金属屋面固定支座的设计与应用

姜军 尉江川 刘日华 薛皓文

摘要：在钢结构厂房中，作为围护体系中的一个配件，屋面固定支座起着一个极其重要的纽带作用，本文将概述该配件在钢结构工业建筑中的具体应用，并对施工过程中产生一些问题进行讨论以及提出一些建议。

关键词：直立锁缝钢屋面、屋面固定座、优化改进。

随着中国制造业的日益发展，老厂房的改造、扩建以及新的工业厂房的需求量逐渐增大，相较于传统的混凝土结构的厂房，钢结构厂房在造价、施工工期、使用空间、节能环保、抗震性能等方面，优势均较为明显，因此，钢结构厂房在我国普遍推广，使用率极高。但同时，作为一种轻型装配式建筑，其抗风性能以及防水能力要低于传统的混凝土结构。如何提高轻型钢结构厂房的抗风性能与防水能力，亦是钢结构厂房在不断发展壮大过程中必须要重视，以及需要改革完善的一个重要部分。

1.屋面固定座的概念、相关技术参数

屋面固定支座是一种可自立于屋面檩条上的Z型金属配件，分为底座和滑片两部分，底座部位通过自攻螺钉与屋面檩条紧固连接，滑片部位通过滑片与屋面板的公母扣锁固连接。常用固定座底座部位为热镀锌Q235材质，底座部位1.2mm或1.5mm厚，滑片部位0.7mm或0.8mm厚，底座和滑片的镀锌含量均为双面镀锌120g（见详附图一）。

2.屋面固定座的作用

1）使用功能：大跨度的钢结构厂房须使用波峰高度较高，自攻螺钉隐藏式的暗扣式屋面板，屋面板横坡搭接通过屋面板的公母扣卷边搭接，再经过锁缝设备的锁固，将整个钢板屋面连接成一个整体，形成一个可满足建筑水密性和气密性要求的钢结构屋面构造（详见附图二）。严禁使用自攻螺钉明钉做法，长时间的雨水侵蚀，会造成屋面板的腐蚀生锈，会在明钉部位产生漏水现象，影响建筑的使用功能。因此，作为屋面板和檩条之间的连接件，屋面固定座是一种不可缺的配件，是钢结构屋面防水体系中至关重要的一部分。

2）变形能力：滑片与底座连接部位有一段滑移区，滑片可在此区域上下滑动，屋面板通过滑片的滑动来适应因温差而引起的应力变形。

3）荷载的传递：钢结构屋面上的荷载由屋面板传递给屋面固定座，再由固定座传递给屋面檩条，再到钢梁、钢柱，直至基础。

3.屋面固定座在施工中遇到到各种问题

1）屋面固定座因其Z型构造及自重原因，一侧失稳，无法自立于屋面檩条上，容易倾倒，造成屋面板板宽改变，或大或小，从而引起屋面板波高的差异。

2）屋面固定座单侧支托屋面板，工人在安装屋面板过程中，不可避免有来回走动、踩踏的行为，而无支托的一侧屋面板在经过踩踏后，屋面板出现拉伸、变形的现象。

3）在大跨度钢结构厂房中，市场中常规固定座的滑移区尺寸无法满足屋面板的应力变形，常规固定座总长115mm，滑片70mm，滑移区90mm，相当于滑移量仅有25mm。

例如东部沿海某项目，单坡跨度120米长，施工季节为夏季，施工完成后，最大温差50℃，使用后屋面板最大位移变形量为：ΔL=α×ΔT×L=12×10-6℃-1×50℃×120m=0.072m，在这种情况下，市场常规屋面固定座无法满足屋面的位移变形，造成固定座连接处的失效。

4）在沿海城市或某类酸、减、盐环境中的项目，屋面固定座镀锌材料在长时间的空气湿度作用下，容易被腐蚀，降低连接件的强度。

5）常规固定座在与檩条翼缘板连接时，由于檩条截面的限制，只能打两颗钉，在沿海城市，风荷载作用比较大的情况下，屋面板很容易被风掀翻，吹落。

在以上各种作用下，屋面板在施工过程中以及在施工完成后均会因固定座的原因产生或大或小的变形，导致屋面板在固定座处咬口处锁边不完全，进而大大削弱了屋面板的抗风能力以及防水能力。因此，在钢结构产业不断发展的同时，建筑产品的不断优化，施工方式的不断改进也是行业继续前进的一个重要推动力。

4、以下则根据现场施工，就屋面固定座的产品优化提出一些建议和论述。

1）固定座双向设置支撑，可使固定座自立不倾倒，既加强屋面固定座的刚度，又可以同时支撑起屋面板的板肩，可以大大降低屋面板在施工过程中带来的踩踏变形。

2）屋面固定座滑片设置成大小截面，上宽下窄，减少滑片在滑移区的尺寸，加大滑片在滑移区的滑移量，更好的满足屋面板的应力变形。

3）屋面固定座的滑片材质变更为不锈钢材质，厚度减至0.5mm，可以提高滑片的抗腐蚀能力，在酸、碱、盐环境中可以延长使用寿命，从而提高抗风能力。

4）将屋面固定座上的4个并排孔变更为三个孔，使用三颗自攻螺钉紧固，呈三角形设置，可以提高稳定性。

5）屋面固定座施工时避开高温天气。

6）保证屋面檩条安装的平整度以及屋面板安装的垂直度，以避免屋面板安装完成后的高低差，带来的屋面板在屋面固定座处咬口不紧密问题。

7）施工过程中，对产品要轻拿轻放，有保护措施，避免人为破坏。

结语

在钢结构建筑已十分普遍的今天，只有将每一个细节都精细化，秉承持续改进的态度，才能将钢结构建筑围护体系做的越来越好，才能符合现代建筑产业化的发展需求，本文的论述旨在探讨钢结构围护体系中的一种配件，期望在以后的项目中能发挥出更优越的作用，产生更多的经济价值。

参考文献

[1]杨志勇，张晓峰.直立锁缝钢屋面热胀冷缩研究[J].中国建筑防水，201303：9-12.

[2]JGJ/T473-2019，建筑金屬围护系统工程技术标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.