近年來，隨著國內經(jīng)濟的高速發(fā)展，大型機場、火車站、會展中心、體育場館、文化設施等一大批公共建筑迎來了蓬勃發(fā)展的建設高潮，為直立鎖邊屋面系統(tǒng)的應用提供了廣闊的發(fā)展空間。
1． 發(fā)展歷程
直立鎖邊屋面系統(tǒng)在國外已經(jīng)成功運用了四十多年，該系統(tǒng)采用鋁鎂錳合金為屋面材料，充分發(fā)揮鋁合金材料輕質、高強、防腐能力強、可塑性好、可焊性好、環(huán)保性好的特點，可生產(chǎn)變寬度板、多半徑板等鋼板難以實現(xiàn)的種類，并大范圍應用于各種復雜造型的公共建筑，使屋面系統(tǒng)的主流產(chǎn)品逐步由原來傳統(tǒng)的壓型鋼板過渡到鋁合金板，實現(xiàn)了質的發(fā)展。
直立鎖邊屋面系統(tǒng)進入國內是在上世紀90年代，當時在國內的大型公共建筑中仍然廣泛采用壓型鋼板，只不過在傳統(tǒng)的打釘板基礎上多了一些鎖邊板型，代表建筑如首都國際機場二號航站樓、浦東國際機場航站樓等，直立鎖邊鋁鎂錳板的應用僅有幾個中小型機場和體育場館，影響力有限，且價格昂貴，沒有形成大范圍推廣的條件。
直到進入21世紀，國內建筑設計理念逐步與發(fā)達國家接軌，加之經(jīng)濟發(fā)展迅速，吸引了國外一些知名品牌進入中國市場，如當時的英國霍高文建筑系統(tǒng)有限公司，通過設立辦事處開展國內業(yè)務，并通過承接當時國內規(guī)模最大的廣州新白云國際機場遷建工程航站樓屋面項目（圖1－1），迅速確立了其在國內直立鎖邊鋁合金屋面系統(tǒng)的領先地位。廣州新白云國際機場航站樓的成功，極大地帶動了鋁鎂錳合金屋面系統(tǒng)在公共建筑上的廣泛應用，在此之后建設的大型機場、體育場館、會展中心等也越來越多地采用直立鎖邊鋁合金屋面系統(tǒng)，是之逐漸成為屋面的主流產(chǎn)品。
2004年前后，隨著杭州大劇院（圖1－2）和國家大劇院（圖1－3）的成功建設，直立鎖邊鋁合金屋面系統(tǒng)進入一個新的發(fā)展時期。扇形弧形板在這兩個雙曲造型的屋面上大規(guī)模使用，開創(chuàng)了雙曲屋面無縫鋪設的先河，使得建筑維護系統(tǒng)的美觀性和防水性有了本質上的改善和提升，并使扇形板的加工能力成為如今企業(yè)能否承接雙曲造型屋面的一個標準門檻。另外，這兩個具有極高外觀要求的建筑，也開創(chuàng)了在直立鎖邊屋面系統(tǒng)上無穿透固定裝飾板的新技術。該做法最早是借鑒國外在直立鎖邊屋面系統(tǒng)上固定太陽能板的技術，重新開發(fā)設計適合裝飾板的龍骨系統(tǒng)，經(jīng)過權威檢測機構的承載力試驗后，成為這兩個經(jīng)典建筑的最終實施方案。如今，這種在直立鎖邊板上鋪設裝飾板的做法已經(jīng)為眾多復雜造型建筑物所用，為直立鎖邊屋面系統(tǒng)的應用開拓了更為廣闊的空間，比較有影響的建筑如上海世博文化中心、廣州亞運館等。
1． 新技術及發(fā)展方向
隨著直立鎖邊鋁合金屋面系統(tǒng)在國內的廣泛應用，隨之而來的一些技術難點逐漸顯露出來，為了克服這些技術難題，一些關注質量和品質的廠家也傾注了大量的技術力量和資金進行攻關，不斷開發(fā)出新的產(chǎn)品和技術，力圖不斷完善直立鎖邊屋面系統(tǒng)的性能，延續(xù)其在業(yè)界的領先優(yōu)勢。
直立鎖邊屋面系統(tǒng)在設計理念上具有熱脹冷縮的解決辦法，其關鍵點在于利用屋面板扣合在鋁合金固定座的梅花頭上，熱脹冷縮時屋面板能夠在固定座上自由伸縮。然而在實際工程中，施工單位往往不注意固定座的鋪設精度，或者由于鋼結構和檁條存在施工誤差，或者由于屋面造型過于復雜等等原因，造成固定座不在一條直線上，與屋面板的板肋不能很好地吻合，屋面板伸縮時與固定座相互摩擦，很容易損壞板的完整性導致漏水，同時也會造成擾人的噪音，這種情況在屋面板長度超過40米時尤為突出。為解決這一難題，德國霍高文公司開發(fā)出一種新型固定座，該固定座采用高強度工程塑料，內襯高強鍍鋁鋅鋼板，在保證可靠的強度、耐久性和環(huán)境適應性的前提下，大大降低了鋁合金屋面板與固定座之間的摩擦力，同時也極大地改善了屋面系統(tǒng)的保溫性能，消除了冷熱橋，并有效解決了伸縮時的噪音問題。目前，這一技術已成功應用于倫敦希斯羅國際機場五號航站樓160米長鋁合金屋面中，取得了良好的效果，在國內，南京河西會展中心110米長屋面和沈陽奧體中心游泳館140米長屋面也都采用了這種新型固定座。
