李敬前、师新、问乐
中国建筑第八工程局有限公司西北分公司 陕西省西安市710000
摘要：经过近40年的发展，金属屋面系统已广泛应用于大型会议展览场馆、体育场馆、火车站、机场等大跨度公共建筑的轻型屋面。然而，近年来，国内在建工程或在役工程中，金属屋盖的风振破坏时有发生。国外对金属屋盖系统抗风性能的研究比较深入，并编制了相关的抗风试验和认证标准。在我国，虽然对此进行了一些探讨和分析，但也针对具体的破坏事故进行了一些分析，在某些情况下，对某型金属屋面板进行了研究，对金属屋盖体系的研究也越来越受到国内学者的重视。然而，目前我国对垂直锁紧金属屋盖的抗风性能还没有明确的设计方法和计算规定。
关键词：金属屋面；抗风技术；问题；分析；研究
1、屋盖结构及优势分析
1.1金属屋盖结构
无缝不锈钢屋面系统由镀锌矩形钢管主次檩条系统、渗铝锌压型钢板、无纺布、0.3mm厚PE防潮膜、吸音棉材料、保温材料、渗铝锌压型钢板。1.2mm厚镀铝扁钢片、1.0mm厚自粘防水卷材、隔音材料、无缝不锈钢屋面、上三角铝板。最外层直接承受风荷载的是三角形铝板。上部金属屋盖系统通过底板与檩条可靠连接，檩条直接焊接在屋架节点球上。
1.2屋面板抗风优势分析
连续焊接不锈钢屋面系统在实际应用中有很多优点，适用于大型公共建筑的屋面围护结构，句子太长，请提供较短的句子。基于以上特点，采用连续焊接的不锈钢金属屋面系统具有适用性好、耐久性好、维护费用低、性价比高等特点。
近几十年来，不锈钢金属屋面系统的连续焊接在欧洲、日本等地经历了不断的发展和创新，解决了屋面系统在应用初期暴露出的问题和隐患。到目前为止，该无缝不锈钢金属屋面系统具有先进的技术手段和施工工艺，相应的检测标准正在进一步完善，具有在实际公共建筑中推广应用的基础。目前，日本那霸机场、东京国际机场、东京大冢国际游泳馆等建筑物均采用了连续焊接不锈钢屋面系统，无漏水、风害等问题。在我国，不锈钢金属连续焊接屋面系统的应用才刚刚起步，还需要进一步推广，目前，不锈钢连续焊接屋面系统已经建成并投入使用，包括青岛胶东国际机场、广州亚运城体育馆等，澳门北安码头等。
2、模型试验设计
2.1试验材料和试验装置
屋面系统抗风试验材料的选择，包括屋面板、檩条、t型支架、自攻螺钉等的尺寸和厚度。垂直侧锁顶板采用65/300氟碳喷涂铝锰镁合金板，板厚1mm，长7.44m，螺钉采用直径为5.5mm的不锈钢，风夹采用厚度为4mm、长度为60mm的铝合金，t型支架采用热处理铝镁硅合金，高160mm，檩条采用厚度为2.5mm的Q235钢薄壁矩形管，气体屏障由聚乙烯塑料薄膜制成。檩条用自攻钉固定在试验台上，隔板放置后用4个螺钉将檩条固定在檩条上。同一排檩条间距为0.3m，屋面板从一侧到另一侧依次铺设。相邻屋面板通过侧锁机的锁紧缝连接，最后用自攻螺钉将屋面板边缘与试验台边缘固定，屋面板四周铺设方木，密封气膜。
2.2试验加载方案
加载方案：参照FM4474试验方法，采用气囊静态阶跃压缩的方式，在顶板抗风试验中施加顶板抗风荷载。以100Pa/s的恒定速率施加风压，按照试验标准，每级风压增加约700Pa，即按照美国试验设备分类控制参数为：15psf（700Pa）、30psf（1400Pa）、45psf（2100Pa）、60psf（2900Pa）等，相邻两次加载之间的压力时间保持60秒，然后释放压力，等待60秒，然后进行下一次加载，直到实验被破坏。
3、传统金属屋面系统的应用
3.1金属屋面系统在铁路站房中的应用
目前，铁路旅客站房金属屋面系统主要采用单层屋面板和双层屋面板两种形式。单层屋面板主要由压制彩钢板、夹芯压制钢板或铝镁锰板制成；双层屋面板由两层组成，上层板采用镀铝锌压钢板或铝镁锰板，下层板采用金属压板或铝塑板。
