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長沙鋁鎂錳合金屋面系統及其應用
- 2019-03-08-

      長沙永洋鋼結構鎂錳合金屋面系統非常適用于新穎、大型工業、商業以及民用建筑復雜多變的屋面,防水、節能、美觀、耐用,且可現場壓型生產。該系統尚配有固定座、節點標準件以及配套的裝飾、擋雪、防墜落系統,因而其應用廣泛應用于體育場館、會展中心、劇院和博物館、機場、火車站、地鐵站等文化與交通設施以及商業建筑、民用住宅等建筑的屋面。

     屋面系統是建筑非常重要的部分,具有嚴格的設計要求,必須具有:安全耐久、防雨抗風、保溫隔熱、隔音降噪、造型美觀、容易維護等功能。

1 鋁鎂錳合金屋面系統
 1.1 鋁鎂錳合金屋面系統構造典型的鋁鎂錳合金屋面系統構造,如圖1所示。

 

(圖1)

  鋁鎂錳合金屋面系統的構造,由下到上分別為:屋面底板:采用穿孔鍍鋁鋅或鍍鋅壓型鋼板,其厚度根據檁條距離來設計,穿孔率則根據項目計算求得。
  屋面檁條:為Z275鍍鋅檁條。
  防塵層:為無紡布,主要用于防塵隔灰,鋪設在屋面底板上表面。
  吸音棉:通常采用的是玻璃絲棉,其容重和厚度需根據計算確定。
  隔汽層:可單獨鋪設,也可選擇玻璃絲棉(帶有防潮貼面);單獨鋪設的隔汽層常用聚酯膜、高密度紡粘聚乙烯膜等。
  屋面次檁條:為Z275鍍鋅檁條。
  保溫、隔音層:通常采用巖棉,其厚度需根據計算確定。
  防水透氣膜:為高密度聚乙烯無紡布,阻隔風雨對建筑結構的侵襲,在加強建筑氣密性、水密性的同時,還可提供獨一無二的透氣性,使圍護結構內部水迅速排出,有效避免霉菌和冷凝水的形成。
  鋁合金固定座(T形碼):固定在屋面次檁條上,用來固定鋁鎂錳合金屋面板。
  鋁鎂錳合金屋面板:厚度通常為0.9mm、1.0mm、1.2mm。
  
  1.2鋁鎂錳合金屋面系統的特點及優勢
  1.2.1基材防腐,耐久性強
  1)采用牌號AA3004鋁鎂錳合金,本身具有很強的防腐性能;
  2)運輸或施工造成之表面損傷,不影響其防腐性能;
  3)英國國家標準局認證:該產品在普通環境下的使用壽命不短于40年。
  1.2.2防水性能可靠
  1)固定方式采用暗扣加機械鎖邊方式,無任何螺釘穿過屋面,避免漏水隱患;
  2)最大限度地利用面板橫截面積排水,排水效率高。與普通金屬壓型板排水能力對比,見圖2;
  
  

(圖2)

  3)橫向搭接邊采用專用鉸邊機鉸合,密封性好,并有防毛細作用措施;
  
  4)采用滑動式固定座,避免因溫度變形導致面板損壞,見圖3;
  
  5)采用移動式壓型設備,突破運輸條件對板長的限制,減少了板的縱向搭接;
  
  6)鋁合金屋面板及泛水允許焊接,完善處理屋面開孔之防水問題。
  
  1.2.3造型適應性好
  
  1)所用鋁鎂錳合金材料既有相當的強度,又有很好的柔韌性,特別適合三維曲面等復雜造型的屋面;
  
  2)獨特的扇板、彎板及扇彎板生產技術,能在確保防水能力的同時,完美地實現各種設計造型。
  
  1.2.4材料美觀、使用方便
  
  1)原色面板具有相當強的金屬光澤;
  
  2)可外涂PE或PVDF涂料,以滿足設計和使用的色彩要求;
  
  3)使用期間一般無需洗刷和保養。
  
  1.2.5現場壓型生產方式
  
  靈活性高,便于根據施工現場情況調整生產參數,有利于縮短生產周期并保證產品質量。
  
  1.3鋁鎂錳合金屋面系統標準配件及工器具
  
  1.3.1固定支座
  
  固定支座高度可根據構造要求選擇,常用的為:81mm、106mm、116mm及156mm,支座下帶6mm厚隔熱墊。標準支座寬度為58mm;雙寬支座寬度為116mm。固定支座,見圖4。


(圖4)

  1.3.2配件
  
  1)山墻節點配件,見圖5


(圖5)

>    
(圖6)

>    
(圖7)

  

