鋼在建筑上的第一個(gè)應(yīng)用，美國(guó)一個(gè)工業(yè)建筑的不銹鋼屋面建于1924年，至今仍在使用且沒(méi)有進(jìn)行過(guò)任何修理。不銹鋼至今仍是工業(yè)建筑和大型公用建筑的屋面所青睞的材料，尤其是當(dāng)建筑處于腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境，因?yàn)楦�蝕造成的屋面滲漏將帶來(lái)高昂的運(yùn)行損失和維護(hù)代價(jià)。

 

不銹鋼在屋面的第一個(gè)大型高端應(yīng)用是建于1930年的紐約克萊斯勒大廈，它是當(dāng)時(shí)世界最高的建筑，屋頂和墻板采用302不銹鋼，2B表面，至今仍熠熠生輝。由于不銹鋼優(yōu)異的耐腐蝕性能、良好的防火性能和抗風(fēng)能力，成為高層建筑所歡迎的材料。盡管其它金屬材料在建筑建成之初也有較好的抗風(fēng)能力，但隨著時(shí)間推移，發(fā)生腐蝕，抗風(fēng)能力就會(huì)削弱。

 

不銹鋼的獨(dú)特性能特別適合于屋頂，不論它是平的、傾斜的、拱形的或弧形的。不銹鋼是一種十分堅(jiān)固耐用的材料，具有高強(qiáng)度和高延展性，完全不透水。它很少需要甚至不需要維護(hù)，易于成形和焊接。

 

它可用樹脂漆著色，如日本使用樹脂涂層不銹鋼屋面較多，也可采用標(biāo)準(zhǔn)型材制作成無(wú)涂層的金屬屋面。

 

不銹鋼屋面已廣泛用于居民住宅、商業(yè)建筑、市政建筑及工業(yè)建筑、體育館和教堂等。

 

不銹鋼屋面材料有許多優(yōu)點(diǎn)：

耐腐蝕性能好；

屋頂除需要去除樹葉、碎石等外，不需保養(yǎng)維護(hù)；

壽命可長(zhǎng)達(dá)建筑物的使用期限；

強(qiáng)度高，重量輕；

良好的防火性能，在火災(zāi)中具有安全性；

良好的抗風(fēng)能力和防水性能；

容易加工成形，易于焊接，鋪設(shè)簡(jiǎn)單方便；

可著色處理、可涂漆或施加各種涂層；

不銹鋼表面可滿足航空部門所要求的低反射性和太陽(yáng)能反射指數(shù)（SRI）的要求，且SRI值不會(huì)隨時(shí)間推移而變化；

外表美觀，具有多種設(shè)計(jì)可能性，還可設(shè)計(jì)成綠化屋頂；

可安全地與其他建筑材料一起使用，不會(huì)被水泥、泥漿、木材防腐劑破壞；

100%可回收再利用，無(wú)有害物質(zhì)排放，對(duì)環(huán)境影響小

 

選材

不同的不銹鋼可用于不同的環(huán)境。

在經(jīng)常下雨的鄉(xiāng)村地區(qū)和低-中等污染的城市地區(qū)，可選用304不銹鋼和439不銹鋼；

在高污染的城市環(huán)境、工業(yè)環(huán)境和含鹽（海邊、除冰鹽）的環(huán)境，可選用316不銹鋼、316L、317不銹鋼、317L不銹鋼等；

在溫度較高的嚴(yán)重工業(yè)污染的環(huán)境和鹽含量很高的環(huán)境，可能需要采用耐蝕性更好的317LMN、904L、447、2205、6%Mo不銹鋼等牌號(hào)。

所有與不銹鋼屋頂有關(guān)的材料也應(yīng)當(dāng)由不銹鋼制成，包括板條罩、防濺板、滴水板、卡具和釘子。

 

不銹鋼用于屋面的方式：

作為成型薄板；

作為帶有隱蔽固定裝置的成型薄板；

直立鎖邊法，線焊或折疊；

板條卷法。

 

1）  成型薄板

不銹鋼可以用與碳鋼相同的方法進(jìn)行成型。

由于不銹鋼的加工硬化特性，軋成型材時(shí)所要求的壓力比碳鋼要求的壓力大50％左右，并且奧氏體型材料在輥軋成形過(guò)程中易發(fā)生“回彈”。

另一種方法是壓彎法，滑鐵盧終點(diǎn)站屋頂就是用這種方法建造的，板材經(jīng)特別設(shè)計(jì)以適應(yīng)建筑家要求的長(zhǎng)跨度。

