加油站罩棚棚頂壓型鋼板的選用與安裝

王文明

〔中國(guó)石化江蘇鹽城石油分公司 江蘇鹽城 224005〕

彩色壓型鋼板是采用彩色涂層薄鋼板，經(jīng)輥壓冷彎沿板寬方向形成各種波型截面的成型鋼板，于上世紀(jì)30年代在美國(guó)研發(fā)并開始生產(chǎn)應(yīng)用于工業(yè)建筑，上世紀(jì)80年代我國(guó)改革開放初期引進(jìn)了該技術(shù)和生產(chǎn)線并實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。隨著該技術(shù)的快速發(fā)展和產(chǎn)量的迅猛增加，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。進(jìn)入21世紀(jì)，彩色壓型鋼板已從一般工業(yè)建筑開始用于如機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、火車站、體育場(chǎng)館、音樂廳、大劇院等眾多大型公共建筑。由于彩色壓型鋼板在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展正處于加油站建設(shè)的第二快速增長(zhǎng)階段，并在后來的網(wǎng)架及H型輕鋼結(jié)構(gòu)罩棚上呈現(xiàn)出較好的整體結(jié)構(gòu)性能，使其在加油站罩棚建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。但由于多方原因，在使用中存在板型選用不合理、頂板銹蝕穿孔、棚頂漏水等問題。因此，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)及建設(shè)者對(duì)彩色壓型鋼板結(jié)構(gòu)、性能及類型的了解，提高彩色壓型鋼板合理選用和施工安裝的水平是解決上述問題的基本途徑。

1 彩色壓型鋼板的結(jié)構(gòu)、類型及特點(diǎn)

1.1 彩色壓型鋼板的結(jié)構(gòu)

(1)基板：基板是在原板表面均勻鍍上鍍層后的薄鋼板?；搴穸韧ǔ?.2～2.0 mm、板寬為600～1 600 mm，長(zhǎng)度可為定尺平板，也可為不定尺卷材以便按需剪切。

(2)鍍層：鍍層是通過熱鍍方式在原板上均勻鍍加其他金屬元素，以提高其防腐性能的薄結(jié)構(gòu)層。

(3)涂層：涂層是為防腐、裝飾而在經(jīng)過表面處理的基板(鍍層板)上連續(xù)涂覆有機(jī)涂料并進(jìn)行燒烤固化形成的彩涂層。

1.2 彩色壓型鋼板的類型

(1)按使用用途分為：建筑外用彩涂板和建筑內(nèi)用彩涂板。

(2)按基板鍍層分為：熱鍍鋅鋼板、熱鍍鋁鋼板、熱鍍鋁鋅鋼板、熱鍍鋅鋁鋼板、熱鍍鋅合金鋼板、電鍍鋅鋼板(純電鍍鋅鍍層鋼板，一般不宜用于室外)。

(3)按表面涂層分為：聚酯涂層板、聚氨酯涂層板、硅改性聚氨酯涂層板、聚偏二氟乙烯涂層板。

(4)按波型大小分為：高波板(波高≥70 mm)、中波板(波高在35～70 mm之間)、低波板(波高≤35 mm)。

(5)按搭接構(gòu)造分為：搭接板、咬邊板、扣壓板。

1.3 彩色壓型鋼板的特點(diǎn)

(1)自重輕(6～10 kg/m2)，強(qiáng)度高(屈服強(qiáng)度220～550 MPa)，防水及抗震性能好。

(2)組合多變，造型新穎，色彩豐富，裝飾性強(qiáng)。

(3)構(gòu)造簡(jiǎn)單，質(zhì)量易控，使用壽命較長(zhǎng)，免于平時(shí)維護(hù)。

(4)工廠化生產(chǎn)，運(yùn)輸比較方便，造價(jià)低，工期短。

(5)屬環(huán)保建材，可回收利用，符合可持續(xù)發(fā)展政策。

2 加油站罩棚棚頂彩色壓型鋼板的選用

2.1 彩色壓型鋼板選用的一般要求

彩色壓型鋼板的選用主要是指對(duì)力學(xué)性能、基板類型和鍍層質(zhì)量、涂層性能的選擇，用途、使用環(huán)境的腐蝕性、使用壽命、耐久性、加工方式和變形程度等，則是選用時(shí)考慮的重要因素。