2)檐溝、封檐節點配件
  
  檐溝、封檐節點所用配件,見圖8


(圖8)

  1.3.3工器具
  
  1)電動鎖邊機,用于鎖緊板肋,使板與固定座連結牢固,見圖7(左)。
  
  2)手動鎖邊機,在用電動鎖邊機之前先用手動鎖邊機鎖緊板端,以便于電動鎖邊機入位,見圖7(右)。


(圖9)

  1.4鋁鎂錳合金屋面系統的功能保證
  
  1.4.1吸聲及隔音
  
  1)吸聲
  
  系統利用吸聲材料調整聲場分布,以消除回聲。
  
  解決辦法:屋面底板穿孔+鋪設吸聲材料(無紡吸聲布及玻璃纖維棉),打孔底板種類見圖8。
  
  2)隔音
  
  旨在隔絕室外噪音源。
  
  解決辦法:選擇合適的屋面構造及材料質量(質量增加1倍,隔聲量增加6db);采用有空氣間層的雙層或多層屋面構造,并盡量減少兩層之間的剛性連接(即聲橋),避免附加隔聲量的降低。
  
  1.4.2保溫隔熱
  
  要求控制圍護結構內表面溫度不低于室內**溫度,以保證表面不結露。
  
  1)冷凝結露原因
  
  由于物體表面溫度低于**溫度所致。在鋼結構中金屬圍護板通過緊固件與檁條連接,如不采取特殊處理,在這些金屬相連的部位將產生結露現象。當有內襯板時,由于冷橋引起內襯板溫度降低,加之水汽很難通過內襯板,因而在內襯板上有明顯水滴。
  
  2)冷凝結露危害
  
  使保溫棉的保溫性能變次,水汽可能導致貼面滴水,引起貼面生銹;水汽與鋼構件的接觸可導致銹蝕,縮短屋面使用壽命。
  
  3)防冷凝結露設計
  
  設置隔汽層:應布置在水蒸氣流入的一側,所以對采暖房屋應布置在保溫層內側,對冷庫建筑應布置在保溫層外層。材質選擇以聚丙烯夾筋貼面較為理想,而鋁箔貼面在有水汽時易生銹,應避免采用。設置通風間層或泄氣溝道:保溫層外側和屋面板之間如有通風間層,從室內滲入的蒸汽,可被不斷與室外空氣交換的氣流帶走,對保溫層可起到風干的作用。
  
  2鋁鎂錳合金屋面板
  
  2.1材質
  
  2.1.1鋁合金
  
  鋁合金有9個系列牌號,其中1XXX、3XXX、5XXX系廣泛用于建筑領域。1XXX系為99.9%或更高純度的鋁;3XXX系中的錳是主要合金元素,這些合金一般是不可熱處理強化的,但比1XXX系合金的強度高20%以上;5XXX系的主要合金元素是鎂,是一種具有中等強度或高強度的可加工硬化合金,具有良好的焊接性能,并在海洋環境空氣中具有良好的抗腐蝕性。建筑領域中屋面及墻面板所用的鋁合金,主要以3XXX系的鋁鎂錳合金為主,這是因為5XXX系合金較硬,而立邊咬合式屋面板制作時需多次變形,所以加工性能較好的3XXX系材料就成為材料的首選。
  
  2.1.2屋面板基材
  
  屋面板基材通常采用國際牌號AA3004的鋁鎂錳合金壓型制作,合金狀態為H36/H46。其屈服強度≥190MPa,抗拉強度在240~285MPa,伸長率≥3%。收邊板基材采用國際牌號AA3004的鋁鎂錳合金壓型制作,合金狀態為H34/H44,其屈服強度170MPa,抗拉強度在220~265MPa,伸長率≥3%。
  
  鋁鎂錳合金板基材(AA3004)主要成分含量:Si≤0.3%;Fe≤0.7%;Cu≤0.25%;Zn<0.25%;Mn為1.0%~1.5%;Mg為0.8%~1.3%;其余為Al。
  
  2.1.3鋁鎂錳合金板的涂層
  
  常用的涂層有:原色錘紋、聚酯(PE)烤漆涂層、氟碳(PVDF)噴涂烤漆涂層。
  
  PVDF涂層:耐磨性好、電性能優異;具有優異的抗紫外線性;耐氣候老化性好,耐燃、耐油、耐化學品腐蝕性能好。
  
  PVDF涂裝系統分兩種:
  
  1)預輥涂層鋁板:預輥涂所用涂漆中PVDF的基料含量高達70%,經水平自動化二涂二烤或三涂三烤輥涂工藝制成,每一涂層都需經過烘烤固化后再涂層;三涂三烤涂層的密實性與抗腐蝕、抗老化性都遠優于二涂二烤涂層。
  
