钢在建筑上的第一个应用，美国一个工业建筑的不锈钢屋面建于1924年，至今仍在使用且没有进行过任何修理。不锈钢至今仍是工业建筑和大型公用建筑的屋面所青睐的材料，尤其是当建筑处于腐蚀性较强的环境，因为腐蚀造成的屋面渗漏将带来高昂的运行损失和维护代价。

 

不锈钢在屋面的第一个大型高端应用是建于1930年的纽约克莱斯勒大厦，它是当时世界最高的建筑，屋顶和墙板采用302不锈钢，2B表面，至今仍熠熠生辉。由于不锈钢优异的耐腐蚀性能、良好的防火性能和抗风能力，成为高层建筑所欢迎的材料。尽管其它金属材料在建筑建成之初也有较好的抗风能力，但随着时间推移，发生腐蚀，抗风能力就会削弱。

 

不锈钢的独特性能特别适合于屋顶，不论它是平的、倾斜的、拱形的或弧形的。不锈钢是一种十分坚固耐用的材料，具有高强度和高延展性，完全不透水。它很少需要甚至不需要维护，易于成形和焊接。

 

它可用树脂漆着色，如日本使用树脂涂层不锈钢屋面较多，也可采用标准型材制作成无涂层的金属屋面。

 

不锈钢屋面已广泛用于居民住宅、商业建筑、市政建筑及工业建筑、体育馆和教堂等。

 

不锈钢屋面材料有许多优点：

耐腐蚀性能好；

屋顶除需要去除树叶、碎石等外，不需保养维护；

寿命可长达建筑物的使用期限；

强度高，重量轻；

良好的防火性能，在火灾中具有安全性；

良好的抗风能力和防水性能；

容易加工成形，易于焊接，铺设简单方便；

可着色处理、可涂漆或施加各种涂层；

不锈钢表面可满足航空部门所要求的低反射性和太阳能反射指数（SRI）的要求，且SRI值不会随时间推移而变化；

外表美观，具有多种设计可能性，还可设计成绿化屋顶；

可安全地与其他建筑材料一起使用，不会被水泥、泥浆、木材防腐剂破坏；

100%可回收再利用，无有害物质排放，对环境影响小

 

选材

不同的不锈钢可用于不同的环境。

在经常下雨的乡村地区和低-中等污染的城市地区，可选用304不锈钢和439不锈钢；

在高污染的城市环境、工业环境和含盐（海边、除冰盐）的环境，可选用316不锈钢、316L、317不锈钢、317L不锈钢等；

在温度较高的严重工业污染的环境和盐含量很高的环境，可能需要采用耐蚀性更好的317LMN、904L、447、2205、6%Mo不锈钢等牌号。

所有与不锈钢屋顶有关的材料也应当由不锈钢制成，包括板条罩、防溅板、滴水板、卡具和钉子。

 

不锈钢用于屋面的方式：

作为成型薄板；

作为带有隐蔽固定装置的成型薄板；

直立锁边法，线焊或折叠；

板条卷法。

 

1）  成型薄板

不锈钢可以用与碳钢相同的方法进行成型。

由于不锈钢的加工硬化特性，轧成型材时所要求的压力比碳钢要求的压力大50％左右，并且奥氏体型材料在辊轧成形过程中易发生“回弹”。

另一种方法是压弯法，滑铁卢终点站屋顶就是用这种方法建造的，板材经特别设计以适应建筑家要求的长跨度。

无论如何成型，屋顶的铺设方法是相同的。盖板由檩条支撑，尽管间距取决于型材厚度和设计承重，但通常中心间距大致为1.8米。

对于不锈钢屋顶，要紧的是一级和二级固定螺丝也应由不锈钢制成，奥氏体紧固件必须与奥氏体屋顶钢板一起使用。

由于不锈钢的杨氏模量与碳钢相似，故相同型材的挠曲度相似。

典型的屋面板型如图：

 

