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          異型雙層金屬屋面系統在實際工程中的應用
          		
          
          
          
          
            
          
              
          
                來源:09年會論文集  作者:王生  日期:2009-4-14 　頁面功能  【字體：大 中 小】【打印】【關閉】【評論】
              
          
            
          		
          
          
          
          
            
          
          
          
          
            
          
              
          
                  
          摘要：本文主要介紹了杭州灣跨海大橋海中平臺改造幕墻工程中的異型雙層金屬屋面結構的造型特點、結構定位、功能原理、節點構造設計、防腐設計等。 
          　　
關健詞：異型雙層金屬屋面、結構定位、直立鎖邊防水系統、可調角度鋁單板面板系統。　
          　
          		
                
          
                
          
                  
          
	
          
		
          
			

		
          
	
          
	
          
　　4．金屬屋面系統面板節點的設計

          
　　根據業主和設計院的要求，金屬屋面系統的外裝飾面板既要有良好的防水、保溫性能，又要具有光滑平整的外觀。本工程的設計中獨創了雙層金屬屋面系統，即底層采用鋁鎂錳板直立鎖邊屋面系統，施工完成后再利用專用鋁合金夾具夾緊鋁鎂錳板咬合邊作為支座，安裝鋁單板面板，鋁單板面板采用開縫式構造，相鄰面板間縫隙不打密封膠，而采用鋁合金裝飾蓋進行遮擋。這樣利用直立鎖邊屋面系統的良好防水性能結合聚氨醋鋁板面板光滑平整的外觀，很好地解決了金屬屋面系統面板的設計(如圖4.1)。
          

          
　　4.1直立鎖邊屋面系統的設計
          　
　　直立鎖邊屋面系統面層整體構造如下:1mm厚鍍鋅鋁鎂錳合金板、80mm厚巖棉保溫層、PVC薄膜氣密層、50mm厚離心玻璃棉吸音層、0. 6mm厚鍍鋁鋅穿孔壓型底板(上襯無紡布)。支承結構為3. 0mm厚鍍鋅鋼襯擦支撐(間距不大于1000mm)、高強鋁合金支座(間隔約400mm分段布置)。(如圖4.2)
          

          
　　本工程直立鎖邊屋面系統的主要優點如下:
          
　　a.整體結構防水、排水功能，杜絕了由螺釘固定所造成的漏水隱患，且屋面板的板肋特別設計了反毛細凹槽，即在小肋的側部設置一個凹槽，使大肋與小肋之間存在一個空腔，減小了水的表面張力，從而阻止了毛細水向上運動滲人室內。(如圖4.3)
          

          
　　b..板塊一個方向通長安裝，無論建筑形狀如何，均能完全咬合接縫，在溫度變化時可以自由伸縮，避免溫度應力。
          
　　c.透氣性好，保持整體結構長期自然千燥，延長建筑使用壽命。本方案設計中板肋的搭接既可防止雨水和毛細水的浸入，又不妨礙空氣的自然流通，使屋面板底的空氣能夠流動，屋面系統就如同可以呼吸換氣一樣，不會將濕汽悶在板內。(如圖4.4)
          

　　4.2可調角度鋁單板面板系統的設計
          
　　金屬屋面系統的最外層面板選用3mm厚鋁單板。由于直立鎖邊屋面系統已具備了良好的防水、保溫性能，所以3mm厚鋁單板僅作為金屬屋面系統裝飾面板，滿足外表面平整光滑的需要。
          
　　金屬屋面系統宏偉壯觀的造型，最終需要通過最外層的鋁單板面板來拼接實現。根據設計院提供的建筑三維模型，經電腦建模放樣發現，鋁單板面層板塊與相鄰所有板塊間的夾角均不相同，普通的鋁板副框固定方式已無法滿足角度調整的需要。為此我方設計了可調角度鋁單板系統，較好地解決了這一問題。
          

          
　　可調角度鋁單板系統是對傳統的鋁板副框進行了改進設計，將鋁板副框的底端設計為圓柱形通長的槽，然后與頂端為圓柱形的鋁合金連接件插接配合后，可自由旋轉調整連接的角度。(如圖4.5)
          

          
　　可調角度鋁單板面板系統安裝時先將鋁合金專用夾具底座固定于直立鎖邊屋面系統的咬合邊上，然后將安裝好副框、鋁合金連接件、鋁合金連接角碼的鋁單板面板安裝于夾具底座上，此時可根據需要利用副框和連接角碼調整面板的角度和高低。調整好后擰緊螺栓安裝完畢。(如4.6)
          
　　4.3金屬屋面系統關鍵節點構件受力分析
          
    本工程位于大海之中，周邊無任何建筑圖4..6可調角度鋁單板系統節點詳圖〕
遮擋，經常受強風沖擊，根據設計院提供的風洞試驗報告，屋面局部最大負風壓標準值為wk=5. 55kN/m2，最大負風壓設計值為w=1.4 x 5. 55=7. 77kN/2，，本次設計中我方利用有限元分析軟件ANSYS對屋面系統的所有構件進行了計算分析，均滿足受力要求。現節選部分計算分析結果如下:
          
　　a鋁單板面板的計算分析
          
　　ｂ利用有限元分析軟件ANSYS建模對鋁單板面板計算分析結果如下:
          

          
　　c.鋁合金專用夾具底座的計算分析
          
　　利用有限元分析軟件ANSYS建模對鋁合金專用夾具底座計算分析結果如下:
          

          
　　5．金屬屋面系統的防腐設計

          
　　本工程常年接受海風的洗禮，空氣濕度大，含鹽度高，腐蝕性強，所以對金屬屋面系統的防腐設計需特別考慮。
          
　　5.1本工程中金屬屋面系統鋼結構的防腐處理
          
　　a.鋼構件表面采用噴砂(丸)除銹，除銹等級為5a2. 5級，除銹前后應仔細消除油
垢、毛刺、藥皮、飛濺物及氧化鐵皮等。
          
　　b.外表面處理均為噴鋁鋅一道，厚度不小于120um，環氧云鐵封閉漆一道，干膜厚度40um，外涂厚型非膨脹型防火涂料，防火涂料表面應抹平處理。室內表面噴鋁鋅一道，厚度不小于80um。，環氧云鐵封閉漆一道，干膜厚度40 um，外涂膨脹型防火涂料，最外層噴丙烯酸聚硅氧烷面漆，干膜厚度80 um。
          
　　5.2本工程中金屬屋面系統面板的防腐處理
          
　　a.直立鎖邊金屬屋面板采用超強抗腐蝕的鋁鎂錳合金基層，外覆經YEGAL工藝制成的鍍鋅層，鍍鋅表面在自然環境中生成一層薄而致密的堿式碳酸鋅膜，可阻止進一步氧化，具有較強的抗腐蝕性，即使碳酸鋅層被破壞，鋁合金基材本身具有極強的抗酸雨和耐鹽性條件的能力，具有極佳的耐久性。
          
　　b. 3mm厚鋁單板表面氟碳漆噴涂處理，三涂三烤，其平均膜厚應大于40um

          
　　6．結束語

          
　　本工程地處大海之中，造型宏偉壯觀，其外形是通過許多三維空間異型的幾何形狀拼接而成，給設計和施工造成了極大的難度。在本工程的設計中我方根據異型雙層金屬屋面的特點，綜合運用了多種最新的技術，并設計開發了可調角度鋁單板面板系統，很好地解決了各種疑難間題。目前，本工程的設計工作已全部完成，正處于緊張的施工工作中，相信不久的將來，一個建筑精品會屹立于美麗的杭州灣中，為人們的旅程增加一道亮麗的風景。
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