《拱形彩钢保温屋面》郭晓飞

论文标题：拱形彩钢保温屋面

作者：郭晓飞

摘要：轻钢建筑近年在我国的工业、旅游业和体育场馆的建设中应用较广泛。轻钢建筑的保温防水技术，当前颇受施工、建设单位关注，文中介绍泡沫塑料保温密封防水的拱形彩

钢屋面的特点、应用范围、构造形式、材料选择、生产成本、自动压形机组及施工工艺。

关键词：轻钢建筑，拱形彩钢屋面，屋面保温，密封防水喷涂施工

拱形彩钢保温屋面是冷压折皱拱壳彩涂钢板泡塑保温屋面的多年研制、开发、施工经验，介绍新型大跨轻钢节能建筑屋面系统，供全国建筑设计、建筑施工和建材业、保温、防水业同行参考。

1、特点

拱形彩钢保温屋面具有结构防水、保温、抗震、装饰等多种功能。其特点为：

（1）主材彩涂钢板既是屋盖又是承重结构。单位面积质量仅15kg/ni左右，利用薄壳拱形原理，既坚固又省材料（无支柱），使基础减轻。它比网架结构可节约1/3费用。

（2）跨度可达36m(经改进可达40m)，矢高比0.2~0.5，中间呈天空穹状，给人广阔开怀感。

（3）采用泡沫塑料保温隔热，节能效果明显，同时兼密封防水、内外装饰一体完成。

（4）施工简捷。采用现场自动压型建筑机组，每班10人左右，每班可完成500㎡。隔热保温施工可同时或随后进行，每班6人左右，每天可完成500㎡。

（5）使用寿命长。正确设计、选材和施工条件下，在一般无腐蚀环境，首次维修时间可达10年以上；正确定期维修，其使用寿命可达30-50年（视材质而异）。

2、应用范围

主要应用于36m跨度内，一般腐蚀条件下的各类建筑：

（1）体育馆（场）：（蓝、排、网）球类馆、游泳馆、保龄球馆、训练场、学校普及型风雨操场、健身场、武术场。

（2）仓贮库房：军用仓库（飞机、坦克、军需品）、民用商品周转仓库、粮食贮存库、蔬菜水果鲜贮库、鱼肉食品冷库、车库等。

（3）集贸、娱乐设施：超市、展销厅，农贸、轻工市场，舞厅、多功能厅、影视厅、游艺场所等。

（4）厂房：工农业、矿山、治金机械加工、装配检修、生产车间、养殖场等。

（5）会议及等候厅：会议厅、礼堂及火车、轮船、汽车、飞机等候大厅、售票厅、站台等。

（6）其它：公路收费站、加油站、机动车检测站、风景旅游区住宅、楼顶接层、救灾紧急房屋等。

3、规格及建筑形态

3.1断面尺寸及特点

目前国内自行开发的拱形彩钢保温屋面有V-610型（见图1）和V-305型（见图2）2种规格。

V-610型属于通用型，实用面积大，保温层厚度为20~50mm，现场施工。V-305型属于加强型，保温层厚度为20~50mm，现场施工。

3.2建筑形态

不同的建筑形态示意见图3，适应跨度与矢高见表1。

图3：拱形彩钢保温屋面建筑形态

（a）-尺型；（b)-T型；（c）-双T型；（d）-M型

表1：不同建筑形态适应的跨度与矢高

4、材料及工艺选择

结合经济现状及我国南北气候差异、建筑物使用寿命及造价、施工现场选材及施工工艺有所差别，概况如下：

4.1金属板材选择

有彩涂镀锌钢板、彩涂镀铝锌钢板、铝合金板、不锈钢板之分。因建筑造价关系，国内大多数采用彩涂镀锌钢板。而因耐候及环境不同，彩色涂料也有聚氯乙烯、聚氨酯、氟碳树脂、硅树脂之分。氟碳树脂、硅树脂耐候好，首次维修时间12~15年，使用寿命50年以上，但价格略高。国内彩钢涂料仍以聚氯乙烯、聚氨酯为主流，这类材料首次维修寿命6~8年，使用寿命30年以上。

彩涂钢板厚度选择通常由跨度而定，一般在1.0~1.3mm之间。彩涂钢板成品每卷5t左右，目前国内主要产地为上海、武汉和大连，另一部分主要从韩国、澳洲进口。

4.2保温密封防水材料选择

保温密封防水材料有聚氨酯硬泡（PU）、聚异氰脲酸酯（改性聚氨酯，PIR）、可发聚苯乙烯硬泡（EPS）、酚醛硬泡（PF）、闭孔软泡（PUF、PE、PEP)及矿棉膏。其特性见表3。保温厚度根据材质导热系数、室内外温差而定，一般北方地区保温厚度选30~40mm，南方隔热厚度选20~30mm，东北地区、新疆地区保温厚度选40~50mm。

