纸面石膏板生产工艺技术-厂房屋顶建筑构造介绍

厂房屋顶建筑构造介绍

高于头顶的保护措施已经成为我们生活中必不可少的部分，它们虽然种类多样、功能各异，但是都有共同的一个作用，保持其下覆盖的范围干燥、清洁，抵抗各类天气侵扰。现代的商业以及工业建筑中的天花板系统包括简单结构，例如：立接缝、搭接缝金属板以及由松木、金属或沥青做成的单体。还有复杂的结构，例如：应用喷涂聚氨酯，单层膜以及使用沥青毡的加固系统。屋顶架构的种类是由建筑物的尺寸，建筑地的天气特征，使用目的，该区域常用建筑材料来决定的。屋顶可以是平整的，微倾的（倾斜度小于5°）以及大角度倾斜的。虽然平整型和微倾的屋顶有很多相似性，但是同门的建造方式确实多种多样的。高倾斜度的屋顶可由合成板材固定在由沥青覆盖的木质屋架上或将粘土瓦旋压在木条上，放置于带有固定在“CZ”金属檩条的玻璃纤维的金属板中，将该金属板固定在钢结构上。

各种屋顶的一大共性是他们都必须在若干年后被替换掉。一般屋顶可以使用25-45年，其使用年数取决于该系统。他们的一大共性是都需要维护。屋顶维护所需要的花费和方式取决于屋顶系统的类型。

屋顶必须抵抗自然力量的侵扰，例如：风、雪、冰和地震。根据其所在建筑物的地理环境，其可能受到自然力侵扰也会不尽相同。例如，某建筑物建造在经常受到龙卷风、台风或者强旋风的地方，绝缘材料必须旋紧且不能使用覆盖物。若建筑物建在易发地震区域，则需使用灵活性更强的木质材料或钢材料。若建筑物建筑与多雪的地区应多使用混凝土和中型钢材来抵抗风雪的压力。当试图客服某一个问题时，例如大风，可能会带来另一个问题。例如在屋顶使用可燃材料，可以通过屋顶结构的建筑方式和具体选用的材料，来减少火灾隐患。那么为什么我们要关注屋顶材料的使用？1953年8月12日在一个面积为123300平方米的制造工厂发生了一起火灾，这起火灾将该工厂付之一炬（见F1）。火灾起因是传输地盘中的电焊火花引燃了其中闪点为54.3℃的废料。该滴盘位于地面以上3.3米处，该建筑安有局部喷淋装置，火灾导致人民意识到材料的选用对屋顶系统的不可燃烧性的影响，这一问题我们将在后面讨论。

本文将着重介绍屋顶系统的火灾隐患和防风材料有效性的之间的关系，例如：为了防止风的侵扰，将更多的使用沥青，但是沥青用料增加的同时可燃性也增加了，相反地，沥青用的太少，虽然可燃性减小但是风力破坏的可能性也增加了。

本文主要讨论对象是先导商贸和工业建筑体，其多使用不可燃烧材料（某些专业文献可能会成为有限燃烧材料）以及架构中含有可燃烧弹经检测不会影响屋顶燃烧性的材料。但其中某一部分由于对灵活性的需求在局部必须使用经过特俗处理后的不可燃烧材料。

屋顶类型

现代商贸或工业建筑中平整型和微倾型屋顶应该包括以下几个要素：

1. 轻钢龙骨上的绝缘组合金属板

2. 轻钢龙骨上的单层绝缘板

3. 固定于CZ金属檩条上并安装在钢结构上，带有玻璃纤维绝缘材料的金属板

4. 轻质混凝土浇筑体和混凝土板

5. 轻钢龙骨上的石膏混凝土浇筑体和石膏板

6. 喷沫设备

高倾斜度的屋顶应包括以下几个要素：

1. 轻钢龙骨上的绝缘组合金属板

2. 轻钢龙骨上的单层绝缘板

3. 固定于CZ金属檩条上并安装在钢结构上，带有玻璃纤维绝缘材料的金属板

4. 轻钢龙骨上的石膏板

5. 喷沫设备

本节讲述的是不同类型的屋顶，可燃材料在后面有介绍。

组合屋顶

组合屋顶由三部分组成，结构框架以及金属板，绝缘材料（安装一种可选择的独立气体防护）以及房顶覆盖体。组合屋顶的建造通常从将波纹状的金属板焊接或旋转在轻钢龙骨上和加盖屋顶覆盖材料开始（天气防护材料）。屋顶覆盖物可以是沥青毡或焦油毡（有机或玻璃纤维），上面覆盖有热的屋面沥青，沥青煤，冷用水泥以及油漆。这种系统称为可倒置的屋顶系统，因为绝缘材料可以置于防水材料之上。

