加油站罩棚棚顶压型钢板的选用与安装

王文明

〔中国石化江苏盐城石油分公司 江苏盐城 224005〕

彩色压型钢板是采用彩色涂层薄钢板，经辊压冷弯沿板宽方向形成各种波型截面的成型钢板，于上世纪30年代在美国研发并开始生产应用于工业建筑，上世纪80年代我国改革开放初期引进了该技术和生产线并实现了国产化。随着该技术的快速发展和产量的迅猛增加，应用范围不断扩大。进入21世纪，彩色压型钢板已从一般工业建筑开始用于如机场候机楼、火车站、体育场馆、音乐厅、大剧院等众多大型公共建筑。由于彩色压型钢板在国内迅速发展正处于加油站建设的第二快速增长阶段，并在后来的网架及H型轻钢结构罩棚上呈现出较好的整体结构性能，使其在加油站罩棚建设中得到广泛应用。但由于多方原因，在使用中存在板型选用不合理、顶板锈蚀穿孔、棚顶漏水等问题。因此，进一步提高设计及建设者对彩色压型钢板结构、性能及类型的了解，提高彩色压型钢板合理选用和施工安装的水平是解决上述问题的基本途径。

1 彩色压型钢板的结构、类型及特点

1.1 彩色压型钢板的结构

(1)基板：基板是在原板表面均匀镀上镀层后的薄钢板。基板厚度通常为0.2～2.0 mm、板宽为600～1 600 mm，长度可为定尺平板，也可为不定尺卷材以便按需剪切。

(2)镀层：镀层是通过热镀方式在原板上均匀镀加其他金属元素，以提高其防腐性能的薄结构层。

(3)涂层：涂层是为防腐、装饰而在经过表面处理的基板(镀层板)上连续涂覆有机涂料并进行烧烤固化形成的彩涂层。

1.2 彩色压型钢板的类型

(1)按使用用途分为：建筑外用彩涂板和建筑内用彩涂板。

(2)按基板镀层分为：热镀锌钢板、热镀铝钢板、热镀铝锌钢板、热镀锌铝钢板、热镀锌合金钢板、电镀锌钢板(纯电镀锌镀层钢板，一般不宜用于室外)。

(3)按表面涂层分为：聚酯涂层板、聚氨酯涂层板、硅改性聚氨酯涂层板、聚偏二氟乙烯涂层板。

(4)按波型大小分为：高波板(波高≥70 mm)、中波板(波高在35～70 mm之间)、低波板(波高≤35 mm)。

(5)按搭接构造分为：搭接板、咬边板、扣压板。

1.3 彩色压型钢板的特点

(1)自重轻(6～10 kg/m2)，强度高(屈服强度220～550 MPa)，防水及抗震性能好。

(2)组合多变，造型新颖，色彩丰富，装饰性强。

(3)构造简单，质量易控，使用寿命较长，免于平时维护。

(4)工厂化生产，运输比较方便，造价低，工期短。

(5)属环保建材，可回收利用，符合可持续发展政策。

2 加油站罩棚棚顶彩色压型钢板的选用

2.1 彩色压型钢板选用的一般要求

彩色压型钢板的选用主要是指对力学性能、基板类型和镀层质量、涂层性能的选择，用途、使用环境的腐蚀性、使用寿命、耐久性、加工方式和变形程度等，则是选用时考虑的重要因素。

(1)力学性能主要依据用途、加工方式和变形程度等进行选择。用于建筑屋面压型钢板的基板应为结构级钢板，且厚度不宜小于0.6 mm，其牌号的力学性能如表1[1]所示。

表1 结构钢力学性能(GB/T 2518-2019)

