铝镁锰合金屋面系统

    铝镁锰合金屋面系统非常适用于新颖、大型工业、商业以及民用建筑复杂多变的屋面，防水、节能、美观、耐用，且可现场压型生产。该系统尚配有固定座、节点标准件以及配套的装饰、挡雪、防掉落系统，因而其应用广泛应用于体育场馆、会展中心、剧院和博物馆、机场、火车站、地铁站等文化与交通设施以及商业建筑、民用住宅等建筑的屋面。
    屋面系统是建筑非常重要的部分，具有严格的设计要求，必须具有：安全耐久、防雨抗风、保温隔热、隔音降噪、造型美观、容易维护等功能。
    1 铝镁锰合金屋面系统
    1.1 铝镁锰合金屋面系统构造典型的铝镁锰合金屋面系统构造，如图1所示。

    铝镁锰合金屋面系统的构造，由下到上分别为：屋面底板：采用穿孔镀铝锌或镀锌压型钢板，其厚度根据檩条距离来设计，穿孔率则根据项目计算求得。
    屋面檩条：为Z275 镀锌檩条。
    防尘层：为无纺布，主要用于防尘隔灰，铺设在屋面底板上表面。
    吸音棉：通常采用的是玻璃丝棉，其容重和厚度需根据计算确定。
    隔汽层：可单独铺设，也可选择玻璃丝棉（带有防潮贴面）；单独铺设的隔汽层常用聚酯膜、高密度纺粘聚乙烯膜等。
    屋面次檩条：为Z275 镀锌檩条。
    保温、隔音层：通常采用岩棉，其厚度需根据计算确定。
    防水透气膜：为高密度聚乙烯无纺布，阻隔风雨对建筑结构的侵袭，在加强建筑气密性、水密性的同时，还可提供特别的透气性，使围护结构内部水迅速排出，有效避免霉菌和冷凝水的形成。
    铝合金固定座（T 形码）：固定在屋面次檩条上，用来固定铝镁锰合金屋面板。
    铝镁锰合金屋面板：厚度通常为0.9 mm、1.0mm、1.2 mm。

    1.2 铝镁锰合金屋面系统的特点及优势
    1.2.1 基材防腐，耐久性强
    1）采用牌号AA3004 铝镁锰合金，本身具有很强的防腐性能；
    2）运输或施工造成之表面损伤，不影响其防腐性能；
    3）英国国家标准局认证：该产品在普通环境下的使用寿命不短于40 年。
    1.2.2 防水性能可靠
    1）固定方式采用暗扣加机械锁边方式，无任何螺钉穿过屋面，避免漏水隐患；
    2）非常大限度地利用面板横截面积排水，排水效率高。与普通金属压型板排水能力对比，见图2；

    3）横向搭接边采用专项使用铰边机铰合，密封性好，并有防毛细作用措施；
    4）采用滑动式固定座，避免因温度变形导致面板损坏，见图3；

    5）采用移动式压型设备，打破运输条件对板长的限制，减少了板的纵向搭接；
    6）铝合金屋面板及泛水允许焊接，完善处理屋面开孔之防水问题。
    1.2.3 造型适应性好
    1）所用铝镁锰合金材料既有相当的强度，又有很好的柔韧性，特别适合三维曲面等复杂造型的屋面；
    2）独特的扇板、弯板及扇弯板生产技术，能在确保防水能力的同时，无缺地实现各种设计造型。
    1.2.4 材料美观、使用方便
    1）原色面板具有相当强的金属光泽；
    2）可外涂PE 或PVDF 涂料，以满足设计和使用的色彩要求；
    3）使用期间一般无需洗刷和保养。
    1.2.5 现场压型生产方式
    灵活性高，便于根据施工现场情况调整生产参数，有利于缩短生产周期并保证产品质量。
    1.3 铝镁锰合金屋面系统标准配件及工器具
    1.3.1 固定支座
    固定支座高度可根据构造要求选择，常用的为：81 mm、106 mm、116mm 及156 mm，支座下带6 mm 厚隔热垫。标准支座宽度为58 mm；双宽支座宽度为116mm。固定支座，见图4。

