金属屋面连接性能测试研究

金属屋面连接性能测试研究

郭运龙,梁政

中建新疆建工（集团）有限公司 新疆 乌鲁木齐830000

摘要：金属屋面的侧向连接构造形式大多呈现咬合型的直立锁缝式特点，本篇文章重点分析了现代化建筑常用的金属屋面连接形式，分析其结构特点，分析直立锁缝屋面性能测试研究，为后续金属屋面的发展推广提供参考。

关键词：金属屋面；连接性能；测试

引言

随着科学技术水平的不断提高和建筑施工技术的不断进步，钢结构在房屋建筑中使用范围越来越广泛，距今为止钢结构发展历史可达30年，房屋建筑中大量使用的金属维护系统也在21世纪初期逐渐投入使用，这些金属结构的出现为提升建筑建设质量和安全性带来一定帮助，但是随着一些大型标志工程由于金属结构抗风能力不足而导致的意外事故发生，也让人们意识到了目前我国金属屋面设计仍然存在不足，包括设备产品层次不齐，缺乏统一标准等等不良因素，目前建设中常用的金属屋面按照术规范可以划分为搭接型、扣合型与咬合型三种。本篇文章结合金属屋面特征，了解结构性能，为后续发展提供参考。

1金属屋面连接构造的特征

1.1搭接型

搭接型屋面板在房屋建筑中使用还是比较广泛的，主要是指半路螺钉可以直接穿透板面与结构相连接的形式，这种受力形式传递非常明确，并且可以根据材料性质和刚设计规范进行理论值计算，整个过程受力鲜明，属于传统意义上的打钉板，结构并不复杂，常规建筑中应用较多。但是搭接型屋面板是存在一定问题的，例如变形严重，应力集中，耐久性差等，所以一般不用于高级建筑屋面，大型建筑中使用也比较少。

1.2扣合型

扣合型屋面板属于暗扣形式的了解方式，并非钉子直接穿过，而是屋面结构的波峰位置有暗扣组成，通过支架的形式和结构构件相连，是传统屋面结构形式的一种突破，避免了由于螺钉直接穿透而带来的应力集中和变形问题，所以在一定阶段内在房屋建设过程中应用非常广泛。而且扣合型面板安装前后不会出现大的变形情况，载荷传递方式明了简单，但是屋面板长期伸缩时会导致连接位置的摩擦，也在一定程度上造成结构抗风能力弱，出现变形。

所以在扣合型屋面板设计过程中要求工作人员关注接口位置的抗变形能力，提升防风能力。具体来说，可以通过设计计算确定波峰位置和扣合处的变形预估，选择合适的屋面板强度，硬度，降低由于设备磨损造成的接口断裂、脱扣问题。实际生产过程中，在不影响计质量的前提下为了降低成本，会选用厚度在0.5mm左右的板面，材料的屈服强度至少要达到550MPa。

1.3咬合型

咬合型面板在现代化建筑应用中应用非常广泛，术人员将其分为公共建筑上应用的一缕材料为基础的调和型屋面板和工业建筑中常用的镀锌，镀铝咬合型面板两种。从实际生产当中看，业建筑中所使用的咬合型屋面板整体使用范围更广泛，使用频率更高，也是现阶段金属型屋面板的发展主流，属于直立锁缝屋面板类型，当然两种面板在实际生产应用中均体现了重要作用，为了更好区分，便于表达，将其成为一类和二类锁缝屋面板。