(2)基板类型和镀层质量主要依据用途、使用环境的腐蚀性、使用寿命和耐久性等因素选择，这些是影响压型钢板耐腐蚀性的主要因素。纯锌镀层(Z)适用于加强耐腐蚀性环境；锌铝合金镀层(ZA)具有与锌大致相同的牺牲保护作用，在大多数环境中比纯锌镀层具有更强的耐腐蚀性；铝锌合金镀层(AZ)隔绝保护和电化学保护作用尤为出色，在大多数环境中耐腐蚀性更高，长期耐久性更好，广泛用于屋面，既可直接使用也可作为彩色压型钢板的基板。

(3)涂层性能主要是指涂料种类及涂层的厚度、硬度、柔韧性/附着力、耐久性等。常用的涂层面漆有聚酯、硅改性聚酯、高耐久性聚酯和聚偏二氟乙烯。聚酯是目前使用量最大的涂料，耐久性一般，涂层的硬度和柔韧性好,价格适中；硅改性聚酯耐久性、光泽、颜色的保持性有所提高，但涂层的柔韧性略有降低；高耐久性聚酯既有聚酯的优点，又在聚酯方面进行了改进，性价比较高；聚偏二氟乙烯的耐久性能优异，柔韧性好，但硬度相对较低。彩色压型钢板在露天环境下的腐蚀性类型参见表2[2]。

表2 有关腐蚀性等级评估的典型大气环境类型(室外)(GB/T 12754-2019)

(4)镀层的性能表现与应用、环境和镀层种类有关。在相同环境下，同类镀层没有经过加工变形的材料，较高镀层量的使用寿命长于较低镀层量的使用寿命。但不同种类的镀层，即使其镀层量高，镀层厚，使用寿命也不一定长于另一种镀层。例如铝锌合金镀层(AZ)在特定环境和应用中，比纯锌镀层(Z)更具保护作用，因此不能简单通过镀层厚度来作比较。如钢结构建筑屋面用的AZ150镀层与Z275镀层具有大致相同的镀层厚度，但AZ150镀层具有更长的使用寿命，AZ150比Z275的价格贵10%～20%，但其抗腐蚀性能则是Z275的3～5倍，可见镀铝锌钢板具有很高的性价比。现行国家标准《连续热镀锌和锌合金镀层钢板及钢带》规定了不同使用环境的腐蚀性情况下各类镀层的质量范围，如表3[1]所示。

表3 公称镀层质量(GB/T 2518-2019)

(5)使用寿命和耐久性是选用时考虑的重要指标，并与投资、选材及维护密切相关。现行国家标准《彩色涂层钢板及钢带》将彩涂板的使用寿命和耐久性分为如表4所示的5个级别，以便选用时参考。

表4 彩涂板的使用寿命和耐久性(GB/T 12754-2019)

2.2 加油站罩棚彩色压型钢板的选用

(1)加油站罩棚棚顶使用压型钢板的尺寸、型式、板厚允许偏差应符合《建筑用压型钢板》(GB/T12755-2008)[3]的要求，还应满足防水、耐蚀性能的要求。现行国家标准《汽车加油站设计与施工规范》(GB50156-2012，2014年版)第11.2.6 款规定：当罩棚采用金属顶时,其顶单层金属板厚度大于0.5 mm、搭接长度大于100 mm，且下面无易燃的吊顶材料时，可不采用避雷带(网)保护。故用于罩棚棚顶板的钢基板厚度不应小于0.6 mm，必要时还应考虑负偏差对截面的不利影响。

(2)在加油站罩棚设计中，通常沿长柱距方向设置排水天沟，沿短柱距方向设坡排水，以便在尽量提高单坡坡比的同时控制棚顶起坡高度，满足加油站形象标准对罩棚檐口高度的要求。如以目前选用较多的柱距为14 m×12 m四(六)柱支承H型轻钢结构罩棚为例，檐口贯标高度通常为1.2 m，除主梁结构高度外，留给棚顶找坡的高度已经很小，单坡坡比难以达到一般工业厂房不小于10%的要求，而采用不大于3%的坡比。因此，选用合适波高的压型钢板，提高棚顶的整体刚度，是减少顶板下陷集水的重要措施之一。同时，在力学性能相同或接近的条件下，优先选用覆盖率较大的板型。对于常规建筑屋面，一般选用波高不小于50 mm的压型钢板即可满足使用要求。但对于小坡比的加油站罩棚，这一波高就显不足，因此，宜选用不小于75 mm的中、高波板压型钢板，以保证顶面的排水通畅。

