1、定義及基本特點
金屬屋面系統是指采用金屬板材作為屋蓋材料，結合結構支撐、防水、保溫等功能層為一體的屋蓋形式。根據《采光頂與金屬屋面技術規程(JGJ255-2012)》定義：金屬屋面是由金屬面板與支撐體系組成，不分擔主體結構所受作用且與水平方向夾角小于75°的建筑圍護結構。其主要的面材材質有：鋼板、鋁板、鋁合金板以及銅板、不銹鋼板等。
金屬屋面的基本特點可以概括如下：
a、功能性強。
在建筑功能性要求的前提下，能夠較好的實現排水、保溫隔熱、透氣、隔音等所有要求。
b、結構輕巧簡潔。
現對于混凝土屋面體系，金屬屋面系統具有構造層薄、支撐結構輕巧、跨度大，并能夠適應復雜的建筑造型。
c、施工靈活、安裝周期短。
在施工中，金屬屋面系統基本能夠達到全裝配式安裝方法，絕大部分工作都能夠在工廠或現場的加工車間完成。現場施工受季節及天氣影響較小。相對于傳統屋蓋，安裝效率極高，能夠較大的縮短安裝周期。
d、經濟性較好。
在于傳統屋蓋對比時，在大跨度及復雜屋面形式上，具有明顯的經濟性。
2、 金屬屋面板分類及其基本構造
目前，工程中通常根據金屬屋面板的固定方式，將各種金屬屋面進行了區別和分類。現在工程中常用的幾種基本做法如下：
2.1 穿釘式金屬屋面系統
此種屋面系統在應用較早也相對普遍。本系統屋面板材靠螺釘固定在支撐龍骨（詞條“龍骨”由行業大百科提供）上。連接螺釘直接穿透屋面板。為了防止穿透點滲漏，連接螺釘一般配有特制的壓緊墊片和防水墊圈，也有用帶膠墊的封閉型抽芯鉚釘固定面板的做法。基本節點構造圖，如圖2.1.1：
圖2.1.1 穿定式金屬屋面的基本節點構造
2.2暗扣式金屬屋面系統
此種屋面系統最早出現在澳洲，所以也叫澳式暗扣板。特定的板型配有對應的安裝支架。安裝時，首先將安裝支架固定于支撐龍骨或基材上，屋面板與屋面板、屋面板與支架采用暗扣卡接固定。基本節點構造圖，如圖2.2.1：
圖2.2.1 暗扣式金屬屋面的基本節點構造
2.3直立咬合邊金屬屋面系統
此種屋面系統通常上也稱矮立邊直立鎖邊金屬屋面系統，本文為了區分，稱之為直立咬合邊金屬屋面系統。其按咬合程度分為單鎖邊和雙鎖邊兩種形式。屋面板采用機械加工成型。安裝時，首先將專用扣件固定在支撐龍骨上，相鄰屋面板及連接扣件相互咬合，然后通過機械或手工的方式進行鎖死、定型、固定。基本構造及節點如圖2.3.1、2.3.2：
圖2.3.1 直立咬合邊金屬屋面的基本構造
圖2.3.2 直立咬合邊金屬屋面的基本構造
2.4直立鎖邊金屬屋面系統
此種屋面系統通常被稱作高立邊直立鎖邊金屬屋面系統，也叫直立鎖縫lok板。金屬面板通過機械輥壓形成雙邊行成公母扣。安裝時，首先將專用鋁合金T型碼與支撐龍骨連接。然后將屋面板及T型碼相互咬合，最后通過機械或手工的方式進行鎖緊、定型。
基本節點及構造如圖2.4.1,2.4.2：
圖2.4.1 直立鎖邊金屬屋面的基本構造
圖2.4.2 直立鎖邊金屬屋面的基本節點
2.5平鎖扣板金屬屋面系統
此種金屬板塊一般通過機械沖壓或手工裁剪成型。安裝時首先將專用鎖扣件固定在基材上，然后板塊的四周通過折邊與鎖扣件相互咬合成型固定。基本構造節點如圖2.5.1：
圖2.5.1 平鎖扣板金屬屋面系統基本節點
3、各種金屬屋面系統的對比分析
3.1 主要材料對比分析
各種金屬屋面系統主要材料如下表：
通過上述表格結合工程經驗：
a、主要金屬屋面系統面材均采用金屬薄板，受機械加工影響及材料物理性能制約，厚度大多在1.0mm以下，所以在進行面材選擇時，材料本身的防腐性能就成為首先的考慮指標。
b、屋面的保溫材料除了要求保溫性能外，必須考慮材料的防火性能。所以當前屋面的主要保溫材料是巖棉、玻璃絲綿，同時一些新材料保溫材料也逐漸被應用，比如發泡玻璃等。
c、主要的配件種類和數量區別不大，相對來說，矮立邊直立鎖邊屋面，配件較少。
3.2 板型對比分析
各種金屬屋面板主要規格參數如下表：
通過上述表格結合工程經驗：
金屬屋面面材都是采用卷材原材加工，理論上，面板長度可以無限長。但是收到運輸條件、節點構造、安裝工藝、氣候條件等因素影響，實際工程中最大板長并不一致。無可否認的是，板接縫越多，屋面系統產生滲漏的風險越大。而板型越多，其適應性就越強。
