金屬屋面固定支座的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

姜軍 尉江川 劉日華 薛皓文

摘要：在鋼結(jié)構(gòu)廠房中，作為圍護(hù)體系中的一個(gè)配件，屋面固定支座起著一個(gè)極其重要的紐帶作用，本文將概述該配件在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中的具體應(yīng)用，并對施工過程中產(chǎn)生一些問題進(jìn)行討論以及提出一些建議。

關(guān)鍵詞：直立鎖縫鋼屋面、屋面固定座、優(yōu)化改進(jìn)。

隨著中國制造業(yè)的日益發(fā)展，老廠房的改造、擴(kuò)建以及新的工業(yè)廠房的需求量逐漸增大，相較于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)的廠房，鋼結(jié)構(gòu)廠房在造價(jià)、施工工期、使用空間、節(jié)能環(huán)保、抗震性能等方面，優(yōu)勢均較為明顯，因此，鋼結(jié)構(gòu)廠房在我國普遍推廣，使用率極高。但同時(shí)，作為一種輕型裝配式建筑，其抗風(fēng)性能以及防水能力要低于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)。如何提高輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗風(fēng)性能與防水能力，亦是鋼結(jié)構(gòu)廠房在不斷發(fā)展壯大過程中必須要重視，以及需要改革完善的一個(gè)重要部分。

1.屋面固定座的概念、相關(guān)技術(shù)參數(shù)

屋面固定支座是一種可自立于屋面檁條上的Z型金屬配件，分為底座和滑片兩部分，底座部位通過自攻螺釘與屋面檁條緊固連接，滑片部位通過滑片與屋面板的公母扣鎖固連接。常用固定座底座部位為熱鍍鋅Q235材質(zhì)，底座部位1.2mm或1.5mm厚，滑片部位0.7mm或0.8mm厚，底座和滑片的鍍鋅含量均為雙面鍍鋅120g（見詳附圖一）。

2.屋面固定座的作用

1）使用功能：大跨度的鋼結(jié)構(gòu)廠房須使用波峰高度較高，自攻螺釘隱藏式的暗扣式屋面板，屋面板橫坡搭接通過屋面板的公母扣卷邊搭接，再經(jīng)過鎖縫設(shè)備的鎖固，將整個(gè)鋼板屋面連接成一個(gè)整體，形成一個(gè)可滿足建筑水密性和氣密性要求的鋼結(jié)構(gòu)屋面構(gòu)造（詳見附圖二）。嚴(yán)禁使用自攻螺釘明釘做法，長時(shí)間的雨水侵蝕，會(huì)造成屋面板的腐蝕生銹，會(huì)在明釘部位產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，影響建筑的使用功能。因此，作為屋面板和檁條之間的連接件，屋面固定座是一種不可缺的配件，是鋼結(jié)構(gòu)屋面防水體系中至關(guān)重要的一部分。

2）變形能力：滑片與底座連接部位有一段滑移區(qū)，滑片可在此區(qū)域上下滑動(dòng)，屋面板通過滑片的滑動(dòng)來適應(yīng)因溫差而引起的應(yīng)力變形。

3）荷載的傳遞：鋼結(jié)構(gòu)屋面上的荷載由屋面板傳遞給屋面固定座，再由固定座傳遞給屋面檁條，再到鋼梁、鋼柱，直至基礎(chǔ)。

3.屋面固定座在施工中遇到到各種問題

1）屋面固定座因其Z型構(gòu)造及自重原因，一側(cè)失穩(wěn)，無法自立于屋面檁條上，容易傾倒，造成屋面板板寬改變，或大或小，從而引起屋面板波高的差異。

2）屋面固定座單側(cè)支托屋面板，工人在安裝屋面板過程中，不可避免有來回走動(dòng)、踩踏的行為，而無支托的一側(cè)屋面板在經(jīng)過踩踏后，屋面板出現(xiàn)拉伸、變形的現(xiàn)象。

3）在大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房中，市場中常規(guī)固定座的滑移區(qū)尺寸無法滿足屋面板的應(yīng)力變形，常規(guī)固定座總長115mm，滑片70mm，滑移區(qū)90mm，相當(dāng)于滑移量僅有25mm。

例如東部沿海某項(xiàng)目，單坡跨度120米長，施工季節(jié)為夏季，施工完成后，最大溫差50℃，使用后屋面板最大位移變形量為：ΔL=α×ΔT×L=12×10-6℃-1×50℃×120m=0.072m，在這種情況下，市場常規(guī)屋面固定座無法滿足屋面的位移變形，造成固定座連接處的失效。

4）在沿海城市或某類酸、減、鹽環(huán)境中的項(xiàng)目，屋面固定座鍍鋅材料在長時(shí)間的空氣濕度作用下，容易被腐蝕，降低連接件的強(qiáng)度。

5）常規(guī)固定座在與檁條翼緣板連接時(shí)，由于檁條截面的限制，只能打兩顆釘，在沿海城市，風(fēng)荷載作用比較大的情況下，屋面板很容易被風(fēng)掀翻，吹落。

在以上各種作用下，屋面板在施工過程中以及在施工完成后均會(huì)因固定座的原因產(chǎn)生或大或小的變形，導(dǎo)致屋面板在固定座處咬口處鎖邊不完全，進(jìn)而大大削弱了屋面板的抗風(fēng)能力以及防水能力。因此，在鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的同時(shí)，建筑產(chǎn)品的不斷優(yōu)化，施工方式的不斷改進(jìn)也是行業(yè)繼續(xù)前進(jìn)的一個(gè)重要推動(dòng)力。

4、以下則根據(jù)現(xiàn)場施工，就屋面固定座的產(chǎn)品優(yōu)化提出一些建議和論述。

1）固定座雙向設(shè)置支撐，可使固定座自立不傾倒，既加強(qiáng)屋面固定座的剛度，又可以同時(shí)支撐起屋面板的板肩，可以大大降低屋面板在施工過程中帶來的踩踏變形。

2）屋面固定座滑片設(shè)置成大小截面，上寬下窄，減少滑片在滑移區(qū)的尺寸，加大滑片在滑移區(qū)的滑移量，更好的滿足屋面板的應(yīng)力變形。

3）屋面固定座的滑片材質(zhì)變更為不銹鋼材質(zhì)，厚度減至0.5mm，可以提高滑片的抗腐蝕能力，在酸、堿、鹽環(huán)境中可以延長使用壽命，從而提高抗風(fēng)能力。

4）將屋面固定座上的4個(gè)并排孔變更為三個(gè)孔，使用三顆自攻螺釘緊固，呈三角形設(shè)置，可以提高穩(wěn)定性。

5）屋面固定座施工時(shí)避開高溫天氣。

6）保證屋面檁條安裝的平整度以及屋面板安裝的垂直度，以避免屋面板安裝完成后的高低差，帶來的屋面板在屋面固定座處咬口不緊密問題。

7）施工過程中，對產(chǎn)品要輕拿輕放，有保護(hù)措施，避免人為破壞。

結(jié)語

在鋼結(jié)構(gòu)建筑已十分普遍的今天，只有將每一個(gè)細(xì)節(jié)都精細(xì)化，秉承持續(xù)改進(jìn)的態(tài)度，才能將鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)體系做的越來越好，才能符合現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展需求，本文的論述旨在探討鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)體系中的一種配件，期望在以后的項(xiàng)目中能發(fā)揮出更優(yōu)越的作用，產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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