直立锁边屋面设计方案.docx
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直立锁边屋面设计方案
直立锁边屋面设计方案
设计单位：
阿拉善金圳电力勘测设计公司
监理单位：
内蒙古康远工程建设监理有限责任公司
一、概述
直立锁边屋面系统是以点支撑咬合式屋面理论为基础,设计主要针对大跨度自支承式密合屋面安装体系,每个屋面单元使用耐候性金属（如:
铝镁锰合金板）压制成形。
屋面板块的连接方式是采用其特有的铝合金固定支座，板块与板块的直立锁边咬合形成密合的连接，在屋面上看不见任何穿孔，因为支承的方式是隐藏在面板之下的。
这种板块的咬合过程无须人力，完全由机械自动完成，而咬合边与支座形成的连接方式可解决因热胀冷缩所产生的板块应力，该优势反映在可制作纵向超长尺寸的板块而不因应力影响变形。
同时本屋面系统完整齐全的附件供应可满足各种建筑形式的要求。
根据设计风格的不同，直立锁边金属屋面系统以其选用材料独有的特性，能很好地满足不同屋面造型的需求。
如：
弧形、球形、曲面、扇形等。
本方案以典型的屋面系统为例主要从屋面构造、材料性能、防水、抗风、抗变形、保温、隔音、排水、防雷、防火等方面进行深化设计的说明，以保证技术要求和使用功能。
1、屋面构造说明
系统构造图:
下面是整个金属屋面构造的安装顺序：
特盾直立锁边屋面设计方案说明
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①安装次檩
②安装穿孔彩钢板
③安装衬檩支撑
特盾直立锁边屋面设计方案说明
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④安装衬檩
⑤安装吸音玻璃棉
⑥安装铝合支座
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⑦安装保温玻璃棉
⑧安装铝合金屋面板
2、材料主要性能指标
项目技术指标备注
铝合金化学成份铝镁锰合金
铝合合金牌号3004
密度2700kg/m3
设计屈服强度185Mpa
抗拉强度220Mpa
特盾直立锁边屋面设计方案说明
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弹性模量70000N/mm2
延伸率3.0%
热膨胀系数24cm/（cm.K.10e6）
热传导率293~364W（m.K）
电传导率41~52m/（Ω.mm2）
熔点660℃
3、防水性能
防水性能是屋面系统最基本也是最重要的功能，它的好坏直接影响到工程形象和声誉，本方
案采取如下措施来确保铝合金屋面系统的防水性能。
3.1、材质
屋面材料的腐蚀是导致金属屋面渗漏的一个重要原因，同时也是影响屋面美观和耐久性的重
要因素。
鉴于铝合金屋面工程的重要性，本方案铝合金屋面采用知名企业生产的铝镁锰合金材料，
以确保屋面板的抗腐蚀性能，并从产品质量和供货周期上得到有力的保障。
本方案选用3004牌号铝镁锰合金卷材制作屋面板，该产品除具有重量轻（仅为钢材的1/3）、
强度高的优点，更具有比普通铝合金更好的防腐性和耐久性。
因此特别适合本地的大气环境，采
用3004铝镁锰合金制作的屋面板在正常环境下的使用寿命超过40年。
3．2、固定方式
本方案的铝合金屋面系统采用先的进直立锁边固定方式，从根本上杜绝了传统螺钉穿透固定
方式带来的漏水隐患。
直立锁边屋面板的固定，首先是将铝合金固定座用不锈钢螺钉固定于镀锌
檩条，再将屋面板扣在铝合金固定座的梅花头上，最后用电动锁边机将屋面板的搭接边咬合在一
起。
由于采用了直立锁边的固定方式，屋面没有螺钉露。
整个屋面不但美观、整洁，而且杜绝了
成千上万个螺钉孔造成的漏水隐患。
另外该屋系统可配合独有的铝合金或不锈钢配件，使得客户
可以方便地在屋面板设置太阳能收集器、安全走道、安全缆绳、广告牌、装饰灯、避雷带、装饰
板等多种设施而无需用穿透屋面板，因而不会留下任何漏水隐患。
3．3、生产方式
本方案选用的直立锁边屋面板可采用现场压型生产方式,其生产设备仅为一个约10米长集装
箱,所能够非常方便灵活地搬运和移动,并在工地现场根据工程的实际的实际需要生产任意长度米
的屋面板,不受运输条件限制,使得屋面板在纵向没有搭接,从而减少了漏水机会,提高屋面的整体
性和美观性.
