近年来，随着拱、桁架、网架等结构体系的研究和发展，建筑结构的跨度也越来越大，从以前的几十米发展到现在的上百米乃至几百米，广泛应用于体育馆、展览馆、影剧院等公共建筑。因此，适应大跨度结构的发展要求，合理地选用屋面材料，具有十分重要的意义。
1 研究屋面材料的目的
在屋面工程中，屋面材料、形式、结构、施工四者密切相关。从根本上说，材料是基础。合理选择屋面材料，优化构造设计，最大限度发挥材料本身的效能，使建筑屋面能合理、经济地满足建筑适用、坚固、耐久、美观的基本要求，是屋面材料研究的基本任务。
2 屋面材料的分类
目前在大型公共建筑中采用的屋面材料品种繁多，分类方法也很多。为了便于介绍，按照其基本成分可分为：
(1) 金属材料：以铁、铝、铜等为主要原料的金属屋面板。 (2) 非金属材料：玻璃，聚碳酸酯板，高强纤维膜材等。
3 大空间、大跨度屋面材料应用分析
3.1 金属屋面材料
3.1.1特点
金属屋面系统具有以下共同的特点：
（1) 技术比较成熟可靠，世界上很多的大型公用建筑都采用这种屋面系统；
（2) 使用寿命长，金属屋面免维护，一般正常使用50 年不需更换；
（3) 防水、抗风、温度变形能力优异；
动物胶配方整个过程（4) 经一定的构造处理，保温、隔热、隔声、吸音可得到很好改善；3.1.2金属屋面材料主要种类
目前常见的有钢板和铝合金板。下面主要介绍其中的涂漆镀锌钢板、铝合金板这两种金属屋面材料
(1) 涂漆镀锌钢板
1) 性能
主要优点是：强度高，塑性好，性能可靠，韧性高；可焊接、铆接，便于装配；能切削。涂漆镀锌钢板“镀锌”，能够很好地防止钢板生锈，表层“涂漆”，进一步加强了其耐久性。
2) 大型工程镀锌钢屋面板实例
Ⅰ、广州奥林匹克体育中心；Ⅱ、上海蒲东国际机场；
(2) 铝合金板材
1) 基本性能半轴套管
铝合金是在熔炼铝时添加其他金属如：锰、镁、铜、锌、铁、锡等形成各种系列的合金产品。主要有9大系列，屋面系统主要使用3000系列的铝锰（铝锰镁）合金。3000 系列铝锰合金具有良好的强度和塑性、抗腐蚀性能，其延伸率、硬度、抗拉强度、屈服强度等指标均非常适于屋面卷边、轧压的加工，并且配合各种涂漆系统和涂装工艺，使建筑外观变得丰富多彩。
铝合金材料屋面正面需涂漆。在可选择的多种涂层中，主要性能差异是对太阳光紫外线的抵抗能力。如果涂漆性能差，材料就会在太阳光和各种气候条件下会逐渐地老化，表现为逐渐褪、粉化、开裂、剥裂等现象。目前正面效果比较好的常用的涂层为氟碳漆（PVDF），背面可选择聚酯或环氧树脂涂层作为保护漆或不处理。
熔炼焊剂
3) 大型工程铝合金屋面板实例
Ⅰ、武昌火车站；Ⅱ、南京奥体游泳馆
3.1.3 金属屋面构造处理方式的选择
金属屋面板构造处理主要有两种：一种是搭接式连接，用螺栓和垫圈帽将面板固定在钢檩条上，垫圈帽使紧固件具有水密性；另一种是扣合或咬合式连接，采用隐藏式的卡件或固定支座，将屋面板固定在屋面构造上，板与板的咬合式连接，板面无穿孔和螺钉外露，板间依靠机械力量自动咬合，吻合紧密，水密性强，能有效防止毛细雨水入侵。 目前金属压型屋面板行业最先进的锁边固定方式为直立锁边咬合屋面系统，是采用铸压铝合金固定座与檩条固定，再将屋面板卡在固定座上，然后用电动锁边机将板肋锁在固定座上。这种固定方式不需穿透板面，因而屋面板没有任何损伤，当然也就不会产生应力集中问题，而且具有良好的防水防风性能。因为支承的方式是隐藏在面板之下的，在屋面上看不见任何穿孔，没有螺钉外露，整个屋面不但美观、整洁，而且杜绝了产生漏水的隐患。
