异型金属板屋面和幕墙设计要点分析

高闯 王金刚

摘 要 本文针对异型金属板屋面和幕墙设计要点，结合工程实例，从金属屋面系统的构造、铝镁锰金属屋面板的设计两个方面分析了异性金属板屋面的设计要点，并提出幕墙设计的要点。分析结果表明，在建筑工程造型愈发多元化的背景下，人们越来越追求建筑工程造型的美观性，诞生了很多异型金属建筑工程，屋面和幕墙设计是此类建筑工程设计的重中之重，充分把控设计要点，可提升异型工程设计品质，降低后期施工难度，值得高度重视。

关键词 异型;金属板;屋面;幕墙

引言

近年来，建筑工程的造型设计逐步向着多元化的方向发展，一些建筑师，在工程设计中，不再满足中规中矩的建筑设计造型，很多异型建筑、富有视觉冲击力的建筑出现在各大城市。相比于传统建筑造型，异型建筑工程的结构更加复杂，屋面、幕墙设计难度更多，对设计人员的综合技术水平有很高的要求，如何有效把控设计要点，是保证此种建筑工程设计品质的关键。基于此，开展异型金属板屋面和幕墙设计要点分析就显得尤为必要。

1 工程概述

某建筑工程，是一座集展览、会议、康体文化等为一体的多功能综合建筑。占地面积约2.6万㎡，总建筑面积为2.8万㎡，地上建筑面积是2.0万㎡，地下建筑面积0.8万㎡。

本工程外形酷似一个海绵，人像水一样，被吸纳到内部空间，屋顶设计灵感，是古典建筑出挑、平缓的大屋顶。屋面板为铝镁锰金属屋面板，外部为幕墙结构。

2 异型金属板屋面设计要点

2.1 异型金属板屋面构造

从图1的中可以看出，本工程屋面是一个不规则的四边形，以第一道天沟为界，四周是长度超过12.5m的斜坡。出挑屋面最大悬挑距离为27m，工程主体结构为钢结构网架支撑系统，异型金属板屋面厚度为0.9mm，高直立锁边，屋面板为铝镁金属板，最外层厚度为3.0mm铝板。受到体型和功能的共同影响，无论是屋面设计，还是幕墙设计，难度都比较大，为保证设计效果，需要结合工程实际情况，才行使有效，并且适合本工程的结构和节点设计，保证工程项目能够顺利完成。本工程屋面系统结构设计时，采用了从下到上的设计思路。

在主体支撑钢结构设计时，需要高度重视以下几点：①檩托设计为可实现双向调整的连接机构，檩条选择了弧形方管，压型钢板的厚度控制在0.5mm左右。②无纺布选择50mm厚吸音棉，为达到良好的防潮、降噪效果，表面铺设一层聚乙烯材料。③铝镁锰金属屋面的厚度为0.9mm，为典型的高直立锁边[1]。转接件选择了铝合金材料制作而成的连接装置，以保证连接效果。④面层铝合金装饰板的厚度控制在3.0mm左右，按照建筑工程的要求，在屋面板上进行氟碳喷涂。

由于本工程金属屋面的支承结构分为三层，主体支撑异型钢网架结构，并用在钢檩条作为主结构的次龙骨。屋面异型金属板铺设在次龙骨之上，第三层支承结构为直立锁边金属屋面板外部的铝管檩条，也是本工程最外侧的支撑结构。

2.2 铝镁锰金属屋面板设计要点分析

防水是铝镁锰金属屋面板设计的重中之重，其设计效果直接决定了整个工程的质量和使用性能，因此，在具体设计中必须高度重视。传统压型金属板通过螺钉穿透来固定的，在钉孔位置为防止发生渗漏水，通过橡胶垫片密封处理。随着工程使用年限的增加，橡胶垫片会发生不同程度的老化，降低密封效果，从而引发渗漏水问题。为解决此类问题，本工程在金属屋面系统的外层，选择了高直立锁边铝镁锰金属面层作为防水板，同时在第二层用防水透气膜进行防水，双层防水保护，有效保证了屋面系统的防水性能。

3 幕墙设计要点分析

3.1 幕墙整体设计要点

幕墙是本工程的外围护结构，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风荷载。但并分担主体结构承受的地震或者荷载。因此，在幕墙整体设计中，要满足以下要求：

必须具有一定的刚度、承载力、稳定性等。

幕墙构件和立柱、横梁之间的连接构件，都需要能够传递地质、风荷载。

每个幕墙连接部位结构的混凝土强度不能低于C25，以保证幕墙和主体结构连接的可靠性。

幕墙和锚固连接要保证可靠性，如果条件允许，可预留出一定的空间，以便确定承载力时进行实物试验[2]。

3.2 幕墙结构设计要点

在幕墙结构设计时，必须具有足够的适应能力和吸收位移的能力，以防止主体结构受到水平力时发生的位移，损坏幕墙构件。在幕墙结构和立柱之间要尽量预留出足够的空间。

为提升幕墙结构的变形能力，需要在立柱上设置相应的活动接头，通过这样的方法，可保证立柱能够进行上下活动。

上下柱接头空隙不能低于15mm，降低后期施工誤差，并为立柱的温度变形提供条件。

将立柱设计成轴心受拉构件，绞接节点悬挂在幕墙结构上端，下端设计成上下可变形的节点形式，以便降低立柱对结构安全造成的不利影响。

3.3 幕墙防雷系统设计要点

合理设计防雷系统，可有效减低雷击造成的损失。在幕墙防雷系统设计中要严格遵循安全第一的原则，设计人员要具有一定的超前意识，以便设计出技术先进的幕墙防雷系统。同时还要充分利用工程项目的接闪器、引下线、接地装置等，合理应用和布置这些防雷装置，可将幕墙的竖向龙骨、横向龙骨和工程防雷网相互结合，形成一张强大的防雷体系[3]。以便将强大的雷电快速导入地下，保护幕墙结构和工程内部，免遭雷电侵袭。本工程在防雷系统设计中，将幕墙顶部女儿墙的盖板，设计成幕墙接闪器，接收的雷电流，可通过女儿墙中的防雷引下线、均压环等，将其引到建筑工程防雷网体系中，大大提升了避雷效果。

4 结束语

综上所述，本文结合工程实例，分析了异型金属板屋面和幕墙设计要点，分析结果表明，在建筑事业不但发展的背景下，人们已经不再满足于中规中矩的建筑工程，诞生了很多异型建筑，异型建筑屋面多为金属板和幕墙，加强屋面和目前设计要点的分析，有利于提升设计品质，保证建设质量。

参考文献

[1] 曾香华.强台风地区大跨度仓储结构优化设计方案[J].水运工程，2019，（9）：222-226.

[2] 徐悦，毛小勇.单层金属屋面光伏系统铝合金支架的抗风性能研究[J].江苏建筑，2019，（4）：29-32.

[3] 冯远，向新岸，董石麟，等.雅安天全体育馆金属屋面索穹顶设计研究[J].空间结构，2019，（1）：3-13.