直立锁边屋面与柔性防水屋面的 性能比较 王彦刚 查恩明 李树娜 李 涛 摘沈阳远大铝业工程有限公司 沈阳中智建设技术工程有限公司 要：在建筑防水结构中，直立锁边屋面和柔性防水屋面是最为常见的两种结构形式，但是他们又各有优缺点。如何选 用适合自己工程的结构体系比较重要，本文将对此作一个初步的探讨。 关键词：金属屋面；直立锁边；柔性防水屋面 １ 前言 好于其他屋面系统。其主要特点有以下几点。 随着我国经济的飞速发展，大跨度空间异形结 构越来越多，这就要求对屋面的防水处理要特别的 谨慎。通常的做法有两种：其一，采用复合式金属屋 面防水，复合式金属屋面体系中使用最广泛的就 是直立锁边屋面；其二：柔性防水屋面结构。本文 着重介绍这两种屋面的结构特点、使用范围及其 优缺点。 ２直立锁边金属防水屋面系统介绍 ２．１ 系统特点 直立锁边金属防水屋面系统是通过带肋的金 属板互相咬合，从而达到防水目的的一种新型、先 进的屋面系统（图１、图２）。金属板可以是铝镁锰合 金板，也可以是镀铝锌钢板。其主要结构形式是：首 先将Ｔ型固定座（一般为铝合金材质）固定在主结 构檩条上，再将屋面防水板扣在固定座的梅花头 上，最后用电动锁边机将屋面板的搭接扣边咬和在 一起。直立锁边系统属新兴的防水技术，具有固定 方式先进、温度变形自由伸缩、抗风压性能好、耐腐 蚀性好及灵活的现场生产方式，保证了其致密防水 的功能，并且由于板肋直立，其排水截面比普通板 大，更能保证屋面板在横向倾斜情况下的防水性 能，是目前最先进的屋面防水系统，防水性能明显 １——直立锁边屋面板；２——固定支座；３——拔热铝箔； ４——玻璃丝绵或挤塑泡沫板；５——ＰＶＣ加筋膜； ６——无纺布；７——压型冲孔彩钢板；８——压型彩钢板； ９——钢丝网；ｌ０＿一檩条。 图１直立锁边系统 ２０１ １．０６ ：２口 ｆ Ｉ二ｔｉ ｆ 一般的螺钉固定系统在遭遇大风时，因反复受正负 ｌ ３ Ｉ ｌ Ｑ 』 直立锁边ＣＰ６５—３００系列 风压而在钉孔产生的应力集中。此系统经实验证明 直立锁边ＣＰ６５—４３０系列 在７ｋＰａ的反复受荷实验测试中试件无损坏，该系 统单肋单点在１．５ｋＮ的模拟集中风荷载的作用下仍 直立锁边ＣＰ６５—４００系列 直立锁边ＣＰ６５—５００系列 处于弹性变形，未发生破损（图４）。 ２．１．３防腐和耐久性好 金属屋面板一般有铝镁锰合金板和镀铝锌钢 板两种，二者均具有卓越的抗腐蚀性能。铝镁锰合 金板具有重量轻、强度高的特点，具有比普通铝合 金更好的防腐和耐久性，特别是在酸性的环境下。 经过权威机构认证，在一般环境下，采用该材料制 图２ 作的屋面板的使用寿命超过４０年。除面板外，其他 ２．１．１ 固定方式可满足温度变形的需要 从辅料到配件及螺钉都具有良好的防腐蚀能力，例 任何材料都会有热胀冷缩现象，尤其金属材料 如ＳＴ铝合金固定座下带有绝缘硬塑料隔热垫，隔离 的热胀率高。因此如何让屋面板能自由伸缩，避免 了铝材和下部的钢底板或檩条，从而避免电化腐蚀； 因为伸缩受阻而产生的变形或撕裂导致的渗漏问 紧固件采用了进口不锈钢螺钉和防水铝铆钉，使得 题，就至关重要。直立锁边金属屋面板的固定点唯一 屋面的使用不因为某一环节薄弱而受影响（图５）。 （图３），固定座也仅仅板在宽度方向上不能移 镀铝锌钢板使用寿命可达到普通镀锌钢板的 动，屋面板在长度方向上可以自由伸缩，因而不产生 四倍以Ｅ。 温度应力。 图５ 图３ ２．１．４防水性能优异 对金属屋面常见的收边泛水伸缩问题，采用了 直立锁边防水屋面板，从材料、固定方式上达 专门的ＥＰＤＭ伸缩胶带与泛水焊接，保证泛水能自 到了很好的防水性能，并且由于板肋直立，其排水 由伸缩而不影响屋面的防水功能。 截面比普通板大，其肋高达６５ｒａｍ，更能保证其屋面 ２．１．２抗风压性能好 板在横向倾斜情况下（双曲屋面）的防水性能，例如 德国的法兰克福商业中心、杭州大剧院、中国国家 大剧院、汕头的游泳跳水馆及大连理工大学体育馆 等许多重要建筑均有成功应用。 ２．１．５防火性能可靠 铝镁锰合金原色锤纹板的表面，经英国国家标 准局ＢＢＡ认证为ＡＡ级标准，不起火、不蔓延。 ２．１．６防雷性能可靠 图４ 根据建筑防雷设计规范，０．５ｍｍ以上的金属屋 屋面所承受的荷载通过受力杆件全部传至金 面可以作为接闪器。经由屋面防水板接人的雷电电 属屋面板系统上。由于其特殊的固定方式，避免了 流，通过拆除固定座螺钉的防水胶垫，增加导电接 ２０１ １．Ｏ６ 圃 触点的办法，导人钢构接地，从而达到防雷效果。 ２．１．７先进的压型技术 灵活的压型技术和生产方式可覆盖各类球面 及异形双曲面，通过现场测量，采用先进的压型技 度。为实现其平滑过渡的空间曲面效果，设计一套 多层次基准找形、以平面板拟合空间曲面造型结构 系统，既可保证平滑、和谐的艺术效果和经济实用 性，又可解决热膨胀变形伸缩问题，确保屋面各项 术，在现场压制，生产的扇形板可以使板面完整地 性能优良。 覆盖整个表面。 ｂ）河南艺术中心（图７） ２．１．８具有坚固灵活的装饰板支撑系统 地点：河南省郑州市郑东新区ＣＢＤ区； 装饰板系统通过与板肋相匹配的连接件固定 项目内容：金属复合屋面； 到屋面板肋上，无需用螺钉或支撑骨架穿透屋面来 建设单位：河南艺术中心建设工程办公室； 固定。其承载能力和稳定性良好，此前进行的该系 完工日期：２００７年０５月； 统试验结果表明：该系统能承受垂直和水平方向的 幕墙面积：３９６７７ｍ 。 受力可达到２ｋＮ和８ｋＮ而不破坏。 ２．２常用材料及厚度 常用材料及厚度见表１。 表１ 原材料 厚度 铝镁锰合金板 ０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ 不锈钢板 ０．４ｍｍ￣０．７ｍｍ 图７河南艺术中心 铜合金板 ０．５ｒａｍ～０．９ｒａｍ 镀铝锌（彩钢）板 ０．４ｍｍ一０．８ｍｍ 采用两层复合屋面：外层为铝合金单板装饰 层，内层为直立锁边屋面层。内层又分为：铝合金板 ２．３采用直立锁边屋面系统的工程实例 屋面层、岩棉保温层、聚乙烯防潮层、矿棉吸音层、 ａ）沈阳奥林匹克体育中心体育场（图６） 无纺布防尘层、压型钢板内饰层。外饰铝板采用 地点：沈阳市浑南新区； ３ｍｍ金黄色或香槟色铝单板制作，开放式三维多自 项目内容：体育场屋面系统工程的蜂窝铝板安 由度调整结构，铝合金板屋面层采用１．０ｍｍ高肋直 装工程； 立锁边弧形屋面板系统制作、安装。 建设单位：沈阳五里河体育发展有限公司； ｃ）沈阳奥林匹克体育中心游泳馆及网球中心 完工日期：２００７年５月； （图８） 幕墙面积：蜂窝铝板屋面４００００ｍ 。 