3．4、板型
本工程采用的是直立锁边屋面板型，板肋直立，使得其排水断面几乎不受板肋影响，所
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以有效排水截面较普通板型更大，加之板肋较高（65mm），更能保证屋面板在坡度平缓情况
下的防水性能，同时对双向弯曲的屋面适应性更强。
直立锁边板型排水截面
普通板型排水截面
3．5连接构造设计
3．5、⑴铝合金屋面板与固定座的连接采用的是直立锁边的固定方式，屋面板不需要螺
钉连接，也产需要用打胶的方式来防水，用直立锁边的连接方式就可以防备由于螺钉和打胶
防水的方式所带来的漏水隐患，具体的连接方式见下图：
3．5、⑵铝合金固定座与屋面檩条是用不锈钢螺钉进行连接。
因为固定座是铝合金的，如果使用普通的碳钢自攻螺钉连接，容易产生电化学反应。
重
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要的是，屋面板所受的力都要通过固定座传递给螺钉，螺钉再传递给次檩条。
所以螺钉在整
个屋面系统中起着重要的传力作用，需要承受很大的荷载。
所以，采用不锈钢螺钉是最好的
选择。
铝合金固定座
3．6节点设计
本方案对各个节点的处理充分考虑施工中可能出现的各种不利因素，通过构造上的合理
性化解危险因素，提高防水抗渗性能。
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3．6．1屋脊
通常屋面板厂家在处理屋脊节点时，只有将屋脊盖板泛水通过自攻螺钉与屋面板板肋连
接，再将屋脊盖板边缘剪口下弯封住波谷空隙，这种处理办法由于螺钉直接穿透屋脊板及屋
面板，一旦钉孔出现密封不严，雨水就会从钉孔漏进室内。
本方案则选用与板型相吻合的铝合金密封件与屋面板板肋用防水铆钉连接固定，并在密封件后塞
入与板型一致的屋脊泡沫密封条，然后将屋脊盖板与密封件用铆钉在中间固定，这样即使外露的
铆钉漏水，雨水也是滴在屋面板上而不是室内，而且密封件及密封条均是工厂预制的定型产品，
外观效果主密封效果也远强于现场将泛水剪口下弯的方式。
屋脊安装工艺
3．6．2檐口
对于任何形状的金属压型板来说，在檐口板肋下不可避免地会出缝隙，本方案在屋面板
檐口端部设通长铝合金滴水片，一方面可增强板端波谷的整体刚度，另一方面形成檐口滴水，
使屋面雨水顺其滴入室内。
在滴水片与屋面板之间，塞入与屋面板板型一致的泡沫密封条，
使板肋形成的缝隙能够被完全密封，防止因风吹灌入雨水。
3．7细水措施
水在重力作用下总是向下运动的，但是在某些特殊情况下也有例外。
在两个物体之间，
如果物体表面的空隙较小，则水的表面张力大于重力，水在张力的作用下会向上运动，这就
是通常据说的毛细现象。
为防止雨水被风吹入横向搭接缝后在两块板之间形成毛细作用，屋
面板的板肋已设计了反毛凹槽，即在小肋的侧部设置一个凹槽，使大肋与小肋之间存在一个
空腔，减小了水的表面张力，从而阻止了毛细水向上运动渗入室内。
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3．8屋面系统透气性能
我们知道，空气中是含有水份的，水份的含量即温度在一年四季甚至每天都在变化，有
时高有时低，这些水份都是以汽态方式存在，但高湿度的空气在遇到冷的界面时，空气中的
水份就会由气态变为液态，形成冷凝水。
屋面板上下的空气交换有助于使屋面板上下的空气
