異型金屬板屋面和幕墻設計要點分析

高闖 王金剛

摘 要 本文針對異型金屬板屋面和幕墻設計要點，結合工程實例，從金屬屋面系統的構造、鋁鎂錳金屬屋面板的設計兩個方面分析了異性金屬板屋面的設計要點，并提出幕墻設計的要點。分析結果表明，在建筑工程造型愈發多元化的背景下，人們越來越追求建筑工程造型的美觀性，誕生了很多異型金屬建筑工程，屋面和幕墻設計是此類建筑工程設計的重中之重，充分把控設計要點，可提升異型工程設計品質，降低后期施工難度，值得高度重視。

關鍵詞 異型;金屬板;屋面;幕墻

引言

近年來，建筑工程的造型設計逐步向著多元化的方向發展，一些建筑師，在工程設計中，不再滿足中規中矩的建筑設計造型，很多異型建筑、富有視覺沖擊力的建筑出現在各大城市。相比于傳統建筑造型，異型建筑工程的結構更加復雜，屋面、幕墻設計難度更多，對設計人員的綜合技術水平有很高的要求，如何有效把控設計要點，是保證此種建筑工程設計品質的關鍵。基于此，開展異型金屬板屋面和幕墻設計要點分析就顯得尤為必要。

1 工程概述

某建筑工程，是一座集展覽、會議、康體文化等為一體的多功能綜合建筑。占地面積約2.6萬㎡，總建筑面積為2.8萬㎡，地上建筑面積是2.0萬㎡，地下建筑面積0.8萬㎡。

本工程外形酷似一個海綿，人像水一樣，被吸納到內部空間，屋頂設計靈感，是古典建筑出挑、平緩的大屋頂。屋面板為鋁鎂錳金屬屋面板，外部為幕墻結構。

2 異型金屬板屋面設計要點

2.1 異型金屬板屋面構造

從圖1的中可以看出，本工程屋面是一個不規則的四邊形，以第一道天溝為界，四周是長度超過12.5m的斜坡。出挑屋面最大懸挑距離為27m，工程主體結構為鋼結構網架支撐系統，異型金屬板屋面厚度為0.9mm，高直立鎖邊，屋面板為鋁鎂金屬板，最外層厚度為3.0mm鋁板。受到體型和功能的共同影響，無論是屋面設計，還是幕墻設計，難度都比較大，為保證設計效果，需要結合工程實際情況，才行使有效，并且適合本工程的結構和節點設計，保證工程項目能夠順利完成。本工程屋面系統結構設計時，采用了從下到上的設計思路。

在主體支撐鋼結構設計時，需要高度重視以下幾點：①檁托設計為可實現雙向調整的連接機構，檁條選擇了弧形方管，壓型鋼板的厚度控制在0.5mm左右。②無紡布選擇50mm厚吸音棉，為達到良好的防潮、降噪效果，表面鋪設一層聚乙烯材料。③鋁鎂錳金屬屋面的厚度為0.9mm，為典型的高直立鎖邊[1]。轉接件選擇了鋁合金材料制作而成的連接裝置，以保證連接效果。④面層鋁合金裝飾板的厚度控制在3.0mm左右，按照建筑工程的要求，在屋面板上進行氟碳噴涂。

由于本工程金屬屋面的支承結構分為三層，主體支撐異型鋼網架結構，并用在鋼檁條作為主結構的次龍骨。屋面異型金屬板鋪設在次龍骨之上，第三層支承結構為直立鎖邊金屬屋面板外部的鋁管檁條，也是本工程最外側的支撐結構。

2.2 鋁鎂錳金屬屋面板設計要點分析

防水是鋁鎂錳金屬屋面板設計的重中之重，其設計效果直接決定了整個工程的質量和使用性能，因此，在具體設計中必須高度重視。傳統壓型金屬板通過螺釘穿透來固定的，在釘孔位置為防止發生滲漏水，通過橡膠墊片密封處理。隨著工程使用年限的增加，橡膠墊片會發生不同程度的老化，降低密封效果，從而引發滲漏水問題。為解決此類問題，本工程在金屬屋面系統的外層，選擇了高直立鎖邊鋁鎂錳金屬面層作為防水板，同時在第二層用防水透氣膜進行防水，雙層防水保護，有效保證了屋面系統的防水性能。

3 幕墻設計要點分析

3.1 幕墻整體設計要點

幕墻是本工程的外圍護結構，其具有的功能包括：承受自重，也可以直接作用其上的地震作用和風荷載。但并分擔主體結構承受的地震或者荷載。因此，在幕墻整體設計中，要滿足以下要求：

必須具有一定的剛度、承載力、穩定性等。

幕墻構件和立柱、橫梁之間的連接構件，都需要能夠傳遞地質、風荷載。

每個幕墻連接部位結構的混凝土強度不能低于C25，以保證幕墻和主體結構連接的可靠性。

幕墻和錨固連接要保證可靠性，如果條件允許，可預留出一定的空間，以便確定承載力時進行實物試驗[2]。

3.2 幕墻結構設計要點

在幕墻結構設計時，必須具有足夠的適應能力和吸收位移的能力，以防止主體結構受到水平力時發生的位移，損壞幕墻構件。在幕墻結構和立柱之間要盡量預留出足夠的空間。

為提升幕墻結構的變形能力，需要在立柱上設置相應的活動接頭，通過這樣的方法，可保證立柱能夠進行上下活動。

上下柱接頭空隙不能低于15mm，降低后期施工誤差，并為立柱的溫度變形提供條件。

將立柱設計成軸心受拉構件，絞接節點懸掛在幕墻結構上端，下端設計成上下可變形的節點形式，以便降低立柱對結構安全造成的不利影響。

3.3 幕墻防雷系統設計要點

合理設計防雷系統，可有效減低雷擊造成的損失。在幕墻防雷系統設計中要嚴格遵循安全第一的原則，設計人員要具有一定的超前意識，以便設計出技術先進的幕墻防雷系統。同時還要充分利用工程項目的接閃器、引下線、接地裝置等，合理應用和布置這些防雷裝置，可將幕墻的豎向龍骨、橫向龍骨和工程防雷網相互結合，形成一張強大的防雷體系[3]。以便將強大的雷電快速導入地下，保護幕墻結構和工程內部，免遭雷電侵襲。本工程在防雷系統設計中，將幕墻頂部女兒墻的蓋板，設計成幕墻接閃器，接收的雷電流，可通過女兒墻中的防雷引下線、均壓環等，將其引到建筑工程防雷網體系中，大大提升了避雷效果。

4 結束語

綜上所述，本文結合工程實例，分析了異型金屬板屋面和幕墻設計要點，分析結果表明，在建筑事業不但發展的背景下，人們已經不再滿足于中規中矩的建筑工程，誕生了很多異型建筑，異型建筑屋面多為金屬板和幕墻，加強屋面和目前設計要點的分析，有利于提升設計品質，保證建設質量。

參考文獻

[1] 曾香華.強臺風地區大跨度倉儲結構優化設計方案[J].水運工程，2019，（9）：222-226.

[2] 徐悅，毛小勇.單層金屬屋面光伏系統鋁合金支架的抗風性能研究[J].江蘇建筑，2019，（4）：29-32.

[3] 馮遠，向新岸，董石麟，等.雅安天全體育館金屬屋面索穹頂設計研究[J].空間結構，2019，（1）：3-13.