地点：沈阳市浑南新区； 项目内容：沈阳奥体中心游泳馆及网球中心幕 墙及金属屋面工程深化设计及施工工程； 建设单位：沈阳五里河体育发展有限公司； 完工日期：２００９年５月。 图６沈阳奥林匹克体育中心体育场 沈阳奥林匹克体育中心体育场项目，外层采用 蜂窝铝板屋面，内层为直立锁边防水屋面结构。为 典型的三维不规则空间曲面，属特种屋面，板块造 图８沈阳奥林匹克体育中心游泳馆及网球中心 型独特、复杂，且板块较大，温度变形大，在结构设 本工程由游泳馆、网球馆及网球训练馆三个体 计、材料加工及现场安装施工方面均具有较大的难 育馆组成，三个馆屋面造型为单向曲面型。本工程 ２０１ １。０６ 圃 建筑为单向曲面造型，板块造型美观、独特，且保 基本使用性能，即防水性能。 温、排水、维护等功能要求较高，在结构设计、材料 ４两种屋面系统的比较 加工及现场安装施】 方面均具有较大的难度。 ４．１ 防水性能比较 复合屋面主要为：０．９ｒａｍ铝镁锰合金板屋面层、 直立锁边防水屋面板，从材料、固定方式上达 １４０ｒａｍ保温棉保温层、ＰＥ（或ＰＶＦ）隔气膜、钢丝网 到了很好的防水性能，并且由于板肋直立，更能保 （５０ｒａｍｘ５０ｍｍｘｌｍｍ）层、次檩层、５０ｍｍ吸音棉层、 证其屋面板在横向倾斜情况下（双曲屋面）的防水 无纺布层、底层０．５ｍｍ穿孔镀铝锌压型钢板（或 性能；而ＰＶＣ卷材是由低向高铺贴，两幅卷材的长 ０．７ｍｍ穿孔铝板）吸声层。 边搭接缝（俗称压边）应顺流水方向，短边搭接缝 ３柔性防水屋面系统介绍 （俗称接头）应顺主导风向，对双曲屋面的适应性不 柔性防水屋面一般是指防水卷材屋面，：匿常为 好，防水能力有限。 ＰＶＣ卷材，它是以高档聚乙烯树脂为主要原料，加 ４－２伸缩变形性能比较 入一定量的稳定剂、增塑剂、抗紫外线助剂等辅助 直立锁边防水屋面板可自由伸缩，避免因为伸 材料，经过捏合、挤出、冷却、分卷、包装等工序制成 缩受阻而产生的变形或撕裂渗漏，而ＰＶＣ卷材屋面 的卷材，防水卷材的厚度一般不小于１．２ｒａｍ。ＰＶＣ 板受环境温度的影响大，伸缩变形过大时，会导致 卷材防水屋面系统采用机械固定法施工，即：果用空 撕裂渗漏。 铺法直接铺设在保温层或屋面内饰层上。 ４．３防腐和耐久性能比较 在铺设时，卷材的搭接和铺贴顺序应根据屋面 直立锁边防水屋面板防腐和耐久性好。金属屋 的坡度和年最大频率风向等情况确定，一般情况下 面板一般有铝镁锰合金板和镀铝锌钢板两种，二者 卷材应由低向高铺贴，铺贴时两幅卷材的长边搭接 均采用可靠的镀层技术，具有卓越的抗腐蚀性能； 缝（俗称压边）应川页流水方向，短边搭接缝（俗称接 特别是铝镁锰合金板具有比普通铝合金更好的防 头）应顺主导风向，相邻两幅卷材的接头应相互错 腐和耐久性，在一般环境下，采用该材料制作的屋 开３００ｒａｍ以上，以避免卷材接头处多层卷材相互重 面板的使用寿命超过４０年。而ＰＶＣ卷材易老化、皲 叠粘贴不密实，形成渗漏。在卷材铺设时除：号虑卷 裂，特别是在热带地区，受阳光紫外线照射后，使用 材接缝位置的处理，还应重点考虑屋面特殊部位的 寿命大打折扣，会导致屋面渗漏。 处理，例如：落水口位置的防水处理、防水层同外装 ４．