  2)普通噴涂鋁板:通常采用二涂一烤或三涂二烤涂裝,工序均由人工操作完成,涂層的附著性、表面色差均劣于預輥涂板。
  
  2.2鋁鎂錳合金屋面板板型
  
  為適應建筑屋面的要求,鋁鎂錳合金屋面板在工程應用中主要有以下板型。
  
  2.2.1板型
  
  1)直板
  
  直板板型肋高一般為65mm,常用的板寬有300mm、400mm及500mm(圖9)。其中板寬300mm的在屋面荷載較大時使用;400mm的為常用、經濟型的;500mm的為屋面板本身最經濟的板型,但下部檁條間距小,且需采取適當措施防止板變形。板型詳況,見下圖。


(圖10)

  2)彎弧板
  
  彎弧板包括正弧板和反弧板兩類,板型見圖11。
  
  彎弧板自然彎曲參數,見表1。
  
  彎弧板機器正彎、反彎參數,見表2。
  
  3)扇形板
  
  扇形板包括直扇形板、正扇形板、反扇形板,板型見(圖11)。


(圖11)

  2.2.2各種板型的適用范圍
  
  1)直板:適用于單坡、雙坡及半徑大于自然成弧半徑的單曲屋面;
  
  2)正、反弧板:適用于半徑小于自然成弧半徑的單曲屋面;
  
  3)扇板及扇弧板:適用于雙曲屋面;
  
  4)特例:直板用于雙曲面上,屋面曲率小,并且屋面上允許作多條屋脊。
  
  應用鋁鎂錳合金屋面板的建筑案例,見圖13:


(圖13)


(圖14)

  2.3鋁鎂錳合金屋面板及鎖邊技術參數
  
  2.3.1生產長度11.5m>運輸長度>1m,或現場壓型。
  
  2.3.2鋁鎂錳合金屋面板加工誤差
  
  寬度:±2mm;
  
  長度:<10m時,+10mm/-5mm;>10m時,+10mm+(1mm/m)/-5mm。
  
  2.3.3鎖邊誤差
  
  鎖邊直徑=20mm+0.3mm/-0.7mm。
  
  2.4鋁鎂錳合金板的基本設計原則屋面最小設計坡度,5%;
  
  屋面板的板厚、板寬及板跨,都需經計算來確定;
  
  確保每塊屋面板及收邊板都可伸縮;
  
  屋面板的固定點需經計算,根據計算的數據確定固定點的做法:打1顆或2顆鉚釘,或打1顆螺栓、用幾顆自攻釘直接固定在結構上;
  
  屋面收邊焊接處下方,都需通長設置厚度不小于1.5mm的鍍鋅鋼板支撐;
  
  屋面收邊板的搭接長度,通常為200mm。
  
  3鋁鎂錳合金屋面系統的配套系統
  
  3.1屋面裝飾板系統
  
  裝飾板系統的連接固定,無需在鋁鎂錳合金板上開洞;兩層板之間的開放式連接,無需維護,并可降低清理要求;可調節系統使裝飾板可完美布置,裝飾板布置。
  
  3.2屋面擋雪系統
  
  北方地區的屋面一般需要設置擋雪板。擋雪板材質一般為不銹鋼或鋁合金。擋雪板可根據屋面的基本雪壓和坡度來布置。天溝及檐口上方必須設置擋雪板,擋雪板的設置見圖:
  
  3.3屋面防墜落系統
  
  屋面的定期檢查、暴風雪后清潔屋面和天溝、屋面改造,這些都需要屋面設置防墜落系統。防墜落系統包括一個堅固、耐久且靈活的不銹鋼索,該不銹鋼索的每一端連接到屋面固定基座支架上。屋面固定基座使用鋁夾,連接到屋面板上。屋面固定基座被設計為減震器,一旦墜落發生,將變形減弱墜落的震動,并保障基座仍然安全地固定在屋面板上。
  
  根據具體工程的需要,在不銹鋼索上需每隔5m或7m設置中間固定基座,見圖15:

(圖15)

   4結語
  
  鋁鎂錳合金屋面系統作為一種新型建筑屋面圍護系統,在節能、美觀、耐用以及造型上都達到了一個嶄新的水平,現在該系統已廣泛應用于機場航站樓、飛機維修庫、車站及大型交通樞紐、會議及展覽中心、體育場館、展示廳、大型公共娛樂設施、公共服務建筑、大型購物中心、商業設施、民用住宅等建筑,其應用日趨廣泛。


 

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