浅析轻钢屋面板结构设计中常见的几个问题

浅析轻钢屋面板结构设计中常见的几个问题

■ 刘艳芳

[摘 要] 轻钢结构近些年应用十分广泛，但由于多种原因，轻钢屋面板漏水、风掀、雪榻事故频发。本文简要介绍了轻钢屋面板结构设计及连接设计常见的几个问题。

[关键词] 轻钢结构 屋面系统 屋面设计 节点设计

屋面板采用压型钢板时，竖向均布活荷载标准值应取0.5 KN/㎡。

荷载效应组合原则为雪荷载与屋面均布活荷载不同时考虑，应取两者中的较大值；雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值与积灰荷载同时考虑；屋面材料或檩条自重以外的其它荷载与施工或检修集中荷载不同时考虑；地震作用与风荷载不同时考虑。荷载分项系数为永久荷载1.2，可变荷载1.4。

参数控制：

（1）檩条挠度限值：

仅支撑压型钢板屋面：L/150； 尚有吊顶：L/240。

（2）压型钢板屋面板挠度限值：L/150； 其中L 为构件跨度，对悬臂梁，按悬伸长度的2倍计算受弯构件的跨度 三、 连接节点设计

1. 节点设计重点

（1）如遇强台风地区，必须采取防风措施，如增加固定点，减少搭接点，并在檐口及屋脊等部位增加通长固定压条等；对于敞开或半敞开建筑，当风荷载较大时，对屋面产生的负压力较大，应对连接节点及构造措施进行适当加强处理。

（2）在施工现场扎制的压型钢板，根据吊装条件，应尽量采用较长尺寸的板材，以减少纵向接缝，防止渗漏，一般板长宜控制在12 m 之内。

（3）屋面搭接时，板缝间需设通常密封胶带。屋面应尽量避免开洞，必须开洞时，宜靠近屋脊部位。

（4）在屋面的外檐或挑出部分，考虑到是受风的最不利处，可局部采用防风索（每2～3 m 一根）。防风索的端部必须与主体结构连接。

（5）屋面与天沟的连接处必须封堵密实，以防止在强风作用下端部首先发生破坏。

2. 压型钢板及夹芯板铺件要求

（1）固定钢支架。主要用于将压型钢板屋面板固定在檩条上，如屋面板高度小于70 mm，可不设固定支架，固定支架与檩条的连接采用焊接或自攻螺钉或专业咬边机咬边连接。

（2）自攻螺钉。主要用于压型钢板、夹芯板、异型板等与檩条及钢支架的连接。位于檩条上的板纵向连接处，连接点间距≤350 mm，同一根檩条与每块板之间不得少于三个连接点，在板中间非纵向

连接处，檩条与板材之间不得少于两个连接点；在檐口及屋脊处宜适当加密连接点。

（3）拉铆钉。主要用于板与板的连接，拉铆钉间距一般为100～500 mm。

（4）膨胀螺栓。用于钢板、连接构件与混凝土结构或砌体的固定作用，其中距不应大于350 mm。

（5）固定位置要求。自攻螺钉、拉铆钉用于屋面时，设于波峰；自攻螺钉所配密封胶盖垫必须齐全，防水可靠，拉铆钉处露钉头处应涂中性硅酮密封胶。

（6）泡沫堵头。可用软质聚氨脂制品，并选取不干胶粘贴。

（7）密封胶采用聚硫、硅酮或其它优质中性耐候密封胶。

（8）异型板。包括屋脊板、泛水板、封檐板、包角板等；异型板宜采用与屋面板材料相同颜色的钢板经弯板机弯制成型；厚度应≥0.6 mm；屋脊板、包角板、封檐板、泛水板等搭接方向宜与主导风向一致，搭接长度≥150 mm，中间用密封胶密封、拉铆钉连接，拉铆钉横向中距≤200 mm，外露钉头涂密封胶，拉铆钉尽可能避开屋面板波谷。

3. 屋面板与檩条连接节点

波高＞70 mm 的压型钢板为高波板，波高≤70 mm 的压型钢板为低波板。

低波屋面板，可不设固定支架，在波峰处采用带有防水密封胶垫的射钉或自攻螺钉与檩条连接，可每波或隔波设置一个连接件，但每块板不得小于3个连接件，见图

1。

轻钢结构具有自重轻、用钢量少、工厂化程度高、工期短的特点，且可根据不同使用功能设计成多重大跨度、大空间结构，主要用于单层工业厂房、单层仓库建筑、商业建筑、文娱设施和体育馆等，因此近些年发展迅速，但在使用过程中轻钢屋面板是事故频发的重点部位，屋面经常出现渗漏，被大风掀翻以及被雪压塌等事件。因此轻钢屋面板结构设计是轻钢结构设计的重点。

为了确保屋面板的安全性，主要采取以下措施：基本风压、基本雪压宜按照100年一遇取值；加强屋面板结构设计与节点设计，设计中留有一定的冗余度；对屋面板连接件应进行抗风揭实验；为了后期维修需要，结构设计应考虑设置屋面检修防坠落设施以及挡雪板。