４施工可靠性比较 饰板屋面支撑系统的接缝处理以及屋面边缘防水 直立锁边防水屋面板上可直接装饰板支撑系 层同檐口交接部位的处理等。 统而无需用螺钉或支撑骨架穿透屋面来固定，确保 对于外装饰板屋面支撑系统同防水层之间交 了屋面的完整性，防渗性能好；而ＰＶＣ卷材存在与 接部位的一般处理方法是：屋面支撑系统根部加设 外装饰板屋面支撑系统、落水口位置等交接部位的 防水层同保温层面防水层交接，即采用附加防水层 处理，施工繁琐，易渗漏。 实现双道密封。如屋面采用内排水形式，落 口部 ４．５抗风压性及美观性比较 位应增设附加防水层，同时在落水口周围应施打密 直立锁边防水屋面系统可避免因反复受正负 封胶，在落水口设计时应考虑附加防水层对落水口 风压而在钉孔处产生的应力集中，可承受较大风荷 坡度的影响。防水层同檐口交接部位在进行防水处 载，并可做为外饰面，表面相对平整、规则；而 理时进行以下设计 ：在檐口的支撑结构上加设铝合 ＰＶＣ卷材不具备抗风压能力，颜色也不美观，只能 金方管，施工时防水卷材在屋面的边缘向上延伸至 做为内部防水层。 铝合金方管处，采用机械方式固定，檐口外包不锈 ４。６性价比比较 钢板，向屋面系统内延伸至铝合金方管处，并采用 直立锁边防水屋面系统虽然比ＰＶＣ卷材要贵， 小于９０。的折角同防水层交接，避免雨水从屋面边 但由于其耐久性能好，使用寿命长，防渗漏性能好， 缘处渗入。 可为工程维护节省许多人力、物力，性价比更好。 ＰＶＣ卷材屋面属柔性防水系统，在屋面 系统中 ４．７适用范围比较 防水层起着至关重要的作用，它保证了屋面 系统的 由于直立锁边屋面施工完成后，在屋面的外层 ２０１ １．Ｏ６ 圃 宰串．牢 形成“高肋”的效果，因此在“高肋”上面可以固定转 ＊ 从事屋面设计的同仁们提供客观、可靠的借鉴作 接件，可以布置其他的装饰面材。可见，直立锁边屋 用，使他们设计出的产品既要安全可靠，又要节约 面既可以作为最外层的装饰面，也可以作为单纯防 能源，保护环境，从而为我们国家的可持续发展做 水作用的屋面。柔性防水屋面由于其外观不是很美 出自己的一份贡献。 观，并且柔性防水屋面一旦施工完成，就不可以在 参考文献： 其上进行二次安装构件，因此这种防水屋面，只能 ［１］ＪＧＪ １０２－－２００３《玻璃幕墙工程技术规范》． 用在立面上不容易看到的位置，并且一旦施工完 【２】ＧＢ ５０００９－－２￣１《建筑结构荷载规范》． 成，就是最后的完成面了。 【３】ＧＢ厂ｒ ２１０８６－－２００７《建筑幕墙》． ５结束语 ［４】ＧＢ ５００１ ｌ一２００ｌ《建筑抗震设计规范》． 本文以上内容分析了直立锁边屋面系统和柔 【５］静力计算手册，第二版．中国建筑工业出版社． 性防水屋面的结构特点和使用范围，目的是为所有 【６］机械设计手册，第五版．化学工业出版社． ＊＊一＊＊｛－｝－Ｉ￣＊＊＊＊＊｛｝＿｛｝÷｝｛ ＋—＊＊｛．｝｛．｝｛卜—＊一 我国确立公共建筑节能新目标“十二五”期间单位面积能耗下降１Ｏ％ ：篁 名 为加大“十二五”推进节能减排力度，财政部、住房城乡建设部最近向社会公布了“十二五”期间我国公共建筑节能目标， 宰即力争实现公共建筑单位面积能耗下降１０％，大型公共建筑能耗降低１５％，彰显我国进一步强化公共建筑能耗控制的坚定 牛决心。 