3.1.4 金属屋面需改进的性能及改进方法
(1) 隔声性能
镀锌钢板屋面有时会因降雨雨点落击产生相当大的噪音。可通过以下改进方法克服：
企业私有云定制开发1) 增加消声材料和屋面板厚度、重量，可有效地保证隔声性能。
2) 加大屋面板的内部噪音损失(吸声性)。
3) 吊顶用重而厚的材料，隔声效果好。
4) 吊顶棚上铺设吸性性能好及较重的材料。
5) 屋面板上设置材料选用吸声性好材料。
6) 制成波改形，可改善噪声影响程度。
金属屋面板还有一个噪音问题，是因面板在固定卡件类紧固件中因热胀冷缩而发生移动，或面板底部在某些支座上发生移动造成，面板热胀冷缩会产生很大的振荡声。解决办法是在保温层与金属屋面板系统之间用一层薄衬，使金属板在薄衬上滑移，产生磨擦和噪声均较小。或采用高位的活动式卡件将金属屋面系统从屋面保温层上抬高一些。
(2) 隔热性能蟛蜞菊种子
钢板几乎没有隔热能力。屋面构造中必须加设隔热保温材料，设于吊顶棚上或屋面板下。可通过以下方法克服：
1) 屋面板内面的隔热材料选用吸湿性和透湿性小的材料。
2) 吊顶棚选用吸湿性材料。
3) 吊顶棚内要通风。
4) 屋面表面用不易吸收热辐射的白反光饰面。
5) 屋面板内和吊顶棚上，用能够隔断热辐射的铝箔等材料。对接扣件
3.2 非金属屋面
3.2.1 玻璃屋面
(1)玻璃性能
应用最广泛有热反射镀膜玻璃和夹层玻璃。
玻璃屋面中，最常用的为热反射夹层玻璃，在确保70％以上可见光透射率的要求下，可将太阳能的透射率降低40％以下，可以有效地隔热量、消除太阳对人体皮肤照射产生的灼热感，减少红外线热能的射入，这样在提高人体舒适度的同时，大大减轻空调的负荷，从而起到节能、环保的作用。
（2)玻璃屋面施工构造
玻璃采光顶的防水和排水是靠玻璃和杆件经过构造处理而形成的，防水性能的好坏与构造组织的好坏有很大关系。不论明框或隐框，玻璃间都要用密封胶密封，密封不好要漏雨，这是玻璃采光顶的常见病。结构密封胶是玻璃固定的粘接剂，同时也是将玻璃采光顶密封的密封剂，因此对结构密封胶的要求较高。玻璃的粘接只能使用高质量硅酮结构胶，不能用其它胶代替。高性能结构胶的使用寿命可达20 年及以上。
（3) 大型工程玻璃屋面实例：Ⅰ、大连森林动物
园；Ⅱ、上海科技馆。
3.2.2 聚碳酸酯板：
聚碳酸酯板的主要原料为聚碳酸酯。聚碳酸酯，简称PC，是一种综合性能优异的热塑性工程塑料。（1) 用于采光屋面的聚碳酸酯板性能
重量轻，透光性能好(透光率达82%)，在阳光下曝晒不会产生黄变、雾化、透光不佳现象，耐候性好，可以在摄氏-40 至+100°C温度范圈保持内各项物理性能指标的稳定性，其脆化温度为-110°C，软化温度为150°C；抗冲击性能优良，用铁锤敲击不能被破坏，是钢化玻璃的2 倍；中空结构，隔热性能优良：难燃，属于难燃Bl 级；隔音；防结雾；施工安装简便，而且可直接冷弯。施工简便，加工性能良好。
（2) 聚碳酸酯板施工构造
聚碳酸酯板作为屋面系统最关键的一层，应具有防水、保温、隔音、采光的功能。聚碳酸酯板安装的方式应采取结构连接，才能满足屋面的防雨及长期使用要求。