(3)加油站罩棚棚顶压型钢板应视棚顶坡度选择合适的板型，其波高、波距应满足承重强度、稳定与刚度的要求，并满足防水、承载、抗风及整体连接等功能要求。目前连接以搭接方式应用较多，故发生漏水现象较为普遍。因此，对于加油站罩棚棚顶面优先采用紧固件隐藏的咬合板或扣合板为宜，以提高罩棚棚顶的整体防水性能。

(4)当加油站罩棚棚顶压型钢板发生腐蚀穿孔需更换或维修时，无论是加油站经营成品油所具有的易燃、易爆的危险特性，还是棚顶高处作业的安全风险，都会要求加油站采取临时停业的安全保证措施，而给加油站带来一定的经营损失。因此，加油站罩棚棚顶压型钢板选用比其他建筑屋面的选用宜提高一个级别，使其使用寿命、耐久性分别不低于L4级、D4级，以选用S350GD+Z以上热镀锌基板和S250GD+AZ以上热镀铝锌基板为宜，并参考表5，选用使用年限较高的硅改性聚氨酯类或聚偏二氟乙烯类涂层。

表5 各种涂层彩色钢板的使用年限

(5)在加油站罩棚棚顶中，目前仍以单层彩色压型钢板为主要选用板型，但也有一些加油站为了避免后期顶板的维修或更换，选用了不锈钢压型钢板。当使用不锈钢压型钢板时，其质量除应符合现行国家标准《建筑屋面和幕墙用冷轧不锈钢钢板和钢带》技术要求外，还应重视地区环境的影响，宜按表6[4]的要求选择合适的牌号。各牌号推荐使用的地区(GB/T 34200—2017)详见表6所示。

表6 各牌号推荐使用的地区(GB/T 34200-2017)

(6)此外，还有用压型钢板与保温芯材(聚氨酯、岩棉)在工厂组合而成的夹芯板，用作顶板时可同时具有防水、保温与承重的功能。如果仅从保温角度考虑，对加油站而言显得多余，因为加油站罩棚均为通敞式结构，即使采用夹芯板也起不到任何保温作用。而且夹芯板尤其是使用岩棉芯材时，较大幅度地加大顶面荷载，必然增大梁及檩条等材料的截面尺寸，使单位面积用钢量提高形成不必要的造价增加。但从防雷角度看，当采用夹芯板时，由于受双层金属板和保温芯材的阻隔，可防止上层金属顶板受雷击时产生的金属熔融物引燃罩棚下面的油蒸气及可燃物，同时也起到对罩棚下面的人员和加油车辆保护的作用，这对处于雷电敏感区的加油站可以适当考虑。需要特别指出，在火灾爆炸危险环境下采用夹芯板时，必须选用岩棉芯材，以达到防火等级的要求。

3 罩棚棚顶彩色压型钢板的安装

3.1 彩色压型钢板安装要求

(1)压型钢板安装应根据设计排版图按序排板，铺设平整，连接合理，接缝严密，波纹顺直。

(2)铺板横向搭接时，搭接宽度应视压型钢板形状而定，一般不应小于半波，搭接方向应与主导风向一致，即各坡首张板宜从逆着当地主风向的边口起装。当采用紧固件外露的搭接板时，其搭接板边形状宜形成防水空腔式构造。当压型板采用咬口方式横向连接时，断续式连接缝应咬口平整，深度一致，咬口段间距宜小于板宽的一半且不大于400 mm。所有的板与板、板与构件之间的缝隙不能直接透光，宽度大于5 mm的缝隙应用密封胶或胶带密封。