無(wú)論如何成型，屋頂?shù)匿佋O(shè)方法是相同的。蓋板由檁條支撐，盡管間距取決于型材厚度和設(shè)計(jì)承重，但通常中心間距大致為1.8米。

對(duì)于不銹鋼屋頂，要緊的是一級(jí)和二級(jí)固定螺絲也應(yīng)由不銹鋼制成，奧氏體緊固件必須與奧氏體屋頂鋼板一起使用。

由于不銹鋼的楊氏模量與碳鋼相似，故相同型材的撓曲度相似。

典型的屋面板型如圖：

 

2）  隱蔽固定方式

隱蔽固定系統(tǒng)外觀上與成型的蓋板相似，但它用暗裝的壓片緊固件來(lái)連接相鄰的板材。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于屋面可不被固定螺絲穿孔，因此消除了潛在的滲漏源。

有各種不同的專利方法和隱蔽固定裝置的型材，但它們中大多數(shù)的原理是相同的。下圖所示的屋頂說(shuō)明了這樣一個(gè)系統(tǒng)。倫敦的一個(gè)郵局分檢處使用了這種特殊的系統(tǒng)，其中對(duì)不銹鋼進(jìn)行了專有的珍珠色修飾。

這種方式使用輥軋成型的型材，該型材設(shè)計(jì)成有凸和凹的側(cè)邊來(lái)相互卡緊固定，這樣就形成了一個(gè)堅(jiān)固互聯(lián)的、不漏水的屋頂隔板。在各聯(lián)鎖部件之間的是特別設(shè)計(jì)的壓片，它固定在檁條上并使屋頂壓緊。

互聯(lián)板材的原理也可用于外部或內(nèi)部墻面的金屬包層。這種類型的裝置可允許溫度的變化，無(wú)論是熱脹還是冷縮。

①    最小坡度

對(duì)于大多數(shù)屋頂結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，最小值1度的坡度是必須的，這可以避免積水和永久水坑的形成。然而這肯定是推薦的最低值，采用更大傾斜度可加快水的流出，增進(jìn)雨水的清洗作用。通常，屋頂傾斜度采用3－6度，以使防濺板和屋檐排水口簡(jiǎn)單化。

②鋼板厚度

型材通常以0.5、0.6、0.7mm的厚度被軋制出來(lái)，按檁木的多種間距而設(shè)計(jì)，檁木的中心距是1.5米到2.25米，依所承受的負(fù)荷而定。壓制板可以更厚些。

③承重／間距表

可從屋頂材料制造商處獲得

④附件

任何不銹鋼屋頂?shù)母郊�如卡子、螺絲也應(yīng)當(dāng)用不銹鋼制造。

⑤安裝

這種屋頂?shù)陌惭b首先是標(biāo)出第一排夾具的位置并固定好。將第一塊鋼板連接到這排夾具上并且把鋼板放到檁木上，將下一排夾具裝配在已安放好的鋼板上并像前面那樣固定在檁木上。安裝中有必要使用適用于大多數(shù)金屬屋頂安裝的履帶式操作臺(tái)以避免永久的彎曲和表面損害，為此，鞋襪也應(yīng)有所選擇，并且為避免油脂污染，處理材料時(shí)應(yīng)戴上干凈手套。

通常的做法是在屋脊接縫處用特制工具使鋼板翹起防止水通過(guò)，相反，在滴水處鋼板端部使鋼板翻下以利于水排出。預(yù)成形終端常在肋部被敲進(jìn)使其平整，防止被小鳥、昆蟲等利用。

⑥手工制造型屋頂

手工制造型的金屬屋頂需要一個(gè)基體來(lái)支撐，不銹鋼也不例外。在這類屋頂中，基本上使用兩種方式，通常是直立接縫、板條卷。

用于手工制造所用的不銹鋼應(yīng)當(dāng)處在軟化的狀態(tài)以利于成形。屋頂傾斜度在7度以下時(shí)推薦使用板條卷方法，但大于這個(gè)屋頂傾斜度時(shí)兩種方法都可使用。

