彩色压型钢板围护结构设计

（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆401122）

彩色压型钢板围护结构设计

吴萃琛

（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆401122）

该文从彩色压型钢板围护结构基本知识谈起，围绕屋顶和外墙阐述了有关彩色压型钢板围护结构的各主要方面、基本原则及必须注意的问题。

彩色压型钢板；围护结构；构造设计；材质；板型；承重构架；梯形波

0 前言

彩色压型钢板（简称“彩型板”）作为建筑的围护结构材料出现在我国已有20余年，但是至今尚未被广泛地采用，而且许多建筑师还不熟悉。笔者多年来从事这方面的设计，拟以该文与同行们作一次切磋交流，以便让我们一起进一步了解并掌握这种好材料和技术，作好彩色压型钢板围护结构设计。本文拟围绕屋顶和外墙的外表面（围护部分）的构造设计阐述。

图1 彩色压型钢板屋顶

1 彩型板及其围护结构的优越性

彩型板是用表面经化学处理且双面设彩色涂层的薄钢板经辊压冷弯成型的板材，是性能良好的轻质、高强、美观的现代建筑材料。彩型板所用原板（彩色平钢板）的特性是：（1）涂膜有高强的粘着性；（2）涂膜有优越的不受损的可加工性；（3）不变色不龟裂的良好耐候性；（4）耐腐蚀性；（5）难燃性；（6）色彩丰富美丽且不褪；（7）涂层表面易洗涤。

所谓彩色压型钢板围护结构，就是指建筑物屋顶和外墙的外表面（即屋面和外墙面）是用彩型板做成的。这种围护结构大体上可分为两部分：承重部分和围护部分。拿屋顶来说，其承重部分有屋架和檩条，外面覆盖的围护部分就是彩型板，这两部分的构件加上配套的各种物件，通过一定的安装手段便可构成一个屋顶的整体，见图1。

就外墙而言，其承重部分是墙柱和墙梁，围护部分即是彩型板，这两部分的构件加上配套的各种物件，通过一定的安装手段就构成了外墙的整体，见图2。

图2 彩色压型钢板墙体

厂房用彩型板作围护结构与我国常用的其他材料的围护结构相比有以下优越性：（1）平面布置灵活，可完全根据工艺需要确定跨度、柱距，不像钢筋混凝土预制构件那样受模数限制；（2）剖面设计有更多的选择，屋面的长度和坡度局限性很小，可设多样的天窗，选取多种采光方式；（3）立面丰富多彩，色泽宜人，彩型板直挺凹凸的槽楞有着独特的质感，使建筑物精致美观大方；（4）工厂化生产，高效率；（5）自重轻，施工安装简便，施工速度快；（6）便于维修更换，便于厂房改扩建。

彩型板也可用于民用建筑上，采用这种围护结构的民用建筑是别具一格的，特别是用于大空间的体育馆、展览馆等公共建筑更具优越性。

2 彩型板围护结构的材质、板型和承重构架

作为建筑围护结构构件的彩型板，一般是采用彩色平钢板的卷板轧制，其基板（原板）厚度一般为0.4～1.2mm，最常用的是0.5～0.8mm。彩型板的材质和板型的种类相当多，其承重构架也各不相同。

2.1 材质

材质是指基板为何种钢号，经过何种处理（镀锌或镀铝或镀其他），表面是何种涂层。作彩型板围护结构设计时，应当根据工艺要求和大气环境情况来考虑彩型板的材质。上海宝钢工程设计规定：彩型板的基板必须采用耐腐蚀性能好的热镀锌钢板。屋面彩型板和墙面彩型板的板面涂层，须根据厂区空气介质腐蚀情况按统一规定选用氟树酯的或聚酯树酯的。设计时必须注意到不同大气环境下应采用不同材质的彩型板；特别要注意高盐份的海岸地带、有严重工业污染或其他极具腐蚀性环境下的材质选择。若不管大气环境随意采用材质不合适的彩型板，将会加快其腐蚀速度，或者不管任何环境一味追求高标准材质，必将增加投资。

2.2 板型

板型是指彩色钢板轧制成型后的横截面形状，它是多种多样的。从资料看，不同国家的彩型板各不相同，板的宽度与波形及其尺寸等均有差异，真可谓五花八门种类繁多。尽管波型板的截面形状有波浪曲线形、多变折线形、曲线加折线形和梯形波等波形，但最多见的是梯形波。在我国也是如此。就梯形波而言，同属梯形波的板型，也有不同的宽度，不同大小的波和不尽相同的波形。近年来使用较多的有YX130-300-600型（W-600型，见图3）和YX35-125-750型（V-125型，见图4），前者主要用于屋面，后者主要用于墙面（也可用于小建筑的屋面）。

