鋼在建筑上的第一個(gè)應(yīng)用，美國一個(gè)工業(yè)建筑的不銹鋼屋面建于1924年，至今仍在使用且沒有進(jìn)行過任何修理。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，無有害物質(zhì)排放，對環(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。

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)建筑家要求的長跨度。

無論如何成型，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。

對于不銹鋼屋頂，要緊的是一級和二級固定螺絲也應(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，無論是熱脹還是冷縮。

①    最小坡度

對于大多數(shù)屋頂結(jié)構(gòu)來說，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，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，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，伸縮夾具為40 mm高×85 mm長，其上開有50 mm長的槽用以安放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。

普通夾具用來固定3m以下的鋼板，當(dāng)超過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)長度需要超過9 m，在屋頂坡度超過45度時(shí)，可用單層貼邊跨斜面將鋼板連接起來。結(jié)合處應(yīng)矯平以使水順暢地流過鋼板。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。對板條卷設(shè)置了一個(gè)分立的卷罩，一般是1米長。將罩定位，并在一端鎖住，另一端用3個(gè)10號螺釘固定。

 

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（0.375mm）的板材。

軋制2B表面和滾壓的無光澤表面在屋面較為常用。在無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)對屋面外觀的偏好不同，對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的板材視覺上的不平直感會(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�將視覺上的凹凸不平感與手工打造聯(lián)系起來。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)輸過程中及在現(xiàn)場儲(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，已獲得引人注目的成功。樹脂涂層不銹鋼已經(jīng)發(fā)展到長壽命涂層，其工藝涉及不銹鋼表面的回火，最終退火過程保留時(shí)間比通常稍長一些。

為保證良好粘附力，使鋼板通過經(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。由于縫焊在日本有著快速增長的市場，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，只是將縫焊接起來形成不透水的接縫。縫焊在自動(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)完成的過程。縫焊機(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。