    1.3.2 配件
    1）山墙节点配件，见图5

    2）檐沟、封檐节点配件
    檐沟、封檐节点所用配件，见图6

    1.3.3 工器具
    1）电动锁边机，用于锁紧板肋，使板与固定座连结牢固，见图7（左）。
    2）手动锁边机，在用电动锁边机之前先用手动锁边机锁紧板端，以便于电动锁边机入位，见图7（右）。

    1.4 铝镁锰合金屋面系统的功能保证
    1.4.1 吸声及隔音
    1）吸声
    系统利用吸声材料调整声场分布，以清理回声。
    解决办法：屋面底板穿孔+铺设吸声材料（无纺吸声布及玻璃纤维棉），打孔底板种类见图8。

    2）隔音
    旨在隔绝室外噪音源。
    解决办法：选择合适的屋面构造及材料质量（质量增加1 倍，隔声量增加6 db）；采用有空气间层的双层或多层屋面构造，并尽量减少两层之间的刚性连接（即声桥），避免附加隔声量的降低。
    1.4.2 保温隔热
    要求控制围护结构内表面温度不低于室内露点温度，以保证表面不结露。
    1）冷凝结露原因
    由于物体表面温度低于露点温度所致。在钢结构中金属围护板通过紧固件与檩条连接，如不采取特殊处理，在这些金属相连的部位将产生结露现象。当有内衬板时，由于冷桥引起内衬板温度降低，加之水汽很难通过内衬板，因而在内衬板上有明显水滴。
    2）冷凝结露危害
    使保温棉的保温性能变次，水汽可能导致贴面滴水，引起贴面生锈；水汽与钢构件的接触可导致锈蚀，缩短屋面使用寿命。
    3）防冷凝结露设计
    设置隔汽层：应布置在水蒸气流入的一侧，所以对采暖房屋应布置在保温层内侧，对冷库建筑应布置在保温层外层。材质选择以聚丙烯夹筋贴面较为理想，而铝箔贴面在有水汽时易生锈，应避免采用。设置通风间层或泄气沟道：保温层外侧和屋面板之间如有通风间层，从室内渗入的蒸汽，可被不断与室外空气交换的气流带走，对保温层可起到风干的作用。

    2 铝镁锰合金屋面板
    2.1 材质
    2.1.1 铝合金
    铝合金有9个系列牌号，其中1XXX、3XXX 、5XXX 系广泛用于建筑领域。1XXX 系为99.9%或更高纯度的铝；3XXX 系中的锰是主要合金元素，这些合金一般是不可热处理强化的，但比1XXX 系合金的强度高20%以上；5XXX 系的主要合金元素是镁，是一种具有中等强度或高度度的可加工硬化合金，具有良好的焊接性能，并在海洋环境空气中具有良好的抗腐蚀性。建筑领域中屋面及墙面板所用的铝合金，主要以3XXX 系的铝镁锰合金为主，这是因为5XXX 系合金较硬，而立边咬合式屋面板制作时需多次变形，所以加工性能较好的3XXX 系材料就成为材料的优选。
    2.1.2 屋面板基材
    屋面板基材通常采用全部牌号AA3004 的铝镁锰合金压型制作，合金状态为H36/H46。其屈服强度≥190 MPa，抗拉强度在240~285 MPa，伸长率≥3%。收边板基材采用全部牌号AA3004 的铝镁锰合金压型制作，合金状态为H34/H44，其屈服强度170MPa ，抗拉强度在220~265 MPa ，伸长率≥3%。
    铝镁锰合金板基材（AA3004） 主要成分含量：Si≤0.3% ；Fe≤0.7% ；Cu≤0.25% ；Zn ＜0.25% ；Mn 为1.0%~1.5%；Mg 为0.8%~1.3%；其余为Al。
    2.1.3 铝镁锰合金板的涂层
    常用的涂层有：原色锤纹、聚酯（PE）烤漆涂层、材料（PVDF）喷涂烤漆涂层。
    PVDF 涂层：耐磨性好、电性能优异；具有优异的预防光线直射性；耐气候老化性好，耐燃、耐油、耐化学品腐蚀性能好。
    PVDF 涂装系统分两种：
    1）预辊涂层铝板：预辊涂所用涂漆中PVDF 的基料含量高达70%，经水平自动化二涂二烤或三涂三烤辊涂工艺制成，每一涂层都需经过烘烤固化后再涂层；三涂三烤涂层的密实性与抗腐蚀、舒缓老化性都远优于二涂二烤涂层。
    2）普通喷涂铝板：通常采用二涂一烤或三涂二烤涂装，工序均由人工操作完成，涂层的附着性、表面色差均劣于预辊涂板。
    2.2 铝镁锰合金屋面板板型
    为适应建筑屋面的要求，铝镁锰合金屋面板在工程应用中主要有以下板型。
    2.2.1 板型
    1）直板
    直板板型肋高一般为65 mm，常用的板宽有300mm、400 mm 及500 mm（图9）。其中板宽300mm 的在屋面荷载非常大时使用；400 mm 的为常用、经济型的；500 mm 的为屋面板本身较经济的板型，但下部檩条间距小，且需采取适当措施防止板变形。板型详况，见图10。