组装体是由3-5层的沥青毡通过含有豆石和细沙砾的沥青粘接起来，覆在绝缘板上（见F2）。绝缘板可以用沥青或胶粘剂（见F3）或用一种特殊的绝缘钉连接（见F4）。多层次绝缘层（见F5）应用于气体防护屏，并且各层面板之间是错开的，用以将热量流失降低到最小，或提供更有效的绝缘作用。应用多层绝缘时，第一层的绝缘材料必须机械性的链接在板上，其余各层可用胶粘剂或沥青粘接。

单层膜屋顶

单层膜体是由单层膜覆盖在绝缘体上的，主要有三类：

1. 热固材料，包括橡胶和聚乙烯

2. 热固塑料

3. 改良沥青，聚丙烯以及苯乙烯

单层膜体的安装有三种方法，非固定的，机械固定以及全封闭式的（见F6、7、8）。每条膜宽度为2米到2.5米，并且相互可以很好衔接，能完整覆盖一周。非固定式安装的单层膜应仅能与相邻膜平整衔接，应在膜上面放置直径为1-2英尺的河底石，角落处石头比重应更高，石头有三大作用：

1. 防止薄膜被紫外线侵蚀

2. 使膜达到A级防火标准

3. 防止膜被风吹走

非固定式安装的绝缘材料通常安装与金属板上，其稳定性值得推荐。机械性固定板是更好的一种选择，这种方式可以最低限度地使用可燃性的沥青材料。不推荐奖绝缘材料直接粘接在金属板上，因为这样会增加可燃材料的使用量。

机械性的固定系统是将绝缘板置于膜的上方。将膜的边缘固定于金属板上，另一边包裹于之前的膜上用以覆盖住固体部分。这样两条膜就稳固了。在这种情况下，不需将绝缘板先于防护膜固定。

第三种方法是将绝缘板与金属板完全粘接，这时固定防护膜的胶粘剂用于板的上部，之后将防护膜平铺于板上部的胶粘剂上，再附上第二层膜，并覆盖第一层，这样两层膜之间就连接起来了。

如果屋顶会覆盖到有腐蚀作用的区域，可选用FRP板（见F9），该产品必须是被FM 列为防火级的天花板建筑材料。

金属板

另一种建筑类型是将金属板固定于附在钢结构上的CZ型金属檩条上，安装方法有建筑方式以及焊接方式决定。

搭焊缝（见F10）屋顶金属板上每隔1.2米到1.8米会通过螺丝固定在金属檩条上，外部可见螺丝头部和衬套。立焊缝（见F11）屋顶采用一个特殊设计的夹槽用以将檩条固定与面板上。通常这种屋顶使用玻璃纤维做绝缘材料，然而某些年代较早或者翻新过的建筑可能会使用一种延缓火势的纤维材料。但时间长了，这种延缓材料可能会被滤掉或丧失它的不可燃性。

混凝土浇筑以及混凝土板

混凝土屋顶有许多建筑方法，轻质混凝土可以浇筑在置于钢柱上的金属板上（见F12），常性混凝土可以定型浇筑。混凝土可以被3-5层沥青毡，单层膜或者绿化覆盖，这取决于当地天气。

石膏混凝土浇筑以及石膏板

石膏混凝土浇筑的屋顶是通过焊接在轻钢龙骨上或绑在作为底部的石膏板上的小型钢轨完成建造的。石膏浆通过钢筋网注入永久定型的石膏板。石膏板（见F14）在地面上用钢筋网注入永久定型的石膏板依形浇筑。这种形式很少见。