图3 YX130-300-600型

图4 YX35-125-750型

目前国内出现的板型已有几十种，其中大部分已被国家认定，它们的型号、截面形状及其尺寸、技术条件等详见国家标准《建筑用压型钢板》GB/T 12755-2008。

选择板型是作彩型板围护结构设计的前提之一，这要看货源、施工条件和排雨水需要等来选型。确定了板型（定波高、基板厚度）才能确定承受彩型板的檩条和墙梁的间距，然后才能进一步作构造设计。

2.3 承重构架

彩型板围护结构所需的承重构架，是指屋面的檩条和墙面的墙梁均以型钢材料制作。关于檩条和墙梁的间距，应该经过结构计算确定。可以说，彩型钢板的板型不同，其檩距和墙梁间距也不同；即使是同一板型，由于条件不同其檩距和墙梁间距也不相同。檩距和墙梁间距一般是根据所定板型的彩型板基板的厚度、支承条件及所承受的荷载等来确定。

3 彩型板围护结构的构件、配件、连接件与密封材料

3.1 构件

彩型板围护结构是由构件、配件、连接件和密封材料组成的。所谓构件就是彩型板本身，它是围护结构主要的基本部分，前面已介绍不再赘述。

与彩型板构件配套的尚有一整套的配件、连接件和密封材料，它们是彩型板围护结构不可缺少的重要组成部分。这些配套的物件对于不同的板型尽管有所不同，但是不论何种板型，这些物件均须具备。

3.2 配件

用于屋面的配件有彩型板的固定支架（扁钢件）、屋脊板、屋脊堵头板、屋脊挡水板、檐口堵头板、檐口收边板、泛水板、遮风板和天沟板等，这些配件中的配板材料与屋面彩型板原材料相同。

用于墙面的配件有泡沫塑料堵头、阴阳角包角板、泛水板和采光板枕座等，这些配件中的配板材料与墙面彩型板原材料相同。

此外配件中尚有附加零件，即加劲的杆件，主要有防止屋面两端沿山墙的彩型板侧边变形及防止屋面变形缝处彩型板侧边变形的角钢加劲杆等。一般是高波的彩型板才用加劲杆件。

3.3 连接件（又称紧固件）

彩型板围护结构的连接件是用于彩型板与承重结构之间、板与板之间的连接，其种类繁多，主要有以下6种：（1）固定螺栓，用于屋面的高波彩型板和固定支架的连接；（2）连接螺栓，用于屋面高波彩型板侧向搭接的连接（板与板的连接）；（3）钩头螺栓，用于屋面低波彩型板与檩条的连接、墙面彩型板与墙梁的连接；（4）普通螺栓，用于屋面高波彩型板同檐口堵头板、屋脊堵头板的连接；（5）六角头自攻螺钉，用于仅能单侧施工的泛水等板材与钢构件的连接、墙面彩型板与墙梁的连接；（6）铝合金拉铆钉，用于屋面低波彩型板、墙面彩型板侧向搭接部位的连接，泛水板之间、包角板之间或泛水板、包角板与彩型板之间搭接部位的连接。

近年来的许多工程已基本不采用以上6种的前4种连接件，建筑围护结构的所有节点构造，均采用防水自攻螺钉和防水拉铆钉连接。要这样做，须看具体工程是否具备条件，因为要否定前4种连接件必须采用隐藏式连接的屋面，而隐藏式连接的屋面板顺水流方向不能有搭接，必须采用与屋面坡长等长的长尺①彩型板做屋面，即一面坡有多长，彩型板就得多长，这就必须在施工现场轧制，否则运输十分困难，甚至不可能，这样就有许多地区办不到，还得采用明连接的做法，就不能否定前4种连接件。

3.4 防水密封材料

彩型板围护结构中，与板材配套使用的防水密封材料，主要指构配件搭接处所用建筑密封膏、密封条、密封带以及连接件用的橡胶垫圈、防水塑料罩等，还包括泡沫塑料堵头。它们均应具有良好的耐老化性能、密封性能、粘结性能和施工性能，在设计中应认真选择。

4 彩型板围护结构构造设计的基本原则及注意事项

4.1 基本原则

彩型板围护结构设计最基本的搭接原则，必须严格遵守：彩型板围护结构面层各构配件之间的关系是重叠相接——搭接，搭接的原则是构配件相接处必须让居高位者在外侧。其意思是，墙面上的上排墙板搭接在其下排的墙板外侧；屋面坡的高侧屋面板搭在其低侧屋面板上；任何部位的构配件之间的搭接均应是高位件搭接在低位件的外侧。其道理人人皆知，水往低处流，搭接缝不能逆着流水。在实践中常常出现违背这个原则的现象。例如：大窗口的上缘处理，有些设计者单从美观方面考虑，用彩色钢板做包角板将窗口上缘的墙面彩型板边缘包上就完事（图5），美观的目的达到了，可是包角板与墙板是平板与波形板的搭接，平板仅与墙板波峰接触相连，波谷空着正好盛雨水，窗口防雨水就有了隐患。有人将空着的波谷填满油膏，这对于很小的墙面洞口处理来说还算是可行的，可是对于几十米长的带形窗来说就不行了。因为彩型板围护结构的构配件是弹性的，在风力等外力作用下，构配件之间都有点儿晃动，仅靠会老化的油膏防水是不可靠的，更不用说大量的窗口会不必要地耗费多少油膏了。还是应遵守基本原则，以图6的做法否定图5。

