1、定義及基本特點
金屬屋面系統(tǒng)是指采用金屬板材作為屋蓋材料，結合結構支撐、防水、保溫等功能層為一體的屋蓋形式。根據(jù)《采光頂與金屬屋面技術規(guī)程(JGJ255-2012)》定義：金屬屋面是由金屬面板與支撐體系組成，不分擔主體結構所受作用且與水平方向夾角小于75°的建筑圍護結構。其主要的面材材質(zhì)有：鋼板、鋁板、鋁合金板以及銅板、不銹鋼板等。
金屬屋面的基本特點可以概括如下：
a、功能性強。
在建筑功能性要求的前提下，能夠較好的實現(xiàn)排水、保溫隔熱、透氣、隔音等所有要求。
b、結構輕巧簡潔。
現(xiàn)對于混凝土屋面體系，金屬屋面系統(tǒng)具有構造層薄、支撐結構輕巧、跨度大，并能夠適應復雜的建筑造型。
c、施工靈活、安裝周期短。
在施工中，金屬屋面系統(tǒng)基本能夠達到全裝配式安裝方法，絕大部分工作都能夠在工廠或現(xiàn)場的加工車間完成。現(xiàn)場施工受季節(jié)及天氣影響較小。相對于傳統(tǒng)屋蓋，安裝效率極高，能夠較大的縮短安裝周期。
d、經(jīng)濟性較好。
在于傳統(tǒng)屋蓋對比時，在大跨度及復雜屋面形式上，具有明顯的經(jīng)濟性。
2、 金屬屋面板分類及其基本構造
目前，工程中通常根據(jù)金屬屋面板的固定方式，將各種金屬屋面進行了區(qū)別和分類。現(xiàn)在工程中常用的幾種基本做法如下：
2.1 穿釘式金屬屋面系統(tǒng)
此種屋面系統(tǒng)在應用較早也相對普遍。本系統(tǒng)屋面板材靠螺釘固定在支撐龍骨（詞條“龍骨”由行業(yè)大百科提供）上。連接螺釘直接穿透屋面板。為了防止穿透點滲漏，連接螺釘一般配有特制的壓緊墊片和防水墊圈，也有用帶膠墊的封閉型抽芯鉚釘固定面板的做法。基本節(jié)點構造圖，如圖2.1.1：
圖2.1.1 穿定式金屬屋面的基本節(jié)點構造
2.2暗扣式金屬屋面系統(tǒng)
此種屋面系統(tǒng)最早出現(xiàn)在澳洲，所以也叫澳式暗扣板。特定的板型配有對應的安裝支架。安裝時，首先將安裝支架固定于支撐龍骨或基材上，屋面板與屋面板、屋面板與支架采用暗扣卡接固定。基本節(jié)點構造圖，如圖2.2.1：
圖2.2.1 暗扣式金屬屋面的基本節(jié)點構造
2.3直立咬合邊金屬屋面系統(tǒng)
此種屋面系統(tǒng)通常上也稱矮立邊直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)，本文為了區(qū)分，稱之為直立咬合邊金屬屋面系統(tǒng)。其按咬合程度分為單鎖邊和雙鎖邊兩種形式。屋面板采用機械加工成型。安裝時，首先將專用扣件固定在支撐龍骨上，相鄰屋面板及連接扣件相互咬合，然后通過機械或手工的方式進行鎖死、定型、固定。基本構造及節(jié)點如圖2.3.1、2.3.2：
圖2.3.1 直立咬合邊金屬屋面的基本構造
圖2.3.2 直立咬合邊金屬屋面的基本構造
2.4直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)
此種屋面系統(tǒng)通常被稱作高立邊直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)，也叫直立鎖縫lok板。金屬面板通過機械輥壓形成雙邊行成公母扣。安裝時，首先將專用鋁合金T型碼與支撐龍骨連接。然后將屋面板及T型碼相互咬合，最后通過機械或手工的方式進行鎖緊、定型。
基本節(jié)點及構造如圖2.4.1,2.4.2：
圖2.4.1 直立鎖邊金屬屋面的基本構造
圖2.4.2 直立鎖邊金屬屋面的基本節(jié)點
2.5平鎖扣板金屬屋面系統(tǒng)
此種金屬板塊一般通過機械沖壓或手工裁剪成型。安裝時首先將專用鎖扣件固定在基材上，然后板塊的四周通過折邊與鎖扣件相互咬合成型固定。基本構造節(jié)點如圖2.5.1：
圖2.5.1 平鎖扣板金屬屋面系統(tǒng)基本節(jié)點
3、各種金屬屋面系統(tǒng)的對比分析
3.1 主要材料對比分析
各種金屬屋面系統(tǒng)主要材料如下表：
通過上述表格結合工程經(jīng)驗：
a、主要金屬屋面系統(tǒng)面材均采用金屬薄板，受機械加工影響及材料物理性能制約，厚度大多在1.0mm以下，所以在進行面材選擇時，材料本身的防腐性能就成為首先的考慮指標。
b、屋面的保溫材料除了要求保溫性能外，必須考慮材料的防火性能。所以當前屋面的主要保溫材料是巖棉、玻璃絲綿，同時一些新材料保溫材料也逐漸被應用，比如發(fā)泡玻璃等。
c、主要的配件種類和數(shù)量區(qū)別不大，相對來說，矮立邊直立鎖邊屋面，配件較少。
3.2 板型對比分析
各種金屬屋面板主要規(guī)格參數(shù)如下表：
通過上述表格結合工程經(jīng)驗：
金屬屋面面材都是采用卷材原材加工，理論上，面板長度可以無限長。但是收到運輸條件、節(jié)點構造、安裝工藝、氣候條件等因素影響，實際工程中最大板長并不一致。無可否認的是，板接縫越多，屋面系統(tǒng)產(chǎn)生滲漏的風險越大。而板型越多，其適應性就越強。