在美學(xué)上，與板條卷方式相比，直立接縫方式所形成的屋頂外觀上不那么惹人注目，板條卷方式在板條連接處給出醒目的線條，如果建筑家愿意，兩種方式可以一起使用。

在形成接縫和整理操作中要謹(jǐn)慎小心，因?yàn)椴讳P鋼在冷作中會(huì)很強(qiáng)硬化。

 

3）  直立鎖邊方式

直立鎖邊是由淺槽形板所形成的一系列間格組成的，槽形板緊靠著夾具鋪設(shè)在斜面上，夾具預(yù)先以375mm的中心距固定在基體上。夾具的尺寸是45mm高×25 mm寬×50 mm長(zhǎng)，伸縮夾具為40 mm高×85 mm長(zhǎng)，其上開有50 mm長(zhǎng)的槽用以安放30 mm的夾具。夾具用螺栓或螺釘固定在基體或板條上，夾具與鋼板的上翻邊一起折疊形成了高度約25 mm的縱向直立接縫。

普通夾具用來(lái)固定3m以下的鋼板，當(dāng)超過(guò)3 m時(shí)，考慮到膨脹或熱移動(dòng)，應(yīng)用1／3的普通夾具和2／3的伸縮夾具混合使用。

當(dāng)長(zhǎng)度需要超過(guò)9 m，在屋頂坡度超過(guò)45度時(shí)，可用單層貼邊跨斜面將鋼板連接起來(lái)。結(jié)合處應(yīng)矯平以使水順暢地流過(guò)鋼板。屋頂坡度小于45度時(shí)，推薦做滴水板。為避免直立接縫上不銹鋼多層厚度給裝貼邊帶來(lái)困難，橫縫應(yīng)錯(cuò)開。

直立接縫成形方法見下圖。

 

固定鋼槽

翻邊折疊形成直立接縫

 

在屋檐處折疊直立縫

 

4）  板條卷法

在這個(gè)方法中，縱向木板條用10號(hào)不銹鋼螺絲（3.5 mm）牢固地安裝在基體上，中心間距450 mm。安裝板條牢固是重要的，以避免將金屬安放就位時(shí)發(fā)生任何錯(cuò)位，板條在被安裝到基體上之前還要先裝上鋼板卡具。通常板條間的中心間隔是425 mm。

在檐口和滴水處木條端部呈現(xiàn)45度倒角，以便不銹鋼蓋板的覆蓋。主鋼槽由寬455 mm并沿著縱向有45 mm直立翻邊的薄卷板構(gòu)成，翻邊緊貼板條的側(cè)面。將卡具夾住固定鋼板，卡具尺寸為55mm高×50 mm長(zhǎng)。對(duì)板條卷設(shè)置了一個(gè)分立的卷罩，一般是1米長(zhǎng)。將罩定位，并在一端鎖住，另一端用3個(gè)10號(hào)螺釘固定。

 

基體結(jié)構(gòu)

不銹鋼屋頂與其它金屬屋頂?shù)幕�體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是相同的。

25 mm厚的企口板或19 mm或25 mm厚的室外使用等級(jí)的膠合板等木材適合作不銹鋼的基體。

另外，混凝土基體結(jié)構(gòu)也能滿足需要。對(duì)于混凝土基體結(jié)構(gòu)，必須采取措施，用預(yù)埋在混凝土中并與混凝土找平層取平的燕尾形木板條或木栓來(lái)固定卡子或卷?xiàng)l。建議木板條為75 mm×25 mm厚，所有的木板最好進(jìn)行壓力處理或用防腐劑浸漬防止腐爛。

基體結(jié)構(gòu)應(yīng)有一個(gè)平滑的斜度以利于排水，最小坡度為1：40。

 

基體結(jié)構(gòu)的頂部應(yīng)鋪一層襯底以為屋面板提供一個(gè)平整光滑的表面。要用其他方法防止襯底成為蒸氣阻擋層，除非襯底包括一個(gè)不透水的復(fù)合層。當(dāng)使用混凝土或找平層時(shí)這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樗鼈兛赡荛L(zhǎng)時(shí)間地殘留潮氣。

 