4.3保温工艺选择

保温方式目前大部分采用室内屋顶保温工艺，首选聚氨酯硬泡喷涂施工，它集保温、密封防水、内装修于一体，一次完成。但缺点是施工环境温度不能低于20℃。小部分采用屋顶外保温，采用PUF喷涂或EPS、PF充填，再喷涂PUF工艺，最后表面再覆一层防紫外线带颜色涂料或0.5mm彩涂钢板做装饰。冷库、鲜贮库、内屋面要求特殊的建筑可采用此工艺。

北方冬季（0℃以下）保温施工采用粘贴工艺，材料首选闭孔软质泡塑（PUF、PE、PEP），配套粘合剂须专用低温粘合剂。矿棉膏采用喷涂施工工艺，只用于防火要求极严场合，因施工不便及吸潮性应用较少。

4.4防火涂料选择

采用泡塑保温，可达B2级防火等级（离火自熄级），如有更高要求，可在保温层表面再涂刷或喷涂一层防火涂料。它有油性及水溶性之分，一般油性涂料粘结力强、防潮湿性好，但价格偏高，12~16元/kg，水溶性防火涂料便宜，3~5元/kg。涂刷量一般为1kg/m2左右，涂刷后防火等级可达到B1级（难燃级）。

5、主要施工设备

5.1自动压型机组

由裁钢卷装置、辊压给进压型装置、压弯折皱装置、液压站、轮车桥架组成，全部机组集中在轮载车桥上，可用5t卡车拖行。外形尺寸长8m×宽2.5m×高2m，用3相380V动力电，功率20kW。

5.2自动咬合机

主要用于压弯折皱后单条拱形彩钢互相咬合连接及吊装到屋顶后拱形组合（通常3~5条为一吊装组合）之间互相咬合连接。3相动力电，功率2kW。外形尺寸600mm×600mm×900mm，1人可操作。为专用设备，与主机配套。

5.3吊装夹具

用于夹紧组合好的拱形彩钢组合屋面（通常3~5个单元一组）。要求安全、易装卸。

5.4吊车

主要用于吊装卷板、拱型组合件安装，起重8t以上，吊臂长度根据施工现场要求而定。

5.5保温材料现场施工设备

以聚氨酯（PU、PR）硬泡为例，现场施工主要设备是喷涂发泡机。目前常用如下2类型：

（1）低压喷涂发泡机：此类设备完全国产化，由贮料罐、环形计量泵、喷枪头组成，价格便宜（8000元/台左右）。喷吐压力一般在1MPa以内。施工高度在10m(长度15m)以内。缺点是必须不间断喷涂施工（停歇时间稍长容易堵塞发泡枪），原材料浪费大，操作环境差，仅适用于初期过渡阶段或厚保温层施工。

（2）高压喷涂发泡机：此类设备目前正国产化。由活塞料泵、加压泵、喷枪头组成。进口价16万/台左右，国产价10万/台左右。施工高度达20m，长度可达33m，喷吐压力可达10MPa以上，雾化效果好，操作环境较佳，原材料浪费小，是今后PUF喷涂保温施工发展方向及主流。

5.6载人升降装置

载人移动式升降装置也不容忽视，它涉及安全、质量及效率，目前无定型产品，一般由施工单位自备。

6、现场施工工艺流程

现场施工工艺流程见图4。

PU、PIR和矿棉膏采取现场喷涂工艺，EPS、PF、PE和PEP采用预制粘贴工艺。

彩钢屋面施工环境要求：

（1)温度0C以上，2级风以下，无雨、雪、雾天气。应避免酷暑天气，夜间施工；

（2）场地面积200m以上。

7、费用概算

以V-610型1.2mm厚彩涂钢板(不带保温）为例，其投影建筑面积费用如表4。

投资回收平衡点为年生产15000m2左右（1999年国内价格水平）。

如需保温，依材质、厚度、施工季节及现场条件不同价格各异，一般增加60~80元/nm㎡（连工带料）。

8、结束语

虽然拱形彩钢屋面在我国规模化应用仅几年，许多理论、设计、应用、施工问题仍在不断探索、研究、证实之中。但其计算机设计软件“金属薄壁折皱拱壳结构分析程序”（MASSAP）已于1996年通过建设部鉴定，相关标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18-87）、《钢结构设计规范XGBJ17-88)早已发布。压型设备、喷涂保温设备已基本国产化；各种拱形彩钢屋面建筑形式（落地式、非落地式、连跨式、不等高连跨式、采光式）均已经多年风雪载荷实际检验，国产彩涂钢板、保温材料完全可以达到国标标准，且施工经验、工装夹具日趋完善，已有一次性施工最大面积达5万㎡。预计拱形彩钢屋面应用量将逐年增长。

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