(1)力學(xué)性能主要依據(jù)用途、加工方式和變形程度等進(jìn)行選擇。用于建筑屋面壓型鋼板的基板應(yīng)為結(jié)構(gòu)級(jí)鋼板，且厚度不宜小于0.6 mm，其牌號(hào)的力學(xué)性能如表1[1]所示。

表1 結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能(GB/T 2518-2019)

(2)基板類型和鍍層質(zhì)量主要依據(jù)用途、使用環(huán)境的腐蝕性、使用壽命和耐久性等因素選擇，這些是影響壓型鋼板耐腐蝕性的主要因素。純鋅鍍層(Z)適用于加強(qiáng)耐腐蝕性環(huán)境；鋅鋁合金鍍層(ZA)具有與鋅大致相同的犧牲保護(hù)作用，在大多數(shù)環(huán)境中比純鋅鍍層具有更強(qiáng)的耐腐蝕性；鋁鋅合金鍍層(AZ)隔絕保護(hù)和電化學(xué)保護(hù)作用尤為出色，在大多數(shù)環(huán)境中耐腐蝕性更高，長(zhǎng)期耐久性更好，廣泛用于屋面，既可直接使用也可作為彩色壓型鋼板的基板。

(3)涂層性能主要是指涂料種類及涂層的厚度、硬度、柔韌性/附著力、耐久性等。常用的涂層面漆有聚酯、硅改性聚酯、高耐久性聚酯和聚偏二氟乙烯。聚酯是目前使用量最大的涂料，耐久性一般，涂層的硬度和柔韌性好,價(jià)格適中；硅改性聚酯耐久性、光澤、顏色的保持性有所提高，但涂層的柔韌性略有降低；高耐久性聚酯既有聚酯的優(yōu)點(diǎn)，又在聚酯方面進(jìn)行了改進(jìn)，性價(jià)比較高；聚偏二氟乙烯的耐久性能優(yōu)異，柔韌性好，但硬度相對(duì)較低。彩色壓型鋼板在露天環(huán)境下的腐蝕性類型參見表2[2]。

表2 有關(guān)腐蝕性等級(jí)評(píng)估的典型大氣環(huán)境類型(室外)(GB/T 12754-2019)

(4)鍍層的性能表現(xiàn)與應(yīng)用、環(huán)境和鍍層種類有關(guān)。在相同環(huán)境下，同類鍍層沒有經(jīng)過加工變形的材料，較高鍍層量的使用壽命長(zhǎng)于較低鍍層量的使用壽命。但不同種類的鍍層，即使其鍍層量高，鍍層厚，使用壽命也不一定長(zhǎng)于另一種鍍層。例如鋁鋅合金鍍層(AZ)在特定環(huán)境和應(yīng)用中，比純鋅鍍層(Z)更具保護(hù)作用，因此不能簡(jiǎn)單通過鍍層厚度來作比較。如鋼結(jié)構(gòu)建筑屋面用的AZ150鍍層與Z275鍍層具有大致相同的鍍層厚度，但AZ150鍍層具有更長(zhǎng)的使用壽命，AZ150比Z275的價(jià)格貴10%～20%，但其抗腐蝕性能則是Z275的3～5倍，可見鍍鋁鋅鋼板具有很高的性價(jià)比?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《連續(xù)熱鍍鋅和鋅合金鍍層鋼板及鋼帶》規(guī)定了不同使用環(huán)境的腐蝕性情況下各類鍍層的質(zhì)量范圍，如表3[1]所示。

表3 公稱鍍層質(zhì)量(GB/T 2518-2019)

(5)使用壽命和耐久性是選用時(shí)考慮的重要指標(biāo)，并與投資、選材及維護(hù)密切相關(guān)?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《彩色涂層鋼板及鋼帶》將彩涂板的使用壽命和耐久性分為如表4所示的5個(gè)級(jí)別，以便選用時(shí)參考。