湿度保持一致，避免一侧有湿度过高在遇温度突变时产生冷凝现象，尤其是要防止屋面板底
的湿度太高。
有时在翻开一些压型钢板屋面时，会发现板的表面没有被锈蚀，但板底已锈迹
斑斑，这就是由于在板底的湿汽太多又排不出去加速了板的氧化。
本方案采用的板型，其板肋的搭接既可防止雨水和毛细水浸入，但又能不妨碍空气的自
然流通，使屋面板底的空气能够流动，屋面系统就如同可以呼吸换气一样，不会将湿汽闷在
板内。
4、抗风性能
金属屋面重量较轻，因此对屋面系统的抗风性能也提出了很高要求，本方案从以下几方
面采取措施以确保铝合金的安全。
4．1固定方式
作为传统的压型金属板屋面来说，其落后的固定方式决定了其抗风性能的不足，比如采
用螺钉穿透式固定的屋面板，螺钉帽与屋面板的接触面积较小，在遭遇大风时，由于反复承
受正负风压，屋面板在钉孔处产生应力集中导致撕裂，虽然螺钉仍然留在檩条上，但屋面板
却已被吹飞。
本方案采用的屋面系统在固定方式上有根本的不同，其采用铸压铝合金固定座
与檩条固定，再将屋面板卡在固定座的梅花头上，然后用电动锁边机将板肋锁在固定座上，
这种固定方式不需穿透板面，因而屋面板没有任何损伤，当然也就不会产生应力集中问题，
本方案采用直立锁铝合金屋面系统，曾在国内权威检测机构进行过抗风试验，在7.0Kpa的
反复受荷试验中，试件（包括屋面板、固定麻座、螺钉）无损坏，证明了这一屋面板系统抗
风性能的优越。
4．2计算参数
压型铝板属于板状受力构件，其破坏状态受多种因素影响，除强度、刚度外，其稳定性
和连接可靠性也极为关键，因此其截面参数根本无法用纯理论计算获得。
正规生产厂家都会
投入大量财力物力，对其生产板型的各种规格进行无数次不同跨度的受荷试验，再将试验数
据进行统计分析，从而得出符合实际受力模式的截面参数作为设计计算依据，并且所有试验
及数据均呈权威机构认证批准。
本方案所选用的直立锁铝合金屋面系统已有40年的应用历史，该系统每5年就接受一
次权威科研机构的严格认证，认证报告中对屋面板板型、厚度规格、所用材质（铝合金牌号、
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格进行无数次不同跨度的受荷试验，再将试验数据进行统计分析，从而得出符合实际受力模
式的截面参数作为设计计算依据，并且所有试验及数据均呈权威机构认证批准。
本方案所选用的直立锁铝合金屋面系统已有40年的应用历史，该系统每5年就接受一
次权威科研机构的严格认证，认证报告中对屋面板板型、厚度规格、所用材质（铝合金牌号、
状态）设计强度等均有严格的定义，在此基础上规定各型号屋面板分别在承受正压和负压时
的截面参数，因此其计算参数具有足够的安全性和可靠性。
4．3配件选用
为保证屋面系统的安全性，本方案在配件的选择上特别是受力构件的选择上精益求精。
铝合金固定座，本方案严格遵守英国BBA认证系统，采用6061牌号T6铝合金挤材，设计
强度达220Mpa，能够满足受力计算需要。
固定座的固定螺钉选用进口304不锈钢螺钉，可
以避免因为日久天长产生腐蚀导致连接失效而威胁屋面系统的安全。
此外，系统中使用的自
攻螺钉均属同类产品中的优质品牌，具有很高的可靠性。
5、屋盖变形性能
金属建材在大温差情况下的热胀冷缩是不可避免的客观规律，本屋面系统总结多年来的使
用经验，铝合金屋面板采用直立锁边固定方式，铝合金固定座仅限制屋面板在板宽方向和上下方