3.2屋面板类型和连接
3.2.1搭接屋面系统。搭接板的纵向边缘可相互搭接，板与板自然搭接后通过紧固件与结构连接。
3.2.2成型面板垂直边缘自然拼接后，用专用机床沿长度方向拼接边缘，用固定支架与主体结构连接。
3.2.3 360°垂直微调。支架咬合连接是指铝镁锰或铝锌合金屋面板与垂直高强度铝合金固定座之间的锁紧连接。
3.3铁路站房金属屋面使用中存在的问题
3.3.1抗风失效
金属屋面系统通过板、板和支架的联锁连接，其抗弯和抗剪能力通过摩擦传递。当风荷载作用于屋面时，屋面同时承受下部的强风压和上部的强风吸力。
3.3.2泄漏
金属屋面渗漏问题主要出现在排水沟、细部节点和排水系统中，主要是由于细部设计或施工中的技术缺陷造成的。
3.3.3温度引起的损伤。大跨度金属屋面系统会承受较大的温度应力，因为反复的收缩和膨胀应力会导致屋面系统反复变形，如果采用自攻钉直接连接，可能导致金属板疲劳破坏。
4、新型抗风金属屋盖系统
4.1新型抗风金属屋面系统施工
新型抗风双层金属屋面系统由檩条、屋面底板和屋面顶板组成。顶板包括顶板、内支撑龙骨和扣盖锁紧装置。相邻顶板顶板端部用螺栓固定在支撑龙骨与扣盖之间并压紧。所述扣盖上部设有盖，扣盖两端设有两个反弯扣接头，与顶板端部扣合。屋顶底板包括底板和底板端部形成的两个连接件，相邻底板通过安装在相应檩条上的u形龙骨连接，底板和u形龙骨的两个连接件从侧面用紧固件固定，顶板支架底部与u型龙骨连接固定。所述连接部包括竖直肋、顶部水平延伸的水平段、从所述水平段斜向下延伸的下斜板，从底部平板的端部垂直向上延伸的下垂直板和连接下倾斜板和下垂直板的连接板。所述连接板包括从所述下斜板底部水平延伸的水平段、从所述水平段斜向延伸的上斜板和从所述上斜板顶部水平延伸的水平段，并与所述下竖板的顶部连接。相邻的2个连接件由内侧粘合。
连接底板的u型龙骨上设有两个侧壁，分别与竖筋和下竖板相连。顶板支架底部设有倒u形连接座。这种新型抗风金属屋盖系统在采用双层屋面板结构形式的基础上，改进了屋面板之间的连接形式，提高了屋面板系统的抗风能力。同时，为了提高安装结构的整体稳定性，相邻顶板的端部用锁紧装置压紧固定。顶板底板通过扣件的侧连接固定，提高了构件连接的承载力，顶板底板置于檩条上方，维修方便。
4.2新型抗风金属屋面系统
4.2.1屋面板组成
顶板采用铝镁锰板。尺寸为：肋高65mm，宽度400mm，板厚1mm或1.2mm。面板采用氟碳辊涂时，应满足以下设计要求：（1）漆膜厚度≥20米(2） 伸长≥7% ; (3） 漆膜附着力强，不开裂，不起皮。
4.2.2屋面龙骨
屋面龙骨采用热镀锌矩形钢管，需要满足双面镀锌量≥275g/m2。钢龙骨材质采用Q235，连接采用E43系列焊接，焊缝为三级角焊缝。
4.2.3屋面板支座、压板及盖板.
屋面板支座、压板均采用铝合金材质（6063-T6），表面处理应采用阳极氧化。
4.2.4屋面系统连接件.
屋面系统所有紧固连接件均采用奥氏体不锈钢制品。用于檩条连接的角码采用Q235钢板制作，表面采用热镀锌处理，环氧富锌漆修补。
5结论
金属屋面体量巨大，风压超大，对其屋面板伸缩变形构造设计、抗风揭设计、屋面檩条稳定性设计、排水沟设计、检修设计、防排烟设计、防雷设计等细部构造提出了更高的要求。另外，国内大型金属屋面工程在使用过程中，被风掀起时有发生，进行大型金属屋面的抗风揭构造相关研究和试验十分必要。
参考文献
[1]汪明波.两类常用金属屋面板抗风性能研究[D].华南理工大学,2017.
[2]汪明波.金属屋面系统工程应用分析[J].山西建筑,2017,43(09):91-92.
[3]张振彬.直立锁边金属屋面质量控制要点[J].江西建材,2017(09):100+104.