表4 彩涂板的使用壽命和耐久性(GB/T 12754-2019)

2.2 加油站罩棚彩色壓型鋼板的選用

(1)加油站罩棚棚頂使用壓型鋼板的尺寸、型式、板厚允許偏差應(yīng)符合《建筑用壓型鋼板》(GB/T12755-2008)[3]的要求，還應(yīng)滿足防水、耐蝕性能的要求?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車加油站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(GB50156-2012，2014年版)第11.2.6 款規(guī)定：當(dāng)罩棚采用金屬頂時(shí),其頂單層金屬板厚度大于0.5 mm、搭接長(zhǎng)度大于100 mm，且下面無易燃的吊頂材料時(shí)，可不采用避雷帶(網(wǎng))保護(hù)。故用于罩棚棚頂板的鋼基板厚度不應(yīng)小于0.6 mm，必要時(shí)還應(yīng)考慮負(fù)偏差對(duì)截面的不利影響。

(2)在加油站罩棚設(shè)計(jì)中，通常沿長(zhǎng)柱距方向設(shè)置排水天溝，沿短柱距方向設(shè)坡排水，以便在盡量提高單坡坡比的同時(shí)控制棚頂起坡高度，滿足加油站形象標(biāo)準(zhǔn)對(duì)罩棚檐口高度的要求。如以目前選用較多的柱距為14 m×12 m四(六)柱支承H型輕鋼結(jié)構(gòu)罩棚為例，檐口貫標(biāo)高度通常為1.2 m，除主梁結(jié)構(gòu)高度外，留給棚頂找坡的高度已經(jīng)很小，單坡坡比難以達(dá)到一般工業(yè)廠房不小于10%的要求，而采用不大于3%的坡比。因此，選用合適波高的壓型鋼板，提高棚頂?shù)恼w剛度，是減少頂板下陷集水的重要措施之一。同時(shí)，在力學(xué)性能相同或接近的條件下，優(yōu)先選用覆蓋率較大的板型。對(duì)于常規(guī)建筑屋面，一般選用波高不小于50 mm的壓型鋼板即可滿足使用要求。但對(duì)于小坡比的加油站罩棚，這一波高就顯不足，因此，宜選用不小于75 mm的中、高波板壓型鋼板，以保證頂面的排水通暢。

(3)加油站罩棚棚頂壓型鋼板應(yīng)視棚頂坡度選擇合適的板型，其波高、波距應(yīng)滿足承重強(qiáng)度、穩(wěn)定與剛度的要求，并滿足防水、承載、抗風(fēng)及整體連接等功能要求。目前連接以搭接方式應(yīng)用較多，故發(fā)生漏水現(xiàn)象較為普遍。因此，對(duì)于加油站罩棚棚頂面優(yōu)先采用緊固件隱藏的咬合板或扣合板為宜，以提高罩棚棚頂?shù)恼w防水性能。

(4)當(dāng)加油站罩棚棚頂壓型鋼板發(fā)生腐蝕穿孔需更換或維修時(shí)，無論是加油站經(jīng)營(yíng)成品油所具有的易燃、易爆的危險(xiǎn)特性，還是棚頂高處作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，都會(huì)要求加油站采取臨時(shí)停業(yè)的安全保證措施，而給加油站帶來一定的經(jīng)營(yíng)損失。因此，加油站罩棚棚頂壓型鋼板選用比其他建筑屋面的選用宜提高一個(gè)級(jí)別，使其使用壽命、耐久性分別不低于L4級(jí)、D4級(jí)，以選用S350GD+Z以上熱鍍鋅基板和S250GD+AZ以上熱鍍鋁鋅基板為宜，并參考表5，選用使用年限較高的硅改性聚氨酯類或聚偏二氟乙烯類涂層。

