高架车站钢结构屋面材料选用

高架车站钢结构屋面材料选用

范文锋

广东南海国际建筑设计有限公司528251

摘要：随着现代科学技术的发展和设计理念的创新，一些具有良好性能的金属被开发成新型的屋面建筑材料，广泛地应用于机场、车站、体育场馆、会展中心、博物馆、文化中心等城市标志性建筑，并逐渐向普通建筑扩展。

关键词：钢结构屋面；屋面材料；钢化玻璃；采光板；铝合金板

工程概况

横沙站是广州市轨道交通六号线首期工程的第二个车站，是一个侧式站台高架车站。车站主体位于广州金沙洲居住新城，位于已建金沙洲路道路中心线上，并靠近规划十字路口，线路于该段的走向基本为东西向。横沙站站址北侧规划为水系及村居住用地，南侧规划为商业区，东侧为住宅区；金沙洲路规划路宽40米，加宽段50米。有效站台中心里程为YDK1+061.1，车站中心点轨面标高为22.22（广州高程），线间距为4.1m，车站屋盖总长度86m，标准段宽14m。出入口分别布置规划路两侧，利用天桥联系路中站台。

车站屋面采用大小圆拱搭接，中部为大拱，长度为34.5m，两侧小拱分别长为26m、38m。大小拱搭接的长度为6.4m。所有主受力钢构件（钢管、H型钢）等钢材均采用Q345B钢。金属屋面材料发展迅速，可选择性多。从经济性、耐久性、防火等方面考虑，如何选择适合地铁车站的屋面材料，让我们先来了解现在市面上常见屋面材料：

1、钛锌板——主要成分是金属锌，加上少量的钛、铜、铝混合冶炼而成的钛锌合金板。具有极佳的柔韧性、延展性、多样性，极强的“自愈”功能，使用寿命可达100年之久。有原色、预钝化板（蓝灰色、青铜色）类型。

2、铝合金板——常用铝镁锰合金板。强度高、重量轻、延展性和导电性好，具有抵抗多种酸性侵蚀的能力，连接方便（可铆、焊），材质具有超过40年的使用寿命。种类分为非涂层产品（无规则锤纹和有规则压花纹样）和涂层产品（聚氨酯、聚酯、环氧树酯、氟碳等涂装铝板和预辊涂铝板）。

3、纯钛板——纯钛含量达99.97%。具有无可比拟的物理优越性能：强度高、质量轻、密度小、耐酸碱，极高的强度重量比。有原钛、发丝或锤纹处理、氧化膜发色类型。

4、铜板——采用无磷去氧还原铜。在所有金属中铜的延性最好，其加工性能不受温度的限制，低温不变脆，具有良好的可焊性和防火不燃性，超凡的稳定性和抗腐蚀性。有原铜（紫色），预钝化板（咖啡色，绿色），镀锡铜类型。

5、不锈钢板——含铬量不少于11%的铁合金。具有良好的加工性能，超强的耐腐蚀性能。表面有金属光泽质感。

6、镀铝锌钢板——镀铝锌钢板的铝锌合金结构是由55%铝、43.4%锌与1.6%硅在600℃高温下固化而组成，其整个结构由铝－铁－硅－锌，形成致密的四元结晶体，从而形成一层强有效防止腐蚀因子透穿的屏障。具有良好的耐腐蚀性、耐热性、反射性和上漆性。

7、各类复合板——钛锌复合板、钛铜复合板、铜铝复合板等。在一层金属板上覆以另外一种金属板，以达到在不降低使用效果（防腐性能、机械强度等）的前提下节约资源、降低成本的效果。具有复合金属的共同特性。

8、压型钢板——采用镀锌钢板、冷轧钢板、彩色钢板等作原料经辊压、冷弯成形。具有轻质高强、施工方便、抗震防火等优点。

通过上述对各种材料的分析，铝合金板-铝镁锰合金板在多个方面存在优势，并结合广州市已通车的地铁车站的屋面设计的情况，选用铝合金板-铝镁锰合金板在各方面更符合本车站屋面的选用。铝合金板-铝镁锰合金板的优点主要有：

