摘要：本文系統(tǒng)介紹了“外掛鈦復(fù)合裝飾板的無(wú)穿透金屬防水屋面體系”的組成和功能設(shè)計(jì)，并且列舉了根據(jù)國(guó)家大劇院和杭州大劇院工程進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)推廣該體系提供了科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：鈦復(fù)合板、防水板、直立鎖邊
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展，人們對(duì)建筑物功能要求的日益提高，近年研發(fā)成功了一種新型的“外掛鈦復(fù)合裝飾板的無(wú)穿透金屬防水屋面體系”，它具有優(yōu)良的防水、保溫、隔熱、隔聲、吸音、避雷功能及高品質(zhì)的裝飾效果，為建筑師開拓了更廣闊的創(chuàng)作空間。
在杭州大劇院屋面工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，依托了清華大學(xué)等單位的實(shí)驗(yàn)技術(shù)力量，我們可以舉中國(guó)國(guó)家大劇院為實(shí)例，從以下幾個(gè)方面對(duì)該體系進(jìn)行研究。
1．技術(shù)性能研究
1．1適應(yīng)復(fù)雜的形體
我們采用弧形扇狀鋁鎂錳合金直立鎖邊防水板，板寬沿長(zhǎng)度方向漸變，象“桔子皮”那樣光滑地在每一榀結(jié)構(gòu)單元里均勻漸變，以適應(yīng)橢球水平周長(zhǎng)的變化。防水板隨球面形體自然銜接，作為良好的曲面平臺(tái)，給上部的鈦板布局提供了幾何基礎(chǔ)。
1．2固定方式和步驟
1．2．1將鑄壓鋁合金固定座與固定在與主體結(jié)構(gòu)相連接的檁條上。
1．2．2再將扇形鋁鎂錳防水板的直立小肋扣在帶有梅花頭的鋁合金固定座上，并被相鄰板的大肋蓋住。（見圖1）
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1．2．3最后，將扣在同一個(gè)固定座上的直立大小肋用鎖邊機(jī)鎖緊。這就是先進(jìn)的直立鎖邊固定方式（見圖2）。在結(jié)構(gòu)上按一定的間距布置固定座，便于擬合出光滑流暢的防水曲面(見圖3)。與傳統(tǒng)方法相比，這種固定方式的巨大優(yōu)勢(shì)在于防水板面不被穿透，從構(gòu)造上杜絕了滲漏的可能性，解決了長(zhǎng)期困擾著傳統(tǒng)金屬屋面易滲漏的難題。
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另外，系統(tǒng)中鋁板直立弧肋設(shè)有通長(zhǎng)等壓槽可保持與外界等壓，并避免發(fā)生虹吸現(xiàn)象。直立肋搭接面的縫隙可形成排出保溫層水汽的通道，保持內(nèi)部干燥，避免因保溫棉內(nèi)水汽凝聚而降低保溫隔熱效果（見圖4）。鋁合金板具有很好的延性，能調(diào)整少量施工誤差，可操作性強(qiáng)。
1．3抗風(fēng)性能
鈦金屬?gòu)?fù)合裝飾板系統(tǒng)所承受的荷載通過(guò)受力桿件，全部傳至防水板系統(tǒng)上。由于其特殊的固定方式，避免了在反復(fù)受正負(fù)風(fēng)壓作用下，用傳統(tǒng)螺釘固定方式，在釘孔處產(chǎn)生應(yīng)力集中和疲勞破壞。
1．4調(diào)整溫度變形及防腐
