圆柱形的铝合金连接件插接配合后，可自由旋转调整连接的角度。(如图4.5)

　　可调角度铝单板面板系统安装时先将铝合金专用夹具底座固定于直立锁边屋面系统的咬合边上，然后将安装好副框、铝合金连接件、铝合金连接角码的铝单板面板安装于夹具底座上，此时可根据需要利用副框和连接角码调整面板的角度和高低。调整好后拧紧螺栓安装完毕。(如4.6)
　　4.3金属屋面系统关键节点构件受力分析
本工程位于大海之中，周边无任何建筑图4..6可调角度铝单板系统节点详图〕遮挡，经常受强风冲击，根据设计院提供的风洞试验报告，屋面局部最大负风压标准值为wk=5. 55kN/m²，最大负风压设计值为w=1.4 x 5. 55=7. 77kN/²，，本次设计中我方利用有限元分析软件ANSYS对屋面系统的所有构件进行了计算分析，均满足受力要求。现节选部分计算分析结果如下:
　　a铝单板面板的计算分析
　　ｂ利用有限元分析软件ANSYS建模对铝单板面板计算分析结果如下:

　　c.铝合金专用夹具底座的计算分析
　　利用有限元分析软件ANSYS建模对铝合金专用夹具底座计算分析结果如下:

　　5．金属屋面系统的防腐设计

　　本工程常年接受海风的洗礼，空气湿度大，含盐度高，腐蚀性强，所以对金属屋面系统的防腐设计需特别考虑。
　　5.1本工程中金属屋面系统钢结构的防腐处理
　　a.钢构件表面采用喷砂(丸)除锈，除锈等级为5a2. 5级，除锈前后应仔细消除油垢、毛刺、药皮、飞溅物及氧化铁皮等。
　　b.外表面处理均为喷铝锌一道，厚度不小于120um，环氧云铁封闭漆一道，干膜厚度40um，外涂厚型非膨胀型防火涂料，防火涂料表面应抹平处理。室内表面喷铝锌一道，厚度不小于80um。，环氧云铁封闭漆一道，干膜厚度40 um，外涂膨胀型防火涂料，最外层喷丙烯酸聚硅氧烷面漆，干膜厚度80 um。
　　5.2本工程中金属屋面系统面板的防腐处理
　　a.直立锁边金属屋面板采用超强抗腐蚀的铝镁锰合金基层，外覆经YEGAL工艺制成的镀锌层，镀锌表面在自然环境中生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化，具有较强的抗腐蚀性，即使碳酸锌层被破坏，铝合金基材本身具有极强的抗酸雨和耐盐性条件的能力，具有极佳的耐久性。
　　b. 3mm厚铝单板表面氟碳漆喷涂处理，三涂三烤，其平均膜厚应大于40um

　　6．结束语

　　本工程地处大海之中，造型宏伟壮观，其外形是通过许多三维空间异型的几何形状拼接而成，给设计和施工造成了极大的难度。在本工程的设计中我方根据异型双层金属屋面的特点，综合运用了多种最新的技术，并设计开发了可调角度铝单板面板系统，很好地解决了各种疑难间题。目前，本工程的设计工作已全部完成，正处于紧张的施工工作中，相信不久的将来，一个建筑精品会屹立于美丽的杭州湾中，为人们的旅程增加一道亮丽的风景。

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