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摘 要：金属面夹芯屋面板的节点存在漏水隐患，为改善夹芯屋面板使用性能，出现了带柔性防水的夹芯板屋面的设计理念，并逐渐应用到了实际工程中。通过对带柔性防水的彩钢夹芯屋面板的试验，了解其力学性能，为此类屋面系统的设计提供参考。
关键词： 柔性防水；彩钢岩棉夹芯屋面板；试验
Abstract: metal surface sandwich roof leakage of nodes exist hidden danger, to improve the roof laminboard performance, appeared with flexible waterproof sandwich board roof design concept, and gradually applied to practical projects. Through the flexible waterproof with steel sandwich roof board test, understand its mechanical properties, such as a reference to the design of roofing system.
Keywords: flexible waterproof; Caigang rock wool sandwich roof board; test
中图分类号： TU761.1+1 文献标识码：A文章编号：
1 引言
目前，越来越多的工业、商业及大型公共建筑采用金属面夹芯板作为其墙面围护材料，因为夹芯墙面板具有材料质量轻、保温隔热性能优、工厂化加工、施工速度快、绿色环保、建筑表现力强等特点。相反，金属面夹芯屋面板却因部分节点存在漏水隐患等原因，并不像夹芯墙面板一样被广泛应用。近年来，为了改善金属面夹芯屋面板使用性能，出现了一种新型轻钢屋面系统的概念：带柔性防水的夹芯板屋面。
2 带柔性防水轻钢屋面
带柔性防水的夹芯板屋面如图1所示，是将普通夹芯屋面板倒置，即带波峰、波谷的
一面向下，平整的一面向上，在夹芯板的上侧铺柔性防水卷材，可以选择在工厂加工夹芯板时直接将防水卷材粘贴在夹芯板的上层面板上，防水卷材的宽度要与夹芯板宽度匹配，并考虑预留防水卷材自身搭接所需的宽度，也可以在施工现场粘贴或机械固定防水卷材，这时防水卷材的宽度不受限制。芯材可根据设计的要求选用聚氨酯、岩棉、玻璃丝棉等。
目前，工程上还有一种比较常见的带柔性防水的轻钢屋面，即现场复合的柔性防水屋面。它的做法是在屋面檩条上先铺单层压型钢板作为基层，因需要承受施工及使用时的荷载，压型钢板的厚度一般不小于0.75mm，然后铺板状保温隔热层，保温隔热材料需要有一定的硬度，一般选用高压缩强度挤塑聚苯乙烯泡沫XPS，将保温隔热层用螺钉固定在压型钢板上，保温隔热材料铺设完成后，要保证上表面的平整。最后铺防水卷材，有时会根据设计的要求增加隔汽层。相比较，第一种柔性防水屋面采用夹芯板作为基层较单层压型钢板基层刚度更大，承载力更高，同时减少了施工工序，施工质量易控制。就保温隔热材料来讲，第一种柔性防水屋面可供选择的范围更大。
图1 带柔性防水的夹芯板屋面
Fig.1Sandwich panel roof with flexibility waterproof
3 带柔性防水的夹芯屋面板试验
3.1 试验研究的内容
带柔性防水的夹芯屋面板试验是在哈尔滨工业大学力学试验室和深圳研究生院实验室完成。试验的内容分为两部分：第一部分是带柔性防水的夹芯屋面板承载力试验；第二部分是屋面板与屋面檩条连接节点的试验。
3.2 带柔性防水的夹芯屋面板承载力试验
3.2.1试验过程及现象