由于保溫層通常設(shè)在防水板的內(nèi)側(cè)，所以大面積金屬屋面防水板都存在著嚴(yán)重的溫度變形問(wèn)題，如不合理的釋放這部分變形，則易產(chǎn)生噪音，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生防水板局部折屈、隆起，或因連接處應(yīng)力集中板面被撕裂。具有小波形的防水板可以調(diào)節(jié)因溫度變化產(chǎn)生的沿板寬方向的變形，而本系統(tǒng)采用的固定座特殊的構(gòu)造設(shè)計(jì)能保證防水板沿板長(zhǎng)方稍移動(dòng)，這樣，就釋放了因溫度或裝配誤差產(chǎn)生的不利初始應(yīng)力。
鋁鎂錳合金防水板的基材具有極強(qiáng)的抗腐蝕能力，特別是在酸性環(huán)境下，其防腐性能大大優(yōu)于鋼板和普通鋁合金板。本屋面防水系統(tǒng)從板材到螺釘、檁條均有良好的防腐能力，從而保證了整個(gè)屋面系統(tǒng)的使用壽命，不會(huì)受某一薄弱環(huán)節(jié)而受到影響。大量國(guó)外工程實(shí)踐表明，這種防水板在常態(tài)下使用壽命不小于40年。
1．5外掛鈦金屬?gòu)?fù)合裝飾板及其連接
1．5．1材料的選取
鈦為輕質(zhì)高強(qiáng)材料，它具有穩(wěn)定的力學(xué)、化學(xué)和物理性能，表面特有的富有質(zhì)感的金屬光澤，被建筑師認(rèn)定為理想的高品位的外裝材料，但由于價(jià)格太昂貴，令人望而卻步。通過(guò)研發(fā)成功的鈦金屬?gòu)?fù)合板大幅度下降了價(jià)格，成為性價(jià)比甚優(yōu)的、可以大面積使用于建筑的優(yōu)質(zhì)外裝飾板。
1．5．2連接體系的功能及構(gòu)造
傳統(tǒng)的做法是從主結(jié)構(gòu)伸出構(gòu)件固定裝飾板，但這樣必然破壞了防水層，就形成向室內(nèi)滲漏的可能。因此，設(shè)計(jì)時(shí)除考慮構(gòu)件能滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求外，還重點(diǎn)考核系統(tǒng)在動(dòng)載下耐疲勞，不會(huì)帶動(dòng)防水板肋較大變形而產(chǎn)生滲漏。
在施工和使用的過(guò)程中，自重、風(fēng)、雪、檢修和清洗等荷載反復(fù)作用于鈦金屬?gòu)?fù)合板表面，為此我們特別設(shè)計(jì)了可調(diào)的鈦板支承體系。具體連接方式為：首先將套管套入檁條（鋁管），再將鈦板通過(guò)鋁角碼固定在套管上，最后將檁條與已緊固在直立鎖邊防水板上的夾橋相連，這樣鈦板就被牢牢地固定住，并且根據(jù)需要，能將鈦板裝飾面調(diào)整擬合成建筑師設(shè)計(jì)的光滑的橢球曲面。
1．6保溫隔熱設(shè)計(jì)
鈦板面反射了部分熱，減少了導(dǎo)入的輻射熱量。而鈦板又是良好的導(dǎo)熱材料，能與大氣快速地進(jìn)行熱交換，避免夏季輻射熱量的集聚而導(dǎo)致系統(tǒng)表面溫度驟然提升。此外，在鈦板和防水板間300mm厚的架空層能夠沿殼形屋面形成環(huán)流，使防水板表面溫度保持相對(duì)恒定。防水板下滿鋪100mm厚的容重為16kg/m3的長(zhǎng)纖維玻璃棉，（其傳熱系數(shù)U=0.4W/m2K）。固定座下的改性橡膠墊層隔斷了金屬連接件的傳熱通路，能有效達(dá)到斷冷橋的目的，減小室內(nèi)熱量流失，避免內(nèi)側(cè)產(chǎn)生凝結(jié)。
1．7防雷設(shè)計(jì)
防雷設(shè)計(jì)主要是根據(jù)閃電理論及防雷的六大因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須考慮到防雷效果，對(duì)建筑物內(nèi)部設(shè)備的保護(hù)，以及施工實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。
傳統(tǒng)建筑物的避雷方式是采用富蘭克林常規(guī)避雷導(dǎo)體或避雷地結(jié)合避雷網(wǎng)，但是金屬屋