向的移动，并不限制屋面板沿板长方向的自由度，因此屋面板在温度变化时能够在固定座上自由
滑动伸缩，不会产生温度应力，这样便有效解决了其他板型难以克服的温度变形影响，使巨大的
温度应力通过适当的涨缩得以舒缓，而不会将板块挤压变形或拉裂；保证整体系统在长达5０年
的使用过程中安全地工作。
6、保温性能
本方案采用知名品牌的玻璃纤维棉作为保温材料，下附单层铝箔防潮层。
该玻璃纤维棉是采
用独有专利离心法技术，将熔融玻璃纤维化并加以热固性树脂为主的环保型配方粘合剂加工而成
的制品，其纤维细而长且不含渣球，因而导热系统低，保温效果好，对人皮肤刺激小，耐久性、
抗震性、增水性均较好，重量轻且毡状供应，方便运输及安装，根据国家标准，该产品属A级不
燃性材料。
本方案采用16kg/m3玻璃纤维保温棉，导热系数为0.39W/MOC,保温棉厚度取100MM,24
㎏/m3玻璃纤维吸音棉,吸音棉厚度30MM,复合屋面系统的热阻值大于3.4.可以满足热带地区温热
气候的保温隔热要求
由于金属之间的导热率较高,本方案在铝合金固定座下设塑料隔热垫,使铝合金固定座与檩条
之间的热传导被隔断,杜绝了屋面冷桥效应的产生,避免冷凝现象的出现.
7、隔音吸声性能
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本方案屋面系统采取了隔音降噪措施，以期在建筑物使用过程中室内声学环境达到设计指
标。
本方案屋面由底层彩钢压型板、吸音棉、保温棉和铝合金屋面板组成。
整个系统能达到比较
好的隔声性能，经过专用计算软件计算，本方案屋面板系统在500HZ的隔音指标为35dB，可以
满足本工程使用功能的要求。
8、排水设计
屋面板排水是依靠板肋阻水，使其不能从两块屋面板之间的搭接边渗入室内，并顺纵向坡度
流入天沟，由于本方案采用的屋面板板肋较高，且为直立，所以有更好的排水截面，雨水不会超
过这个截面的。
9、防雷设计
根据国家《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）第4.1.4条的规定，除第一类防雷建筑
物外，金属屋面的建筑物宜利利用其屋面作为闪接器，但应符合下列要求：
a、金属板之间采用搭接时，其搭接长度不应小于100mm；
b、金属板下面无易燃物品时，其厚度不应小于0.5mm；
c、金属板下面有易燃物品时，其厚度，钢板不应小于4mm，铜板不应小于5mm，铝板
不应小于7mm；
d、金属板无绝缘被覆盖。
本方案所选用的屋面板为铝合金屋面板，整个屋面无搭接，完全满足上述条件，因此可
将屋面板作为接闪器，通过固定网格交叉点设置引下线，将电流引至屋面板下的檩条，通过
屋面檩条与整个结构形成一个避雷体系。
本方案无需另设避雷带和避雷针，从而使屋面整洁
美观，并可节省一定投资。
10、设计防火
作为大型的公共建筑，屋面材料的防火性能也非常生要，因为它关系到大众的人身安全
和社会影响，所以不容许在消防方面出现任何不安全的因素。
本方案所采用的铝合金屋面板，底屋板、镀锌钢檩头、玻璃纤维保温棉、吸音棉以及螺
钉、铝合金配件等等，均为不燃材料，在出现火灾等意外情况时，屋面系统不会发生燃烧，
也不会产生有毒气体，所以该屋面系统在防火方面是安全可靠的。
铝合金屋面板经BBA认
证为AA级材料，火焰在其表面不燃烧不蔓延。
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