    2）弯弧板
    弯弧板包括正弧板和反弧板两类，板型见图11。

    弯弧板自然弯曲参数，见表1。

    弯弧板机器正弯、反弯参数，见表2。

    3）扇形板
    扇形板包括直扇形板、正扇形板、反扇形板，板型见图12。

    2.2.2 各种板型的适用范围
    1）直板：适用于单坡、双坡及半径大于自然成弧半径的单曲屋面；
    2）正、反弧板：适用于半径小于自然成弧半径的单曲屋面；
    3）扇板及扇弧板：适用于双曲屋面；
    4）特例：直板用于双曲面上，屋面曲率小，并且屋面上允许作多条屋脊。
    应用铝镁锰合金屋面板的建筑案例，见图13。

    2.3 铝镁锰合金屋面板及锁边技术参数
    2.3.1 生产长度11.5 m>运输长度>1 m，或现场压型。
    2.3.2 铝镁锰合金屋面板加工误差
    宽度：±2 mm；
    长度：＜10 m 时，+10 mm/-5 mm；＞10 m 时，+10mm +（1 mm/m）/-5 mm。
    2.3.3 锁边误差
    锁边直径=20 mm +0.3 mm/-0.7 mm。
    2.4 铝镁锰合金板的基本设计原则屋面较小设计坡度，5%；
    屋面板的板厚、板宽及板跨，都需经计算来确定；
    确保每块屋面板及收边板都可伸缩；
    屋面板的固定点需经计算，根据计算的数据确定固定点的做法：打1 颗或2 颗铆钉，或打1 颗螺栓、用几颗自攻钉直接固定在结构上；
    屋面收边焊接处下方，都需通长设置厚度不小于1.5 mm 的镀锌钢板支撑；
    屋面收边板的搭接长度，通常为200 mm。

    3 铝镁锰合金屋面系统的配套系统
    3.1 屋面装饰板系统
    装饰板系统的连接固定，无需在铝镁锰合金板上开洞；两层板之间的公开式连接，无需维护，并可降低清理要求；可调节系统使装饰板可无缺布置，装饰板布置做法见图14。

    3.2 屋面挡雪系统
    北方地区的屋面一般需要设置挡雪板。挡雪板材质一般为不锈钢或铝合金。挡雪板可根据屋面的基本雪压和坡度来布置。天沟及檐口上方必须设置挡雪板，挡雪板的设置见图15。

    3.3 屋面防掉落系统
    屋面的定期检查、暴风雪后清洁屋面和天沟、屋面改造，这些都需要屋面设置防掉落系统。防掉落系统包括一个坚固、耐久且灵活的不锈钢索，该不锈钢索的每一端连接到屋面固定基座支架上。屋面固定基座使用铝夹，连接到屋面板上。屋面固定基座被设计为减震器，一旦掉落发生，将变形减弱掉落的震动，并保障基座仍然安全地固定在屋面板上。
    根据具体工程的需要，在不锈钢索上需每隔5 m或7 m 设置中间固定基座，见图16。

    4 结语
    铝镁锰合金屋面系统作为一种新型建筑屋面围护系统，在节能、美观、耐用以及造型上都达到了一个崭新的水平，同时能够灵活自如地进行改造，以适应任何建筑的布局设计、几何形状以及尺寸大小。现在该系统已广泛应用于机场航站楼、飞机维修库、车站及大型交通枢纽、会议及展览中心、体育场馆、展示厅、大型公共娱乐设施、公共服务建筑、大型购物中心、商业设施、民用住宅等建筑，其应用日趋广泛。