1、重量轻；铝的密度为2.73g/m3，只有钢的1/3。

2、强度高；通过成份配置、加工和热处理方法可以达到很高的强度。3、耐腐蚀；具有自我防锈能力，形成的氧化层，可防止金属氧化锈蚀，耐酸碱性好，防腐能力在普通环境下使用寿命不少于40年。

4、颜色丰富、表面处理多样、美观。可进行阳极氧化、电泳、化学处理、抛光、涂漆处理。

5、可塑性好，易加工，可适应屋面各种造型-球形、扇形、弧形等，；

6、良好的导电性能。非磁化和低电火花敏感度，可以防电磁干扰和降低特殊环境下的易燃性。

7、安装方便；铝金属可以铆接、焊接、胶粘等多种方式连接；设备可进现场加工，在工地生产。

8、采用隐藏式固定，整个屋面无孔洞，减少屋面漏水隐患；无接驳口，无螺丝孔，建筑物外观完整；

9、环保，100%可循环回收利用。

屋面板与检修孔关系图屋面板与檩条关系图

屋面通常会设计采光带，为建筑室内自然采光，即环保节能又美观，让我们先来了解现在市面上常见采光材料：

1、夹胶玻璃——也称夹层玻璃。夹胶玻璃是两片或多片浮法玻璃中间夹以强韧PVB（乙烯聚合物丁酸盐）胶膜，经热压机压合并尽可能地排出中间空气，然后放入高压蒸汽釜内利用高温高压将残余的少量空气溶入胶膜而成。安全性高，由于是中间层的胶膜坚韧且附着力强，受冲击破损后不易被贯穿，碎片不会脱落，与胶膜紧紧地粘合在一起。中间膜层可减低太阳辐射，防止能源的流失，节省空调的用电量、中间膜能对声音的音波振动产品产生缓冲作用，从而达到隔音效果。

2、FRP采光板——是玻璃纤维强化聚酯（FRP采光板），俗称玻璃钢，又称透明瓦.是和钢结构配套使用的采光材料，其主要由高性能上膜、强化聚脂和玻璃纤维组成。由于其稳定的质量、经久耐用的特点。

强度及钢度良好。FRP采光板固化度≥85%，既有刚度又有韧性，且又不脆，便于施工和安装。

3、PC板材——是聚碳酸酯的简称，是一种综合性能极佳的工程塑料，具有杰出的物理、机械、电气和热性能，美其名曰“透明塑料之王”。作为被世界范围内广泛使用的材料，PC是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性和耐寒性；还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等优点，可大规模工业生产及容易加工的特性也使其价格极其低廉。

通过对上述三种采光材料进行分析，夹胶玻璃在各方面都优于其它2种材料，但它有个致命的缺点，就是重量太重，若采用6+0.52+6夹胶玻璃每平米重量约为40公斤，屋面的采光带有400平方米，所以只是采光带的玻璃重量已达到32吨，这还不包括玻璃支座等自重，夹胶玻璃及其配件的重量会加大整体屋面的重量。其它2种材料重量轻，自重小，各方面的性能都能满足要求，但防火等级只有B1级，根据《建筑设计防火规范》要求，部分民用建筑的屋面是可以采用B1级材料用为采光带的，但地铁项目更适用于《地铁防火规范征求意见稿》，根据本规范的要求（6.5.1屋顶采用金属承重构件时，其吊顶、保温材料等均应采用不燃材料，金属承重构件应采用外包敷不燃烧材料或喷涂防火涂料等措施，使其达到耐火极限不应小于1.00h。屋面可采用难燃材料做填充物，表面材料为不燃材料的复合屋面板），地上地铁车站的屋面应采用不燃材料（A级）。为了满足相关规范要求，与业主及总体单位充分沟通，经过综合分析对比，最后都达成一致意见，采用夹胶玻璃作为屋面采光带。

屋面板与玻璃关系图

通过对横沙站屋面材料的选用的介绍，了解了现在市场上常用的屋面材料，及常用材料有不同的优缺点及性能。希望为读者、设计师提供一些了解，在设计相关屋盖时提供一些帮助。

参考文献

[1]《地铁设计规范》（GB50157-2013）

[2]《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）

[3]《地铁防火规范征求意见稿》第二稿