本试验采用粘贴有防水卷材的彩钢岩棉夹芯屋面板试件3块，试件的具体情况见表1。将夹芯板放置于真空槽中，单跨简支支承，上面覆盖塑料薄膜，并将薄膜与真空槽粘结起来，从而实现密封的目的。用真空泵抽真空，使得夹芯板表面受到大气压的作用，产生均布荷载的效果。在支座和跨中布置位移计和应变片，以测量加载过程中夹芯板的挠度和彩钢面板的应变。记录每级加载稳定后荷载对应的位移值，同时记录整个加载过程中测得的应变。当发现位移增长加快时，减小每级的加载值。
粘贴有防水卷材的彩钢岩棉夹芯屋面板试件均在约板长的3/8L处发生弯曲破坏，同时彩钢板应力较大，进入塑性阶段，试验破坏现象见图2。
图2 带防水卷材的彩钢岩棉夹芯屋面板破坏情况
Fig.2Damage of colored steel rock wool roof panel with waterproof coiled material
3.2.2 试验结果及结论
由试验测得的数据见表2，参照《建筑用金属面绝热夹芯板国家标准》GB/T23932-2009中附录提出的彩钢夹芯板抗弯承载力公式进行计算，计算结果及与试验数据的误差见表2。
由以上结果可以看出，用彩钢夹芯板抗弯承载力公式进行计算的结果与试验结果比较，误差较大，达34%，公式偏于保守，故需要对夹芯板抗弯承载力公式进行修正才能更适用于带防水卷材的彩钢岩棉夹芯屋面板的情况。
3.3带柔性防水的夹芯屋面板节点试验
3.3.1试验过程及现象
本试验采用彩钢岩棉夹芯屋面板3块（长1000mm，宽1000mm，芯材厚100mm，芯材密度120kg/m3，钢板厚0.6mm）、自攻螺钉3颗（φ6.3×180）、专用沉头鞍盖3个。试验仪器为YHD-30型机电两用百分表、电阻应变计、DH3816静态应变测试系统、BLR-1型拉压力传感器、WS-3811型北京波谱、长螺杆、螺帽。
将夹芯板平贴于试验支架上，有波峰、波谷的一侧向内，在外侧对应夹芯板内侧波峰的中间位置攻入自攻螺钉，自攻螺钉螺帽下配专用沉头鞍盖，钉尖连接于一根带拉压力传感器的长螺杆上。拧动螺帽进行分级加载，用百分表测量钉头的位移。在钉孔周围贴4个应变片，以测量加载过程中钉孔周围彩钢面板的应变。当钉孔处彩钢面板发生局部压屈时，停止加载。记录每级加载稳定后荷载对应的位移值，同时记录整个加载过程中测得的应变。当发现位移增长加快时，减小每级的加载值。如图4所示。
随着荷载的增加，沉头鞍盖周围的彩钢面板开始出现凹陷变形，同时该节点处的岩棉芯材逐渐被压缩，最后沉头鞍盖突然与面板脱离，陷入岩棉中。节点破坏有两种形式：第一种是沉头鞍盖完全陷入；第二种是沉头鞍盖部分陷入。当自攻螺钉与夹芯板的垂直度较好时，节点会出现第一种破坏形式；当自攻螺钉与夹芯板垂直度不好时，节点会出现第二种破坏形式，见图5。由试验测得的数据见表3。
4 结语
带柔性防水的彩钢夹芯板屋面克服了普通彩钢夹芯板屋面容易漏水的缺点，更适合于屋面开有较多洞口的情况。近年来，带柔性防水的彩钢夹芯板屋面作为一种新型的轻钢屋面系统，它的优点逐渐被认识到，并开始应用到实际工程中。通过对带柔性防水的彩钢夹芯屋面板的试验研究，了解它的力学性能，为这种新型轻钢屋面系统的设计提供参考依据。
参考文献：
徐峰，张雪芹，华七三． 建筑保温隔热材料与应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，2007:1-5
郑瑾，张其林．建筑用夹芯板研究综述[J]．工业建筑，2006，36(增刊)：1608-1613．
王建平．夹芯板在建筑中的应用研究[J]．国外建材科技，2007．28(4)：75-76．
哈尔滨工业大学深圳研究生院．夹芯板抗弯性能试验[R]．哈尔滨工业大学深圳研究生院，2008．
GB/T23932-2009 建筑用金屬面绝热夹芯板国家标准[S].