轻钢屋面系统主要含屋面板、下层板、檐口、防水层、隔热层、排水沟、维护检修设施及相应的附加龙骨、支架、紧固件、吊杆等，屋面坡度宜取1/8～1/20。

一、 屋面板材料的选取及设计原则

屋面板常用建筑材料为彩色镀锌或镀铝锌压型钢板以及夹芯压型复合板、钢骨架轻型板（天基板）等，其中钢骨架轻型板采用国家建筑标准设计参考图09CJ20、09CG12。

当屋面采用压型钢板时，其压型钢板厚度不宜小于0.8 mm。压型钢板的构造应满足《冷弯薄壁型钢结构设计规程》（GB50 018）的规定。

当屋面板上开设直径＞0.3 m 的圆洞或单边长度＞0.3 m 的方洞时，根据计算结果，可采用次要结构加强。屋脊处不宜开洞，屋面板上应尽量避免设有通长大面积孔洞，开孔最好分块均匀布置。

压型钢板及夹芯板用于抗震设防烈度≤9度地区，钢骨架轻型板用于≤8度地区。 二、 荷载及参数的选取

轻钢屋面板的控制荷载通常为竖向荷载，当设计选取的风荷载以及雪荷载较大时，对屋面节点设计有较高的要求。

图1 YX35-125-750（V125）型压型钢板屋面横向连接 （注：宜用于屋面防水要求较低、单坡长度较小及半开敞式建筑物）

高波压型钢板屋面板一般采用暗扣式，与檩条的连接时通过支架连接，见图

2。

图

2 YX51-360（角驰Ⅱ）型压型钢板横向连接

图3 YX51-380-760（角驰Ⅲ）型压型钢板横向连接

板均为120 mm；檩条上翼缘宽度应比固定支架宽度大10 mm。

压型钢板及夹芯板两端均应搭接在檩条上；压型钢板高波屋面板搭接长度为350 mm；压型钢板及

夹芯板搭接长度：屋面坡度≤10%的低波屋面板为250 mm，屋面坡度≥10%的低波屋面板为200 mm，墙

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4. 屋面板与板之间连接节点设计

压型钢板屋面板连接方式有普通搭接（分为带密封胶槽和不带密封胶槽两种）、紧固件连接、180°咬边连接、360°直立缝锁边连接，详见如下图；其中360°直立缝锁边连接体系，其连接形式为滑动式，可消化屋面板涨缩引起的变形，适用于单坡尺寸过长或环境温差过大的建筑，且风荷载较大的地区也宜使用

360°直立缝锁边连接。

图

4 不带密封胶槽屋面板

图8 360ﾟ屋面板 图7 180ﾟ

屋面板 图

6 暗扣式屋面板

侧周边加3×100 mm 钢衬板围焊或顺坡度方向施焊。

尽量避免采用内天沟，当采用内天沟时，为避免北方寒冷地区天沟因积雪冻结造成排水不畅产生渗漏，雪后须及时进行人工清扫或沿天沟底板内侧设通长暖气管道或电伴热系统，另外，内檐沟及内

天沟需设置溢流口或溢流系统。

雨水管间距不宜大于12 m，管径一般为100～150 mm，雨水口位置均宜置于檐沟或天沟宽度中心线上，并应避开天沟支托。

雨水管材质一般为热镀锌钢管、无缝钢管、PVC 管、彩板管。

5. 屋脊及檐口、天沟节点设计

外檐沟在条件不允许时可不找坡，内檐沟及内

天沟宜找0.5%坡。

钢板天沟沿长度方向连接时，可在天沟接缝外

图

5 带密封胶槽屋面板

屋脊节点中应加强屋脊盖板屋面板之间的封堵

及密封胶，以免产生漏水。

而产生的负风压。

连接节点、屋脊、檐口、天沟、屋脊等位置的节点应加以重视，按照要求设置连接件、泛水板、屋脊板、封堵及密封胶等，避免因节点设计而产生漏水、台风掀翻以及大雪压塌事故。 参考文献

[1]CECS102：2002，门式刚架轻型房屋钢结构设计

规程[S].

[2]《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手

册（上册）（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3]02J925-1，压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构

造[S].

（作者单位：武汉铁四院工程咨询有限公司，武汉 430063）

图9 外天沟节点图 图10 女儿墙外天沟及溢水口节点图 图11 内天沟节点图

图13 檐口节点图

四、 结语

图12 屋脊节点图

为了确保轻钢屋面板结构设计的可靠性，压型金属板系统的受力性能应通过试验验证。并应通过抗风揭试验确定其系统的整体抗风揭能力。用于压型钢板与檩条之间以及压型钢板之间连接的铆钉、螺栓、自攻螺钉以及射钉的承载力设计值，应由生产厂家通过试验确定。设计单位对屋面板与板之间

檐口节点详图，因檐口部位均设有悬挑板，应加强悬挑板与檩条的连接节点设计，并进行屋面封檐板或滴水板的封堵设计，避免应因风进入屋面板

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