(3)压型钢板应尽可能按放坡长度方向采用整板，当设计单坡长度大于压型钢板可切长度而必须采用纵向连接时，连接位置应处于檩条处，且在连接处压密封胶条防止渗漏，其接缝搭接严密、波纹顺直。压型钢板的搭接长度应根据波高确定：波高大于70 mm的中、高波压型钢板，搭接长度不宜小于350 mm；波高小于70 mm的中、低波压型钢板，搭接长度不宜小于250 mm，且在搭接处须涂密封胶带。

(4)固定压型钢板的镀锌自攻螺钉均应配带防水垫圈，固定点应设在波峰上，所有外露的自攻螺钉均应涂抹密封材料保护(如密封胶)，并扣戴防水帽。

(5)压型钢板伸入排水天沟不宜小于80 mm，并在天沟边上安装不燃材料堵头,以防在风力作用下产生板底爬水现象而漏水。堵头应用自攻螺钉与天沟边固定。

(6)脊瓦(屋脊盖沿)两侧顶面板应在内侧，用阻燃堵头封堵，屋脊盖沿与顶面板连接应使用支承件。

(7)棚顶压型钢板与檐口立面底板及相接一面站房女儿墙或墙面结构等交接处均应做泛水处理。压型钢板与泛水板应放置通长密封条，用螺栓压紧后，两板的搭接口应用密封材料封堵严密。

(8)严禁使用气焰开孔、割切压型钢板，以保证镀层和涂层的完好。

3.2 罩棚棚顶压型钢板漏水的原因

(1)材料特性：压型钢板均由薄板制成，当外界温度变化较大，降水多、时间长或受风载、雪载等外荷载作用，将会加剧棚顶各部位尤其是接口处的变形而产生漏水现象。

(2)材料质量：压型钢板或自攻螺钉质量不符合要求，在长期露天环境下受雨雪侵蚀易产生钢板锈蚀穿孔漏水、螺钉锈蚀松动脱落形成板缝变形而漏水。

(3)棚顶坡度：为减小罩棚结构高度，而将棚顶坡度设计较小，或柱距较大而排水天沟数量设计不足使得棚顶单坡较长。一方面，雨水从屋脊流下的流程长，水量随坡度骤增，往往造成沿板缝的搭接处产生溢水；另一方面，坡小顶平，在雨雪重力作用下易产生波形翘曲，遇风时沿翘曲的板缝产生爬水漏水现象[5]。

(4)天沟尺寸：天沟宽度小、深度浅而形成断面尺寸不足或纵向坡度小，导致天沟内雨量较大时雨水外溢。

(5)落水能力：落水管数量少、管径小、汇水面积过大，造成落水管排水能力不足，在雨量过大时从天沟溢出；或落水口未加防护，易发生树叶等杂物堵塞，造成排水不畅而形成天沟溢流。

(6)施工质量：搭接长度不足，密封胶防水性能差，固定螺钉倾斜与钢板、密封胶以及垫圈形成点接触，屋脊盖板压接长度小，低波板代用中、高波板，天沟边与顶板底未密封，泛水板连接不好等都可能造成棚顶漏水现象的发生。

4 结束语

在工程建设中，材料的合理选用不仅可以满足使用要求，而且还可以最大限度地降低成本。如果选材不当，可能达不到使用要求，造成降级或无法使用，或使材料性能过度超出使用要求，造成不必要的浪费。因此，设计、建设各方有关人员应根据加油站建设及环境特点，在结构安全、经济合理的前提下，对罩棚棚顶压型钢板作出合理的选用。施工方应严格执行相关规范、标准和工艺要求进行罩棚压型钢板的安装，以保证其结构安全、防水良好，让罩棚真正实现为加油站人员、车辆及加油设备遮风挡雨的基本功能，从而为广大顾客提供安全满意的加油环境。