2直立锁缝屋面性能测试研究

2.1一类锁缝屋面板

一类锁缝屋面板在房屋建设工程中应用还是比较广泛的，目前在我国并没有统一的钢结构建设标准，所以是按照美国MBMA钢结构手册进行此类面板定义的，属于建筑板类型。这种一类所放屋面板包括圆弧型公母边搭接，主要是用于较为复杂的公共建筑类型，在建设当中需要形成平板或者不同半径的正弧板、反弧板类型，所以对设计标准和施工技术提出的要求还是比较高的。尤其是在施工工艺方面，必须确保各个接触波峰位置具有较强的适应能力，多向塑性变形能力优秀的波峰才能用于不同建筑需求当中，所以实际建设当中使用铝材料作为基础材料建设类型是非常常见的，一般强度是比较低的，缺乏强度仅达到200MPa左右，圆形的锁缝构造类型也是常见选择。进行性能测试也是优先考虑要和力和连接构造性能，由于一类锁缝屋面板其根本上仍然是扣合型的面板，所以性能检测主要考虑到塑性变形能力和角度问题。面板是以机械卡扣的方式相互连接的，所以圆形的所缝与铝合金支架之间是存在相对滑移关系的，能够更好地释放热胀冷缩的能量，避免变形过大，这一点在性能测试中也体现得比较明显。但是需要注意的是在性能测试中发现，如果一味增加雾面版材料厚度，反而会造成负面作用影响咬合力。虽然这种类型的面板在实际应用中体现了重要作用，但是由于其材料加工强度和现代化工艺是存在冲突的，所以目前产品质量良莠不齐，部分生产厂家甚至没有系统的产品研发和测试工作，导致最终购入的材料面板不符合工程建设标准，严重威胁施工安全。另外一方面来看，一些生产厂家直接使用固定模板缺乏相关设计和安装标准，在性能测试中体现了较差，性能不符合国家应用标准。一类锁缝屋面板最早是在欧洲地区使用的，但是相对中国的地理环境来讲，欧洲的气候条件单一，出现破坏性气象灾害的情况也非常少，所以对屋面系统的防风防水性能要求是相对较低，而国内地域辽阔，气候环境特殊，对屋面板的抗风性能要求还是比较高的，所以在性能测试中要高度重视材料的抗风性能。术研究人员通过大量的防风测试实验证实一类锁缝面板结构的形式在防风防水方面是存在一定缺陷，如果想在实际应用中体现较好的防风效果，需要增加抗风夹，目前很少有可以不通过抗风加获得抗风揭认证测试通过标准的屋面版类型，通过性能测试实验也发现，只有做好定期维护，才能减少塑性变形带来的疲劳效应，延长设备使用寿命。

2．2二类锁缝屋面板

二类锁缝屋面板最早起源于美国，也被称为360度锁缝板，按照MBMA钢结构手册，它属于人结构板范畴，相对普通结构具有更加优越的防风防水性能，但是在弯弧加工中几乎不使用，反而是在平面屋顶中应用比较广泛，所以在工业建筑中应用更多。那么做好这类面板的性能测试研究也需要考虑到接口位置的接缝特征，首先，此类接缝面板所使用的材料强度为350MPa，厚度为0.6mm左右的镀锌或者镀铝锌钢板，材料强度，硬度相对较好。参考下图1发现，上世纪60年代末，美国推出二类锁缝板后，经过不断的发展研究性能已经有了很大突破。

图1直立锁缝屋面板及其滑动支座的演进

具体来讲，通过上图所体现的面板结构也能发现新一代的面板相对前两代面板来讲，结构更加复杂，锁缝的角度也更加明显，可以达到540°，这很明显相对于传统结构面板所说能力更强，防风防水能力也更加优秀，这一点在抗风实验中也体现了较好的检测结果。相对同等宽度的面板来讲，新型面板可以承受FMl—120级别的风，而且不需要其余抗风结构，整个性能是比较优越的，对后续的可持续发展体现了重要作用。

结束语

综上所述，随着科学技术的不断进步和建筑工程的迅速发展，金属屋面的使用范围在不断扩大，使用频率逐步提高，金属屋面的连接性能也受到施工团队及客户的高度关注，常见的金属屋面板类型多样，本篇文章主要分析搭接型、扣合型与咬合型三种，同时分析了直立锁缝屋面性能测试研究，了解各种不同类型金属屋面板的构造形式和性能测试重点，为后续发展提供参考。

参考文献：

[1]韩智勇,邱铭,王洪涛,等.金属屋面物理力学性能的测试[J].工程质量A版,2008(10):14-18.DOI:10.3969/j.issn.1671-3702.2008.10.005.

[2]韩智勇,邱铭,王洪涛,等.金属屋面物理力学性能的测试[C].//2008年工程质量检测与监测技术研讨会论文集.2008:14-18.

[3]苏军.直立锁边金属屋面系统施工技术[J].山西建筑,2013,39(11)