近年來，隨著建筑設計人員視野的不斷拓寬，建筑理念的不斷更新，一大批造型新穎別致的建筑設計應運而生，對屋面系統(tǒng)的要求也越來越高。一些造型復雜的屋面工程及時使用扇形板也無法完美地實現(xiàn)，需要廠家提供更多的異型板型。面對新的市場需求，屋面廠家沒有停止不斷進取的腳步。在歐洲，一些廠家于2005年即研發(fā)出特種造型板型，有腰鼓形、棗核形、S形等不一而足，極大地滿足了建筑師對造型的要求，取得了顯著的成功。著名建筑師扎哈哈迪德設計的萊比錫寶馬中心即是代表之作。
圖2－2－1 特種異型板 圖2－2－2 萊比錫寶馬中心
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2．3 新型材料
伴隨著直立鎖邊屋面系統(tǒng)的高速發(fā)展，建筑師對建筑外觀的要求也越來越多樣化，有些需要建筑外觀擁有鋅板的厚重感，有些需要有金屬閃亮而不刺眼的質感，有些則希望建筑物既擁有彩色的色彩，又不因油漆涂層而失去金屬質感。
如今，這些要求都已成為可能。深圳福田換乘中心（圖2－3－1）采用歐洲進口鍍鋅鋁合金板，既保持了鋁合金板原有的質輕高強的特點，又賦予建筑物以鋅板特有的觀感，充分滿足了建筑師的要求。
圖2－3－1 采用鍍鋅鋁板的福田換乘中心 圖2－3－2 亞運館采用高耐候不銹鋼板
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新落成的廣州亞運館（圖2－3－2）采用特殊不銹鋼制作直立鎖邊板，有效解決了鎖邊難題，外覆建筑高耐候性不銹鋼裝飾板，使整個建筑物隨著陽光強弱和角度的不同，不斷變化其外觀效果，具有非凡的建筑效果。紅色壓花不銹鋼裝飾板更是猶如點睛之筆，突出了亞運館與眾不同的設計概念。
現(xiàn)在，一種新型的采用電鍍上色工藝的鋁合金板正在歐洲悄然興起，這種鋁合金板采用的不是傳統(tǒng)的油漆上色工藝，而是采用類似電鍍的工藝為鋁合金板上色，完成后的板面既有建筑師希望的彩色色彩，同時又有非常強烈的金屬質感，大大豐富了建筑外觀的多樣性。
1．
目前直立鎖邊屋面系統(tǒng)的反思
直立鎖邊屋面系統(tǒng)在國內建筑市場的應用和發(fā)展已走過了十多年的歷程，市場上出現(xiàn)了大大小小許多屋面系統(tǒng)供應商，但是真正掌握核心技術的并不多，許多廠家依靠模仿和低價競爭謀生存，造成了市場上的無序競爭和魚龍混雜的局面。為了一味謀求低價，部分工程采用碳鋼釘固定鋁合金固定座，雖然暫時看不出問題，但天長日久，鋼鋁之間發(fā)生電化學腐蝕，將會產(chǎn)生嚴重的后果；一些不具備技術實力的廠家由于不了解屋面板的計算模式和方法，無法準確計算屋面板的承載能力，造成某些工程的鋁合金屋面板多次被風掀掉的重大事故；還有一些工程，由于外覆裝飾板，便不再注重直立鎖邊板的設計和安裝質量（圖3－1），可謂金玉其外，敗絮其中，給工程留下后患無窮。更有甚者，一些工程為了單純降低造價，竟然在未經(jīng)試驗、研發(fā)的情況下，簡單地將鋼板甚至高強鋼板用于直立鎖邊板型，殊不知這一方面會帶來屋面板與鋁合金固定座的電化學腐蝕問題，另外由于鋼板的彈性大大高于鋁合金，鎖邊后由于鋼板回彈造成屋面板根本無法牢固鎖扣在固定座上，在臺風地區(qū)會存在嚴重的隱患）。某車站工程由于鎖邊不牢，不得不采用螺釘加固（圖3－2），使鎖邊板變成打釘板，工程質量令人擔憂。
市場競爭的不規(guī)范對于業(yè)主和尊章守法的廠家來說都是不公平的，也會嚴重傷害整個行業(yè)的健康發(fā)展。借鑒國外發(fā)展的規(guī)律和經(jīng)驗，筆者認為有必要成立屋面系統(tǒng)的專業(yè)協(xié)會，迅速建立、健全屋面專業(yè)技術規(guī)范，強化行業(yè)監(jiān)管，使市場競爭建立在合理化、規(guī)范化、專業(yè)化的基礎上，防止惡性競爭，鼓勵技術創(chuàng)新，加強知識產(chǎn)權保護，使屋面行業(yè)進入良性發(fā)展，為國家的經(jīng)濟建設服務。
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