喷涂设备

屋顶喷涂设备（见F15）是由可同时喷射两种液体申城制定厚度的泡沫覆盖冷却的涂层系统。表面材料在湿润时可能会嵌入傻子或者11号屋顶建筑颗粒。

屋顶特性（可燃与不可燃）

鉴别屋顶的可燃性和不可燃性可以从以下几点着手：

1. 内部和外部燃烧测试

2. 建筑材料的不可燃性测试

3. 建筑时使用对可燃材料隔热的方法

屋顶测试后如能符合FM类表中的1级屋顶要求以及A级屋顶覆盖物标准或者符合UL 认证规定（见F16）的1级屋顶要求或者A级屋顶覆盖物即可认定该屋顶为不可燃系统。

FM和UL在1953年大火后通过一系列的测试修正了测试草案（见F17），用以测定各种材料对火势延伸的不同影响程度。测试研究了胶粘剂、隔热层以及绝缘层。如果在绝缘层与板之间使用沥青超过0.59kg/m2,那么该整体则为可燃烧的。同时他们研究了如果屋顶绝缘层不可燃烧或者在爆炸时产生非常有限的燃烧，那么任何在绝缘层上的材料都不会受影响。根据上述结果，FM发展了他的建筑材料热量计（见F18），同时UL修正了斯坦纳隧道（见F19），用以测试屋顶内部燃烧。关于此类的测试结果，FM根据其4450标准完成，UL根据其2256标准完成。他们同时测试了不可燃材料，例如：石膏板，结果表明任何在绝缘层上面的材料都不会受火灾影响（见F20）。

举一个屋顶系统的例子，混凝土屋顶就不会受任何火灾影响，另一个例子是没有绝缘层的安装在CZ金属檩条上的金属板。

外部燃烧测试

作为内部燃烧测试的一种补充，屋顶的覆盖物应能承受暴露在外的燃烧。外部火灾测试是屋顶覆盖物ASTM E108燃烧测试中的一项（与UL790和FM4470相似）（见F21）。这项测试可以将屋顶覆盖分成三个级别（见F22）。

1. A级屋顶覆盖物可以抵抗多种暴露在外的燃烧。这种情况下，这些覆盖物可以抵受

相当高的温度，保护屋顶而且不会产生任何飞火。

2. B级屋顶覆盖物可以抵抗不很剧烈的燃烧。在这种情况下，这些覆盖物可以抵受较

高温度，保护屋顶而且不会产生任何飞火。

3. C级屋顶覆盖物可以抵抗轻微的燃烧，在这种情况下，这些覆盖物可以抵受不是很

高的温度，保护屋顶而且不会产生任何飞火。

不同的级别可以根据三个测试来鉴定：间歇性燃烧测试，火焰蔓延测试以及燃木测试。要认定被测物为A级覆盖物，必须要其两个样品通过间歇性测试和火焰蔓延测试，四个样品必须都能通过燃木测试。成为B级或C级，2个样品必须通过以上三种测试。开始测试时，根据要求，将覆盖物或将其与附在合成板上的绝缘材料放置于测试以上，然后开始。被测物应最大限度的倾覆于测试以上。A级测试物尺寸应达到1.02m-2.4m。B级测试物尺寸应为1.2m-2.7m，C级测试物尺寸应为1.2m-3.9m。测试仪应有鼓风机和气体燃烧设施。测试中设备点燃后，对样品加热功率应到达369-387kwh，鼓风机功率应达到19km/h。间歇性测试样品应循环加热，每加热两分钟停火两分钟。要经过15次反复后才能判定是否达到A级标准，判定B级标准需反复8次。最后一次循环后，鼓风机应留下，直到无任何火种迹象。测试过程中，被测物的底部要求可视以便观察其是否发光发热，如有任何相关迹象，则该测试不通过。关于火焰蔓延测试，鼓风机和燃烧物应持续作用10分钟，或直到火势彻底消退。进行燃木测试时，燃烧设备应移走，被测物放置于据鼓风机1.5m处。如要达到A级，要将一块304mm*304mm*64mm的燃木放于样品上并开启鼓风机（见F21）燃木可预燃5分钟，B级测试燃木尺寸要到达152mm*152mm*64mm，可预燃4分钟。燃木测试应持续到木条完全燃尽，并且所有燃烧特征都消失了。