表5 各種涂層彩色鋼板的使用年限

(5)在加油站罩棚棚頂中，目前仍以單層彩色壓型鋼板為主要選用板型，但也有一些加油站為了避免后期頂板的維修或更換，選用了不銹鋼壓型鋼板。當(dāng)使用不銹鋼壓型鋼板時(shí)，其質(zhì)量除應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑屋面和幕墻用冷軋不銹鋼鋼板和鋼帶》技術(shù)要求外，還應(yīng)重視地區(qū)環(huán)境的影響，宜按表6[4]的要求選擇合適的牌號(hào)。各牌號(hào)推薦使用的地區(qū)(GB/T 34200—2017)詳見表6所示。

表6 各牌號(hào)推薦使用的地區(qū)(GB/T 34200-2017)

(6)此外，還有用壓型鋼板與保溫芯材(聚氨酯、巖棉)在工廠組合而成的夾芯板，用作頂板時(shí)可同時(shí)具有防水、保溫與承重的功能。如果僅從保溫角度考慮，對(duì)加油站而言顯得多余，因?yàn)榧佑驼菊峙锞鶠橥ǔㄊ浇Y(jié)構(gòu)，即使采用夾芯板也起不到任何保溫作用。而且夾芯板尤其是使用巖棉芯材時(shí)，較大幅度地加大頂面荷載，必然增大梁及檁條等材料的截面尺寸，使單位面積用鋼量提高形成不必要的造價(jià)增加。但從防雷角度看，當(dāng)采用夾芯板時(shí)，由于受雙層金屬板和保溫芯材的阻隔，可防止上層金屬頂板受雷擊時(shí)產(chǎn)生的金屬熔融物引燃罩棚下面的油蒸氣及可燃物，同時(shí)也起到對(duì)罩棚下面的人員和加油車輛保護(hù)的作用，這對(duì)處于雷電敏感區(qū)的加油站可以適當(dāng)考慮。需要特別指出，在火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境下采用夾芯板時(shí)，必須選用巖棉芯材，以達(dá)到防火等級(jí)的要求。

3 罩棚棚頂彩色壓型鋼板的安裝

3.1 彩色壓型鋼板安裝要求

(1)壓型鋼板安裝應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)排版圖按序排板，鋪設(shè)平整，連接合理，接縫嚴(yán)密，波紋順直。

(2)鋪板橫向搭接時(shí)，搭接寬度應(yīng)視壓型鋼板形狀而定，一般不應(yīng)小于半波，搭接方向應(yīng)與主導(dǎo)風(fēng)向一致，即各坡首張板宜從逆著當(dāng)?shù)刂黠L(fēng)向的邊口起裝。當(dāng)采用緊固件外露的搭接板時(shí)，其搭接板邊形狀宜形成防水空腔式構(gòu)造。當(dāng)壓型板采用咬口方式橫向連接時(shí)，斷續(xù)式連接縫應(yīng)咬口平整，深度一致，咬口段間距宜小于板寬的一半且不大于400 mm。所有的板與板、板與構(gòu)件之間的縫隙不能直接透光，寬度大于5 mm的縫隙應(yīng)用密封膠或膠帶密封。

(3)壓型鋼板應(yīng)盡可能按放坡長(zhǎng)度方向采用整板，當(dāng)設(shè)計(jì)單坡長(zhǎng)度大于壓型鋼板可切長(zhǎng)度而必須采用縱向連接時(shí)，連接位置應(yīng)處于檁條處，且在連接處壓密封膠條防止?jié)B漏，其接縫搭接嚴(yán)密、波紋順直。壓型鋼板的搭接長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)波高確定：波高大于70 mm的中、高波壓型鋼板，搭接長(zhǎng)度不宜小于350 mm；波高小于70 mm的中、低波壓型鋼板，搭接長(zhǎng)度不宜小于250 mm，且在搭接處須涂密封膠帶。

(4)固定壓型鋼板的鍍鋅自攻螺釘均應(yīng)配帶防水墊圈，固定點(diǎn)應(yīng)設(shè)在波峰上，所有外露的自攻螺釘均應(yīng)涂抹密封材料保護(hù)(如密封膠)，并扣戴防水帽。