Ｔ 根据两部门发布的《关于进一步推进公共建筑节能工作的通知》（以下简称《通知》），“十二五”期间，两部门从加强新建公 上共建筑节能管理，推动公共建筑节能改造，推进能效交易、合同能源管理等节能机制创新等多方面出台了一系列措施，力争 士在推进建筑节能上有所突破。 ：＃ 新公共建筑实行能耗指标控制 ：篁 加强新建公共建筑的节能工作在推进公共建筑节能中扮演重要角色。《通知》明确，“十二五”期间，要加强新建公共建筑 千节能管理，严格执行节能标准，遏制高耗能建筑的建设。 ＝＝ 此外，新建公共建筑将实行建筑能耗指标控制，要根据建筑形式、规模及使用功能，在规划、设计阶段引入分项能耗指 譬：标，约束建筑体型系数、采暖空调、通风、照明、生活热水等用能系统的设计参数及系统配置，避免建筑外形片面追求“新、奇、 ：＃特”，用能系统设计指标过大，造成浪费。新建大型公共建筑建成后必须经建筑能效专项测评，凡迭不到工程建设节能强制性 率标准的，有关部门不得办理竣工验收备案手续。 ：＃ 《通知》还要求，深入推进公共建筑节能监管体系建设，包括推进能耗统计、审计及公示工作，并加强节能监管体系建设。 Ｔ财政将支持有条件地方建设公共建筑能耗监测平台，对重点建筑实行分项计量与动态监测，并建立能耗限额标准，强化 』．公共建筑节能运行管理，争取用３年左右完成覆盖不同气候区、不同类型公共建筑的能耗监测系统。 ：篁 加大节能改造力度 抑制能耗上涨势头 ：＃ 鉴于当前我国还存在大型公共建筑能耗高、增长势头猛、节能改造进展缓慢等突出问题，两部门明确，“十二五”期闯将 ：＃切实加大支持力度，积极推动重点用能建筑节能改造工作，有效改变公共建筑能耗较高的局面。 一方面实施重点城市公共建筑节能改造。两部门将启动一批公共建筑节能改造重点城市，到２０１５年，重点城市公共建筑单 ：：位面积能耗下降２０％以上，其中大型公共建筑单位建筑面积能耗下降３ｏ％以上。改造重点城市在批准后两年内应完成改造 畸．建筑面积不少于４００万平方米。对改造重点城市，财政将给予财政资金补助，补助标准原则上为每平方米２０元，并综合 ＝＃考虑节能改造工作量、改造内容及节能效果等因素确定。另一方面推动高校等重点公共建筑和本级办公建筑节能改造， ：＃明确高校建筑节能改造示范应不低于２Ｏ万平方米，单位面积能耗应下降２０％以上。 引导社会力量参与发展能效交易机制 公共建筑节能还须充分利用市场机制，形成推动、社会力量广泛参与的工作局面。为此，《通知》明确，要大力推进能 效交易、合同能源管理等节能机制创新。 根据《通知》，“十二五”期间，我国要积极发展能耗限额下的能效交易机制，各地应建立基于能耗限额的用能约束机制。 同时搭建公共建筑节能量交易平台，使公共建筑特别是重点用能建筑通过节能改造或购买节能量的方式实现能耗降低目 标，将能耗控制在限额内，从而激发节能改造需求，培育发展节能服务市场。 同时，各地要在公共建筑节能改造中大力推广运用合同能源管理的方式，要将重点城市节能改造补助与合同能源管理 宰机 制相结合，对投资回收期较长的基础改造及难以有效实现节能收益分享的领域，主要通过财政资金补助的方式推进改造 士工 作。在节能改造效果明显的领域，鼓励采用合同能源管理的方式进行节能改造。 ＋｝一书—＊—｛｛＿卜＊书＊｛ ｛｝＊＋｝｛｝＊＊＊＊＊＊—｛卜｛｝叫—＊＊ １０ ２０１ １．０６