作者简介：刘惠敏，女，1978年出生，工学硕士，工程师。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词： 柔性防水；彩钢岩棉夹芯屋面板；试验
Abstract: metal surface sandwich roof leakage of nodes exist hidden danger, to improve the roof laminboard performance, appeared with flexible waterproof sandwich board roof design concept, and gradually applied to practical projects. Through the flexible waterproof with steel sandwich roof board test, understand its mechanical properties, such as a reference to the design of roofing system.
Keywords: flexible waterproof; Caigang rock wool sandwich roof board; test
中图分类号： TU761.1+1 文献标识码：A文章编号：
1 引言
目前，越来越多的工业、商业及大型公共建筑采用金属面夹芯板作为其墙面围护材料，因为夹芯墙面板具有材料质量轻、保温隔热性能优、工厂化加工、施工速度快、绿色环保、建筑表现力强等特点。相反，金属面夹芯屋面板却因部分节点存在漏水隐患等原因，并不像夹芯墙面板一样被广泛应用。近年来，为了改善金属面夹芯屋面板使用性能，出现了一种新型轻钢屋面系统的概念：带柔性防水的夹芯板屋面。
2 带柔性防水轻钢屋面
带柔性防水的夹芯板屋面如图1所示，是将普通夹芯屋面板倒置，即带波峰、波谷的
一面向下，平整的一面向上，在夹芯板的上侧铺柔性防水卷材，可以选择在工厂加工夹芯板时直接将防水卷材粘贴在夹芯板的上层面板上，防水卷材的宽度要与夹芯板宽度匹配，并考虑预留防水卷材自身搭接所需的宽度，也可以在施工现场粘贴或机械固定防水卷材，这时防水卷材的宽度不受限制。芯材可根据设计的要求选用聚氨酯、岩棉、玻璃丝棉等。
目前，工程上还有一种比较常见的带柔性防水的轻钢屋面，即现场复合的柔性防水屋面。它的做法是在屋面檩条上先铺单层压型钢板作为基层，因需要承受施工及使用时的荷载，压型钢板的厚度一般不小于0.75mm，然后铺板状保温隔热层，保温隔热材料需要有一定的硬度，一般选用高压缩强度挤塑聚苯乙烯泡沫XPS，将保温隔热层用螺钉固定在压型钢板上，保温隔热材料铺设完成后，要保证上表面的平整。最后铺防水卷材，有时会根据设计的要求增加隔汽层。相比较，第一种柔性防水屋面采用夹芯板作为基层较单层压型钢板基层刚度更大，承载力更高，同时减少了施工工序，施工质量易控制。就保温隔热材料来讲，第一种柔性防水屋面可供选择的范围更大。
图1 带柔性防水的夹芯板屋面
Fig.1Sandwich panel roof with flexibility waterproof
3 带柔性防水的夹芯屋面板试验
3.1 试验研究的内容
带柔性防水的夹芯屋面板试验是在哈尔滨工业大学力学试验室和深圳研究生院实验室完成。试验的内容分为两部分：第一部分是带柔性防水的夹芯屋面板承载力试验；第二部分是屋面板与屋面檩条连接节点的试验。
3.2 带柔性防水的夹芯屋面板承载力试验
3.2.1试验过程及现象