各种屋顶的区别

根据屋顶建筑类型其组成材料也不尽相同。在轻型结构中屋顶是靠轻钢龙骨支撑的，金属板通过电焊或者螺丝固定在龙骨上，其放置于金属板与绝缘层之间的位置取决于气体防护曾，完整的绝缘层以及薄膜型号等。绝缘层应置于气体防护层上方，并通过胶粘剂或者机械加固的方式固定于金属板上，屋顶覆盖物，单层或者复合膜应完全覆盖整个屋顶，防水板应安装与屋顶四周。

假设一个金属建筑结构（见F25），屋顶是由主框架支撑，CZ型檩条附与主框架上（见F26）。若屋顶槽是搭焊缝加固的，则将檩条旋压于屋顶槽上；若为立焊缝应在檩条间安装支撑，用钉子将屋顶与檩条连接（见F27）。屋顶周围应安装防水板。

防水板

防水板是作为屋顶结构一个完整的部分。防水板覆盖整个屋顶四周级受风力影响最大吸力最强的角落。若周围的围墙高于屋顶，则防水板应放置于墙内侧（见F29）。共有两种级别的防水板，一种为组合式屋顶使用，另一种为单膜层屋顶使用，主要区别在于防水板与屋顶覆盖物的放置方式。单层膜系统中，膜在墙上延展开，防水板附与膜上，之后放置于屋顶平整区域。组合屋顶的底层用毡平铺，防水板放置于两层毡之间。

屋顶主板

一般屋顶主板都是选用钢材，然而如果屋顶下是易腐蚀的环境，则要选用FRP 材料（见F9）。许多FRP 材料都被各种实验证明了其不可燃烧性，金属板材料固定于轻钢龙骨上，可以用螺丝或者电焊的固定方式。金属板一般是用典型的22钢材。

胶粘剂

胶粘剂可以是沥青或者登记在册的喷沫应用材料。沥青是可燃的，实验证明如果使用沥青将第一层绝缘层粘于金属板上的量超过0.59kg/m 2时，则该屋顶即可燃。应用沥青的方法也很重要。为使其用量小月0.59kg/m 2，则应使用0.15米宽的沥青条，将其与板上的槽平行放置。图29是个错误使用沥青的例子。令棋谱的方向错误并且槽里也有沥青。应该将绝缘板放于沥青上部，然后人可以逐级在上面检查沥青是否平铺开来了。这样绝缘板与甲板之间的粘合性也就好了。

沥青作为胶粘剂的最大问题是用量太多会使屋顶变成可燃的，绝缘板和覆盖物有被风吹走的危险。现在有许多被实验证明不可燃的非沥青胶粘剂，这些材料的使用率现在越来

越高。

绝缘材料

绝缘材料的种类很多，有泡沫聚氨基甲酸乙酯，发泡聚苯乙烯，石棉，玻璃纤维等，包括有可燃性的发泡聚苯乙烯和不可燃性的石棉。有些绝缘材料中还安装有气体防护设施，铝箔贴面聚氨酯或铝箔。可以通过与檩条连接，胶粘或者通过物理加固的方法（即用螺丝或者钉子）将绝缘材料固定。

紧固件

屋顶上使用的紧固件多种多样。有用于将绝缘板和主板连接的，用机械方式将单层膜覆盖加固在主板上，将主板与轻钢龙骨连接。可以用螺丝或者电焊两种方式。螺丝（见F30）一般用于金属板上，而钉子（见F30）通常用于顶盖，混凝土或者石膏浇筑体。这些紧固件可以是绝缘体和屋顶抵抗风力侵袭。尺寸，数量，和使用方式取决于绝缘体的种类，风速以及紧固能力。