(5)壓型鋼板伸入排水天溝不宜小于80 mm，并在天溝邊上安裝不燃材料堵頭,以防在風(fēng)力作用下產(chǎn)生板底爬水現(xiàn)象而漏水。堵頭應(yīng)用自攻螺釘與天溝邊固定。

(6)脊瓦(屋脊蓋沿)兩側(cè)頂面板應(yīng)在內(nèi)側(cè)，用阻燃堵頭封堵，屋脊蓋沿與頂面板連接應(yīng)使用支承件。

(7)棚頂壓型鋼板與檐口立面底板及相接一面站房女兒墻或墻面結(jié)構(gòu)等交接處均應(yīng)做泛水處理。壓型鋼板與泛水板應(yīng)放置通長(zhǎng)密封條，用螺栓壓緊后，兩板的搭接口應(yīng)用密封材料封堵嚴(yán)密。

(8)嚴(yán)禁使用氣焰開孔、割切壓型鋼板，以保證鍍層和涂層的完好。

3.2 罩棚棚頂壓型鋼板漏水的原因

(1)材料特性：壓型鋼板均由薄板制成，當(dāng)外界溫度變化較大，降水多、時(shí)間長(zhǎng)或受風(fēng)載、雪載等外荷載作用，將會(huì)加劇棚頂各部位尤其是接口處的變形而產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。

(2)材料質(zhì)量：壓型鋼板或自攻螺釘質(zhì)量不符合要求，在長(zhǎng)期露天環(huán)境下受雨雪侵蝕易產(chǎn)生鋼板銹蝕穿孔漏水、螺釘銹蝕松動(dòng)脫落形成板縫變形而漏水。

(3)棚頂坡度：為減小罩棚結(jié)構(gòu)高度，而將棚頂坡度設(shè)計(jì)較小，或柱距較大而排水天溝數(shù)量設(shè)計(jì)不足使得棚頂單坡較長(zhǎng)。一方面，雨水從屋脊流下的流程長(zhǎng)，水量隨坡度驟增，往往造成沿板縫的搭接處產(chǎn)生溢水；另一方面，坡小頂平，在雨雪重力作用下易產(chǎn)生波形翹曲，遇風(fēng)時(shí)沿翹曲的板縫產(chǎn)生爬水漏水現(xiàn)象[5]。

(4)天溝尺寸：天溝寬度小、深度淺而形成斷面尺寸不足或縱向坡度小，導(dǎo)致天溝內(nèi)雨量較大時(shí)雨水外溢。

(5)落水能力：落水管數(shù)量少、管徑小、匯水面積過大，造成落水管排水能力不足，在雨量過大時(shí)從天溝溢出；或落水口未加防護(hù)，易發(fā)生樹葉等雜物堵塞，造成排水不暢而形成天溝溢流。

(6)施工質(zhì)量：搭接長(zhǎng)度不足，密封膠防水性能差，固定螺釘傾斜與鋼板、密封膠以及墊圈形成點(diǎn)接觸，屋脊蓋板壓接長(zhǎng)度小，低波板代用中、高波板，天溝邊與頂板底未密封，泛水板連接不好等都可能造成棚頂漏水現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)束語

在工程建設(shè)中，材料的合理選用不僅可以滿足使用要求，而且還可以最大限度地降低成本。如果選材不當(dāng)，可能達(dá)不到使用要求，造成降級(jí)或無法使用，或使材料性能過度超出使用要求，造成不必要的浪費(fèi)。因此，設(shè)計(jì)、建設(shè)各方有關(guān)人員應(yīng)根據(jù)加油站建設(shè)及環(huán)境特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，對(duì)罩棚棚頂壓型鋼板作出合理的選用。施工方應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求進(jìn)行罩棚壓型鋼板的安裝，以保證其結(jié)構(gòu)安全、防水良好，讓罩棚真正實(shí)現(xiàn)為加油站人員、車輛及加油設(shè)備遮風(fēng)擋雨的基本功能，從而為廣大顧客提供安全滿意的加油環(huán)境。