材料厚度和表面

通常，硬度值小于150維氏硬度的軟化材料并且手工制造屋頂一般僅使用標(biāo)準(zhǔn)線規(guī)SWG28號(hào)（0.375mm）的板材。

軋制2B表面和滾壓的無(wú)光澤表面在屋面較為常用。在無(wú)反光的表面做電化學(xué)著色處理、涂漆或各種金屬涂層（錫、錫/鋅或銅）屋面也廣泛被采用。除電化學(xué)著色表面一般用于較小的屋面板，其余表面可用于任何屋面方式。

不同地區(qū)對(duì)屋面外觀的偏好不同，對(duì)飛行起降沿線屋面反射率規(guī)定不同。2B表面是屋面常用的表面中反射性最強(qiáng)的，任何加工或熱脹冷縮帶來(lái)的板材視覺(jué)上的不平直感會(huì)較為明顯。在美洲，2B表面不太受歡迎，一般限于工業(yè)建筑屋面和建筑天蓬。而在歐洲和南非，2B表面用在一些較高端的建筑上，因?yàn)槿藗兂�將視覺(jué)上的凹凸不平感與手工打造聯(lián)系起來(lái)。在很多地區(qū)，也不符合飛行起降的反射性規(guī)定。為了避免反光，最好選用與2D表面加工相似的無(wú)光表面加工或鉛錫合金鍍層材料。

 

排水溝、防濺板、落水管、女兒墻壓頂和其它屋面部件一般可采用2B表面，因?yàn)樗鼉r(jià)格低廉，容易買到薄規(guī)格的產(chǎn)品。

 

注意

不銹鋼的儲(chǔ)存和保護(hù)。不銹鋼在運(yùn)輸過(guò)程中及在現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存中應(yīng)當(dāng)保持干燥。任何時(shí)候都要小心避免材料被諸如帶釘?shù)难プ踊虼种氐墓ぞ邉潅�。不銹鋼不應(yīng)當(dāng)用由碳鋼制作的鋼絲棉清洗，因?yàn)檫@將不可避免導(dǎo)致碳鋼的沉積和銹斑的生成。不銹鋼必須一直與碳鋼分開，特別是在對(duì)它們進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)。

為適合屋頂?shù)拈g格，所成形的鋼板糟應(yīng)當(dāng)留出一個(gè)適當(dāng)?shù)呐蛎浬炜s余量。

 

樹脂涂層不銹鋼

樹脂涂層不銹鋼即PVF2，自八十年代中期在日本推廣使用以來(lái)，已獲得引人注目的成功。樹脂涂層不銹鋼已經(jīng)發(fā)展到長(zhǎng)壽命涂層，其工藝涉及不銹鋼表面的回火，最終退火過(guò)程保留時(shí)間比通常稍長(zhǎng)一些。

為保證良好粘附力，使鋼板通過(guò)經(jīng)噴丸處理表面的軋輥。在涂覆樹脂脂涂層之前，先涂覆一層環(huán)氧樹脂層作為底層。雖然普通的涂層是硅酮丙烯酸類樹脂，但更耐老化的亞乙烯氟樹脂涂層已研制出來(lái)。由于縫焊在日本有著快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)，因此已開發(fā)出可焊接的樹脂涂層。這種涂層與普通樹脂涂層的不同之處在于加入了20％重量的不銹鋼粉，它保證了縫焊設(shè)備所需的導(dǎo)電性。成型薄板可以按通常的方式使用或用“隱蔽固定型”的內(nèi)藏部件進(jìn)行安裝。

 

縫焊

縫焊屋面基本上就是前面提到的直立縫屋面，只是將縫焊接起來(lái)形成不透水的接縫�？p焊在自動(dòng)便攜式機(jī)械裝置輔助下完成。該裝置最初由瑞典Rostfria Tak集團(tuán)為此目的而研制。

這種方法的原理是首先將薄板卡具點(diǎn)焊到薄鋼板上，然后用自行推進(jìn)的自動(dòng)縫焊機(jī)在離屋面蓋板之上15mm處進(jìn)行縫焊，最后的操作是縫的彎折，它又是一個(gè)由自行推進(jìn)的縫彎曲機(jī)完成的過(guò)程�？p焊機(jī)要求一個(gè)380伏的三相電源或27千伏安的發(fā)電機(jī)，其自行推進(jìn)速度為4米／分鐘。