怎样找到产品标识

各种产品的标签位于不同的地方，例如：绝缘板的标签一般在产品表面，内容包括品名、测试日期和制造日期。毡辊和膜上的标签一般在外包装上。胶粘剂的标签一般在包装容器上。

竞标说明书

该说明书中应该保证整个屋顶都是经检测合格的并且是按照国际认可实验标准测试，记录，应用在产品中的。测试需要包括内部燃烧测试以及外部燃烧测试。测试标准应根据FM4450,UL790或相当于该两项测试的标准制定。同时还需测试屋顶在在当地风力最大情况下的性能。最后还需说明正确的紧固件使用量，压舱物的质量等。

建筑中所需采取的措施

一定要确认承包商有屋顶建造资质，且以前有过建造该种屋顶的经验。材料要保持干燥和清洁。他们是按照制造商的详单建造，包括合适的胶粘剂，正确的固定膜的方法，根据绝缘板的种类使用正确数量的紧固件。如果绝缘板受潮，应该在安装前使之干燥或者更换。因为如果绝缘板向下散发潮气，它就会被腐蚀并且引起屋顶起泡。如果使用胶粘剂，则应在使用后尽快将绝缘板与主板相连接。应该有人走或者压那块板，使他们紧密结合。另外一点是合适防止压舱物或豆石来覆盖屋顶，不要让石头堆积在一起，这样可能会使屋顶的局部负荷加大引起屋顶塌陷。

维修要点

对所有的屋顶类型，特别是平整和微倾型的而言，倾斜角不能超过5°。要注意检查屋顶四周的防水板是否还稳固（见F32和33），是否有裂缝或者确实的部分。如果防水板松了或者失踪了，强风可能会将屋顶掀翻并漏水。空调系统、排气烟囱、天线以及材料收集系统会使屋顶更为稳固。

有一点需要注意，当人们在屋顶上行走时应该按照既定的路线或者确定不会损坏屋顶覆盖物的方式行走，并不会留下任何工具。在屋顶上行走可能会使屋顶产生裂痕，小孔或者移动防护涂层。

对于平整型和微倾型的屋顶，倾斜角度要小于5°，应该定期检查屋顶的排水系统。确定排水管道和孔洞的畅通，可以让雨水通畅的进入下水系统。有很多不同的屋顶系统可以用于平整型的屋顶的维修方式维护。这些系统包括：

1. 组合屋顶系统，绝缘层通过胶粘剂或者紧固件与屋顶主板连接，其间含有多层沥青

毡，热沥青以及煤焦油，在表层注入豆石的沥青或者焦油。

2. 单层膜系统，有三种类型，可移动的，全粘合的以及机械紧固的。可移动的系统是

绝缘层放置于屋顶主板然后将屋顶覆盖物放置在屋顶覆盖物上，压顶石尺寸从0.3m 到0.6m不等。全粘和的系统是将绝缘板固定的主板上，然受屋顶覆盖物粘结在绝缘层上。机械紧固的系统是将绝缘板固定在主板上，然后通过钉子将覆盖物穿过绝缘层固定在主板上。

3. 喷涂设备，通过不同的两个部分将绝缘材料喷在建筑物上形成防水层。

对于三种不同的屋顶系统，应检查在屋顶覆盖物上没有生长任何有机生物。这会使屋顶覆盖物毁坏。并且应该检查没有任何裂缝而且覆盖物也没有分开。对于可移动的系统，应确保压顶的石材在房顶很均匀的分散（见F34）。如果有暴风来临，这些石头可能会被吹散从而使屋顶膜被吹开，也无力组织紫外线的损坏（见图35）。

高倾斜度的屋顶系统，即倾斜度超过5°，一般很少需要维护。然而仍然需要日常检查以确定材料是否损毁。如果在建筑物的周围有围墙，仍然需要检查排水系统以确保排水的通畅。一般高倾斜度的屋顶系统会由鹅卵石和金属板覆盖。金属板屋顶系统的损坏主要有两种：

1. 搭焊缝（见F36），金属板通过螺丝固定于建筑物的主框架结构

2. 立焊缝（见F37），金属板钉在建筑物主框架结构的焊缝中

搭焊缝屋顶维护主要是针对位于螺丝以及金属板之间的橡胶以及合成铁环、会漏水的裂缝。如果带有立焊缝的建筑位于会下雪的区域则应该在大雪后检查，以确定建筑物内部的檩条没有移位，以防止建筑物倒塌。