普通的聚碳酸酯板板材间连接方式往往采用结构胶连接，通过金属压条、硅胶、铆钉来解决两块板材之间的连接。由于金属、硅胶与聚碳酸脂的热膨胀系数相差大，经过长时间的日晒雨淋，热胀冷缩之后，很容易产生裂缝，产生屋面渗漏，难以达到永久屋面的要求。
目前世界上最先进的独特结构为：U 型结构和H 型连接结构，板材间通过扣式连接结构连接。板块接缝处，板块本身有突起的强化双正钩肋边，用相对应的双倒钩连接扣条固定，板材可牢固可靠地连接起来，并允许板块在一定幅度内自由浮动，能起到较好防水的作用，确保板材连接100%不渗漏水。该系统独有的连接方式，抗风压能力特强，可作为永久采光屋面系统。
（3) 大型工程聚碳酸酯板屋面实例：Ⅰ、广州体育馆；Ⅱ、澳门体育馆；Ⅲ、天津奥林匹克中心体育场。3.2.3 膜材
膜材料通常是高强纤维织物上涂敷涂层，使其成为不透气和防火、耐气候变化（防阳光、酸、气作用）以及抗撕裂和耐磨损的屋面材料。
（1) 目前通用的膜材有以下两种
1）聚酯结构+聚录乙烯（PVC）涂层
强度好，价格适中，一般使用寿命15～25 年。此类膜材料表面通常一层PVF 或PVDF 涂层，以提高其自洁性和耐久性。
2）玻璃纤维织物+聚四氟乙烯
膜材料的颜为浅黄，通过自然光的漂白作用后很快会变为白。此种膜材料的使用寿命超过30 年，可用于永久性建筑。
（2) 膜材料特性
1）膜材料阳光透射率一般在12%以上，白天不需要人工照明完全能够满足各种活动的需要。漫射光给人以舒适自然的感觉。夜晚膜材的透光性使建筑物在黑夜晶莹发光。
2）膜材料良好的性能可以将吸收的热量减至最小。
3）膜材料尤其适用于钢结构，和膜材的完美结合，形成力与美，刚和柔对比的优美建筑。
（3) 张拉膜结构施工技术要点
张拉膜结构施工主要过程为膜材裁剪、包装及运输、支承结构安装和膜体安装三部分。膜体安装又可分为膜体展开、连接固定、吊装到位和张拉成形四个部分，其中张拉成型是整个膜结构工程施工的重要环节，施工项目能否取得效果，取决于张拉是否满足设计要求。张拉索膜结构中，膜材的张拉预应力是靠索提供的，整个张拉过程实际就是将各种索按照预定的应力张拉到位。张拉时应确定分批张拉的顺序、量值，控制张拉速度，并根据材料的特性确定超张拉量值。张拉过程可以是分批、分级调整索的预应力，逐步张拉达到设计值；也可以对整体实施同步张拉。对有控
制要求的张力值应作施工纪录，对无控制要求的也要作张拉行程纪录。
（4) 大型工程聚碳酸酯板屋面实例：Ⅰ、福州站房；
4 屋面材料的选材要点
以上简要介绍了几种常见的大跨度屋面材料。对于屋面材料的选择和使用，应从满足建筑功能、节能、环保、工程造价、适用维修等多方面进行综合比较：（1）首先应从建筑的适用性角度考虑，从屋面的最基本功能要求出发。
（2）屋面材料的选择和使用，还应从建筑物坚固、耐久的要求考虑。
（3）屋面材料的选择和使用也应满足建筑室内不同功能的使用要求。
（4）屋面材料的选择和使用也应考虑建筑的艺术性，实现建筑师的设计理念。
（5）权衡各方面利弊，从技术、经济等多方面综合考虑选定。
5 结语
大空间、大跨度结构屋面材料的使用，必须进行仔细研究和论证，结合建筑效果和使用功能的要求，从工程造价、正常使用以及日后维护等等多个方面综合考虑，慎重选择较适合建筑本身的屋面材料。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议