图5 窗口上缘防水构造之一

图6 窗口上缘防水构造之二

在围护结构上穿管、穿异形杆件之处，更要遵循基本原则精心处理做好防水。

4.2 注意事项

彩型板围护结构是由其所需的各种物件在现场装配而成的，因此其理想的要求是，散件连接牢固浑然一体，密封防水天衣无缝。这是很难达到的，但我们应朝着这个目标努力。

4.2.1 彩型板的连接要牢固

（1）屋面彩型板的连接：这是指板与檩条的连接和板与板的连接。按规程规定，波高大于70mm的彩型板应在支座处设置扁钢固定支架，即沿着檩条设置与屋面板波形吻合的支架，板的每个波之下均设支架（图7）。屋面板的长向搭接必须在支架处，板与支架连接的同时也将板与板之间同时连接起来，并在两板搭接重叠之间隙设置密封条和密封膏。

图7 屋面板与檩条的连接

波高小于70mm的彩型板可直接与檩条连接不需支架。根据波距大小，每波或隔一个波的波峰上设置一个钩头螺栓将屋面板与檩条连接起来即可。

屋面具体节点做法，如屋脊、檐口、山墙顶部、高低跨交接处和屋面开洞部位都必须精心设计，就不一一详述了。

（2）墙面彩型板的连接：这是指墙板与墙梁的连接、墙板与墙板的连接。作为墙面的彩型板，其波高均小于70mm，可直接与墙梁连接，板与梁之间不需要加设支架。板与梁的连接，一般是用钩头螺栓或自攻螺钉，采用哪一种要看具体情况。在有条件采用轻钢结构的情况下，即墙梁为冷弯薄壁型钢时可用自攻螺钉，将它设在墙面彩型板的波谷处与墙梁连接；在用槽钢作墙梁时，就不宜用自攻螺钉，因为槽钢肢厚，钻孔困难，这时宜用钩头螺栓。钩头螺栓应设在墙板波峰处与墙梁连接（图8）。当然，采用冷弯薄壁型钢做墙梁要比采用槽钢优越，因为前者比后者节约钢材、受力性能好，而且与彩板的连接简单方便，不影响墙面美观。

不论是屋面板的连接，还是墙面板的连接，都必须经得起暴风的袭击。

4.2.2 彩型板接缝要严密

图8 墙面板与檩条的连接

彩型板围护结构的板与板之间接缝及细部构造处理，在设计中必须十分重视，既要考虑到防水的严密性，又要照顾到施工的方便和外表的美观。

屋面常见的几种板缝处的连接及细部构造做法有：明连接的搭接法、隐藏式连接的卷边咬合法和扣合法。后两者构造复杂一些，但密封性能好，外表整洁美观。

墙面的板之间的接缝要求虽不如屋面那样严格，但也不能马虎。一般多为搭接，而且多为明连接。近年来许多有条件的要求高的工程，对于墙面彩型板的侧向连接处理，摒弃了简单的明连接的搭接方式，采用隐藏式连接。一般做法是，沿墙板两个侧边分别弯折成通长凸缘和凹槽，安装时凸凹边插接，铆固点暗藏于缝内，这样就增强了密封防水性能，使墙面更加美观。

5 结语

对于彩型板围护结构值得谈论的还很多，因篇幅所限就到此为止了。关于彩色压型钢板方面的有系统的全面论述的文献，在我国实属凤毛麟角，期望有更多这方面的文章面世。

（在撰写文章的过程中，徐春锦老师给予了很大的帮助，在此表示感谢！）

注释：

“长尺”是一个来自日本的工程术语，其含义似指“长的尺寸”，并不是某一个确定的长度。不同的具体情况有不同的“长尺”概念，如城市道路正常运输所允许的最大长度和起重机能够起吊的最大长度，都可称为“长尺”。

责任编辑：孙苏，李红

Design of Envelope Structure of Color Profiled Steel Sheet

Starting form the basic knowledge of envelope structure of color profiled steel sheet,the main aspects,basic principles and issues worthy attention of color profiled steel sheet are elaborated from roof and external wall.

color profiled steel sheet;envelope structure;mechanical design;material quality;plate cut;bearing structure;trapezoidal wave

TU27

A

1671-9107（2014）07-0019-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.07.019

2014-04-04

吴萃琛（1962-），男，江苏苏州人，大学专科，工程师，主要从事建筑设计工作。