圖3.2.1彎弧直立鎖邊屋面板材
3.3 功能性對比分析
各種金屬屋面系統基本功能性對比如下表：
通過上述表格結合工程經驗：
a、對于防雨性能：暗扣式、矮立邊、高立邊金屬屋面均具有很好的防雨性能，其系統本身具有接近100%的防雨性。工程中的滲漏多出現在屋脊、山墻、檐口等地方的做法處理不當或屋面板損壞破壞。
b、對于抗風掀性能除了本身系統設計性能外，高立邊直立鎖邊屋面系統受人為因素影響較大。相對于其他幾種屋面形式，其咬合定型到位的檢查相對困難，特別是在采用人工鎖緊的時候。建議采用防風夾等保護機構。
c、暗扣式、矮立邊、高立邊金屬屋面均有良好的熱漲冷縮性能，就是說這幾種屋面單塊板材能夠適應跨度更大的屋面。但須注意的是，在連接角片及T碼的生產時，應該將其邊緣倒角，避免在往復溫度變形（詞條“變形”由行業大百科提供）是，形成剃刀效應，破壞屋面板。
d、對于安裝性能來說，幾種屋面系統在其功能層一致的情況下，區別不大。其中鎖扣式金屬屋面系統，需要有內層防水及板塊相對較小，安裝相對繁瑣一些。
3.4、適應性對比分析
適應性主要是表述各種金屬屋面系統對于建筑外形、外觀、特殊部位及雙層屋面的應用性能。下表主要結合上述屋面板的基本性能和屋面系統的基本性能對各種屋面系統的適應性進行對比。
雙層金屬屋面定義：根據《采光頂與金屬屋面技術規程(JGJ255-2012)》定義：在金屬屋面外側附有裝飾層的金屬屋面系統。
通過上述表格結合工程經驗：
以上各種屋面系統的適用側重點各不相同，其中穿釘式金屬屋面系統技術相對落后，美觀程度較低，但由于其特有的經濟性，仍被廣泛使用。直立鎖邊金屬屋面系統、直立咬合邊金屬屋面系統適應性較強，應用也最為廣泛。當然，各種屋面系統的細節也對其適應性有一定影響，比如檐口的做法，直立咬合邊金屬屋面系統采用的流線型自咬合方式，不需要相關配件，美觀性就較其他幾種屋面形式要好。
4、各種金屬屋面系統的選擇的建議
結合上述分析，在選擇適用與建筑的金屬屋面系統時，不僅要在考慮設計年限、當地氣候條件、系統的使用性能，同時也與建筑本身造型及外觀效果要求有關。其實在現實工程中，金屬屋面系統的外觀往往占據主導地位。所以在施工單位在進行屋面方案建議或者方案設計時，首先需要了解建筑師或業主對于建筑外觀的具體要求，其后再考慮建筑具體的使用性能。
一般情況下，對外觀要求不高的建筑體可以選擇穿釘或暗扣式金屬屋面，但穿釘式最好用在零時建筑或對防水要求不高的建筑上，以便后期進行維修及更換不會影響正常的使用。而對于外觀要求較高，面積或跨度較大、使用年限較長的公共建筑最好選擇直立鎖邊或咬合邊金屬屋面體系。其中，如果建筑屋面外觀需要呈現不同材質時，比如：石材、各種造型的金屬板、彩釉玻璃等，即需要雙層屋面形式時，最優先考慮直立鎖邊金屬屋面系統。而將金屬屋面板直接作為面層使用或者體量較小形態復雜，而且對外觀要求又比較高的時候，優先選用直立咬合邊金屬屋面體系。而平鎖扣屋面系統的應用一般建筑師或業主會直接提出要求，但須注意的是其必須依附于內層的防水體系，且使用面積不宜太大，板塊自身的規格也相對較小。
典型工程示例如下：
5、結束語
2016年國務院辦公廳發布了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》 ，國內建筑形態必然會出現大幅度的更新。同時伴隨著國內市場對于綠色建筑、低能耗建筑的日漸青睞，金屬屋面系統以其優越的使用性能、良好安裝性能、適應了相關政策與市場的契機，必然在未來的建筑市場上大有作為。
參考文獻
[1] 《建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業大百科提供）》，中華人民共和國家標準, GB/T 21086-2007
[2] 《采光頂與金屬屋面技術規程》，中華人民共和國行業標準，JGJ255-2012
[3] 《金屬與石材幕墻技術規范》，中華人民共和國行業標準，JGJ133-2001