本试验采用粘贴有防水卷材的彩钢岩棉夹芯屋面板试件3块，试件的具体情况见表1。将夹芯板放置于真空槽中，单跨简支支承，上面覆盖塑料薄膜，并将薄膜与真空槽粘结起来，从而实现密封的目的。用真空泵抽真空，使得夹芯板表面受到大气压的作用，产生均布荷载的效果。在支座和跨中布置位移计和应变片，以测量加载过程中夹芯板的挠度和彩钢面板的应变。记录每级加载稳定后荷载对应的位移值，同时记录整个加载过程中测得的应变。当发现位移增长加快时，减小每级的加载值。
粘贴有防水卷材的彩钢岩棉夹芯屋面板试件均在约板长的3/8L处发生弯曲破坏，同时彩钢板应力较大，进入塑性阶段，试验破坏现象见图2。
图2 带防水卷材的彩钢岩棉夹芯屋面板破坏情况
Fig.2Damage of colored steel rock wool roof panel with waterproof coiled material
3.2.2 试验结果及结论
由试验测得的数据见表2，参照《建筑用金属面绝热夹芯板国家标准》GB/T23932-2009中附录提出的彩钢夹芯板抗弯承载力公式进行计算，计算结果及与试验数据的误差见表2。
由以上结果可以看出，用彩钢夹芯板抗弯承载力公式进行计算的结果与试验结果比较，误差较大，达34%，公式偏于保守，故需要对夹芯板抗弯承载力公式进行修正才能更适用于带防水卷材的彩钢岩棉夹芯屋面板的情况。
3.3带柔性防水的夹芯屋面板节点试验
3.3.1试验过程及现象
本试验采用彩钢岩棉夹芯屋面板3块（长1000mm，宽1000mm，芯材厚100mm，芯材密度120kg/m3，钢板厚0.6mm）、自攻螺钉3颗（φ6.3×180）、专用沉头鞍盖3个。试验仪器为YHD-30型机电两用百分表、电阻应变计、DH3816静态应变测试系统、BLR-1型拉压力传感器、WS-3811型北京波谱、长螺杆、螺帽。
将夹芯板平贴于试验支架上，有波峰、波谷的一侧向内，在外侧对应夹芯板内侧波峰的中间位置攻入自攻螺钉，自攻螺钉螺帽下配专用沉头鞍盖，钉尖连接于一根带拉压力传感器的长螺杆上。拧动螺帽进行分级加载，用百分表测量钉头的位移。在钉孔周围贴4个应变片，以测量加载过程中钉孔周围彩钢面板的应变。当钉孔处彩钢面板发生局部压屈时，停止加载。记录每级加载稳定后荷载对应的位移值，同时记录整个加载过程中测得的应变。当发现位移增长加快时，减小每级的加载值。如图4所示。
随着荷载的增加，沉头鞍盖周围的彩钢面板开始出现凹陷变形，同时该节点处的岩棉芯材逐渐被压缩，最后沉头鞍盖突然与面板脱离，陷入岩棉中。节点破坏有两种形式：第一种是沉头鞍盖完全陷入；第二种是沉头鞍盖部分陷入。当自攻螺钉与夹芯板的垂直度较好时，节点会出现第一种破坏形式；当自攻螺钉与夹芯板垂直度不好时，节点会出现第二种破坏形式，见图5。由试验测得的数据见表3。
4 结语
带柔性防水的彩钢夹芯板屋面克服了普通彩钢夹芯板屋面容易漏水的缺点，更适合于屋面开有较多洞口的情况。近年来，带柔性防水的彩钢夹芯板屋面作为一种新型的轻钢屋面系统，它的优点逐渐被认识到，并开始应用到实际工程中。通过对带柔性防水的彩钢夹芯屋面板的试验研究，了解它的力学性能，为这种新型轻钢屋面系统的设计提供参考依据。
参考文献：
徐峰，张雪芹，华七三． 建筑保温隔热材料与应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，2007:1-5
郑瑾，张其林．建筑用夹芯板研究综述[J]．工业建筑，2006，36(增刊)：1608-1613．
王建平．夹芯板在建筑中的应用研究[J]．国外建材科技，2007．28(4)：75-76．
哈尔滨工业大学深圳研究生院．夹芯板抗弯性能试验[R]．哈尔滨工业大学深圳研究生院，2008．
GB/T23932-2009 建筑用金屬面绝热夹芯板国家标准[S].
作者简介：刘惠敏，女，1978年出生，工学硕士，工程师。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。