圖3.2.1彎弧直立鎖邊屋面板材
3.3 功能性對比分析
各種金屬屋面系統(tǒng)基本功能性對比如下表：
通過上述表格結合工程經(jīng)驗：
a、對于防雨性能：暗扣式、矮立邊、高立邊金屬屋面均具有很好的防雨性能，其系統(tǒng)本身具有接近100%的防雨性。工程中的滲漏多出現(xiàn)在屋脊、山墻、檐口等地方的做法處理不當或屋面板損壞破壞。
b、對于抗風掀性能除了本身系統(tǒng)設計性能外，高立邊直立鎖邊屋面系統(tǒng)受人為因素影響較大。相對于其他幾種屋面形式，其咬合定型到位的檢查相對困難，特別是在采用人工鎖緊的時候。建議采用防風夾等保護機構。
c、暗扣式、矮立邊、高立邊金屬屋面均有良好的熱漲冷縮性能，就是說這幾種屋面單塊板材能夠適應跨度更大的屋面。但須注意的是，在連接角片及T碼的生產(chǎn)時，應該將其邊緣倒角，避免在往復溫度變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）是，形成剃刀效應，破壞屋面板。
d、對于安裝性能來說，幾種屋面系統(tǒng)在其功能層一致的情況下，區(qū)別不大。其中鎖扣式金屬屋面系統(tǒng)，需要有內(nèi)層防水及板塊相對較小，安裝相對繁瑣一些。
3.4、適應性對比分析
適應性主要是表述各種金屬屋面系統(tǒng)對于建筑外形、外觀、特殊部位及雙層屋面的應用性能。下表主要結合上述屋面板的基本性能和屋面系統(tǒng)的基本性能對各種屋面系統(tǒng)的適應性進行對比。
雙層金屬屋面定義：根據(jù)《采光頂與金屬屋面技術規(guī)程(JGJ255-2012)》定義：在金屬屋面外側附有裝飾層的金屬屋面系統(tǒng)。
通過上述表格結合工程經(jīng)驗：
以上各種屋面系統(tǒng)的適用側重點各不相同，其中穿釘式金屬屋面系統(tǒng)技術相對落后，美觀程度較低，但由于其特有的經(jīng)濟性，仍被廣泛使用。直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)、直立咬合邊金屬屋面系統(tǒng)適應性較強，應用也最為廣泛。當然，各種屋面系統(tǒng)的細節(jié)也對其適應性有一定影響，比如檐口的做法，直立咬合邊金屬屋面系統(tǒng)采用的流線型自咬合方式，不需要相關配件，美觀性就較其他幾種屋面形式要好。
4、各種金屬屋面系統(tǒng)的選擇的建議
結合上述分析，在選擇適用與建筑的金屬屋面系統(tǒng)時，不僅要在考慮設計年限、當?shù)貧夂驐l件、系統(tǒng)的使用性能，同時也與建筑本身造型及外觀效果要求有關。其實在現(xiàn)實工程中，金屬屋面系統(tǒng)的外觀往往占據(jù)主導地位。所以在施工單位在進行屋面方案建議或者方案設計時，首先需要了解建筑師或業(yè)主對于建筑外觀的具體要求，其后再考慮建筑具體的使用性能。
一般情況下，對外觀要求不高的建筑體可以選擇穿釘或暗扣式金屬屋面，但穿釘式最好用在零時建筑或對防水要求不高的建筑上，以便后期進行維修及更換不會影響正常的使用。而對于外觀要求較高，面積或跨度較大、使用年限較長的公共建筑最好選擇直立鎖邊或咬合邊金屬屋面體系。其中，如果建筑屋面外觀需要呈現(xiàn)不同材質(zhì)時，比如：石材、各種造型的金屬板、彩釉玻璃等，即需要雙層屋面形式時，最優(yōu)先考慮直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)。而將金屬屋面板直接作為面層使用或者體量較小形態(tài)復雜，而且對外觀要求又比較高的時候，優(yōu)先選用直立咬合邊金屬屋面體系。而平鎖扣屋面系統(tǒng)的應用一般建筑師或業(yè)主會直接提出要求，但須注意的是其必須依附于內(nèi)層的防水體系，且使用面積不宜太大，板塊自身的規(guī)格也相對較小。
典型工程示例如下：
5、結束語
2016年國務院辦公廳發(fā)布了《關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》 ，國內(nèi)建筑形態(tài)必然會出現(xiàn)大幅度的更新。同時伴隨著國內(nèi)市場對于綠色建筑、低能耗建筑的日漸青睞，金屬屋面系統(tǒng)以其優(yōu)越的使用性能、良好安裝性能、適應了相關政策與市場的契機，必然在未來的建筑市場上大有作為。
參考文獻
[1] 《建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）》，中華人民共和國家標準, GB/T 21086-2007
[2] 《采光頂與金屬屋面技術規(guī)程》，中華人民共和國行業(yè)標準，JGJ255-2012
[3] 《金屬與石材幕墻技術規(guī)范》，中華人民共和國行業(yè)標準，JGJ133-2001