2）  隐蔽固定方式

隐蔽固定系统外观上与成型的盖板相似，但它用暗装的压片紧固件来连接相邻的板材。这种方法的优点在于屋面可不被固定螺丝穿孔，因此消除了潜在的渗漏源。

有各种不同的专利方法和隐蔽固定装置的型材，但它们中大多数的原理是相同的。下图所示的屋顶说明了这样一个系统。伦敦的一个邮局分检处使用了这种特殊的系统，其中对不锈钢进行了专有的珍珠色修饰。

这种方式使用辊轧成型的型材，该型材设计成有凸和凹的侧边来相互卡紧固定，这样就形成了一个坚固互联的、不漏水的屋顶隔板。在各联锁部件之间的是特别设计的压片，它固定在檩条上并使屋顶压紧。

互联板材的原理也可用于外部或内部墙面的金属包层。这种类型的装置可允许温度的变化，无论是热胀还是冷缩。

①    最小坡度

对于大多数屋顶结构来说，最小值1度的坡度是必须的，这可以避免积水和永久水坑的形成。然而这肯定是推荐的最低值，采用更大倾斜度可加快水的流出，增进雨水的清洗作用。通常，屋顶倾斜度采用3－6度，以使防溅板和屋檐排水口简单化。

②钢板厚度

型材通常以0.5、0.6、0.7mm的厚度被轧制出来，按檩木的多种间距而设计，檩木的中心距是1.5米到2.25米，依所承受的负荷而定。压制板可以更厚些。

③承重／间距表

可从屋顶材料制造商处获得

④附件

任何不锈钢屋顶的附件如卡子、螺丝也应当用不锈钢制造。

⑤安装

这种屋顶的安装首先是标出第一排夹具的位置并固定好。将第一块钢板连接到这排夹具上并且把钢板放到檩木上，将下一排夹具装配在已安放好的钢板上并像前面那样固定在檩木上。安装中有必要使用适用于大多数金属屋顶安装的履带式操作台以避免永久的弯曲和表面损害，为此，鞋袜也应有所选择，并且为避免油脂污染，处理材料时应戴上干净手套。

通常的做法是在屋脊接缝处用特制工具使钢板翘起防止水通过，相反，在滴水处钢板端部使钢板翻下以利于水排出。预成形终端常在肋部被敲进使其平整，防止被小鸟、昆虫等利用。

⑥手工制造型屋顶

手工制造型的金属屋顶需要一个基体来支撑，不锈钢也不例外。在这类屋顶中，基本上使用两种方式，通常是直立接缝、板条卷。

用于手工制造所用的不锈钢应当处在软化的状态以利于成形。屋顶倾斜度在7度以下时推荐使用板条卷方法，但大于这个屋顶倾斜度时两种方法都可使用。

在美学上，与板条卷方式相比，直立接缝方式所形成的屋顶外观上不那么惹人注目，板条卷方式在板条连接处给出醒目的线条，如果建筑家愿意，两种方式可以一起使用。

在形成接缝和整理操作中要谨慎小心，因为不锈钢在冷作中会很强硬化。

 

3）  直立锁边方式

直立锁边是由浅槽形板所形成的一系列间格组成的，槽形板紧靠着夹具铺设在斜面上，夹具预先以375mm的中心距固定在基体上。夹具的尺寸是45mm高×25 mm宽×50 mm长，伸缩夹具为40 mm高×85 mm长，其上开有50 mm长的槽用以安放30 mm的夹具。夹具用螺栓或螺钉固定在基体或板条上，夹具与钢板的上翻边一起折叠形成了高度约25 mm的纵向直立接缝。

普通夹具用来固定3m以下的钢板，当超过3 m时，考虑到膨胀或热移动，应用1／3的普通夹具和2／3的伸缩夹具混合使用。

当长度需要超过9 m，在屋顶坡度超过45度时，可用单层贴边跨斜面将钢板连接起来。结合处应矫平以使水顺畅地流过钢板。屋顶坡度小于45度时，推荐做滴水板。为避免直立接缝上不锈钢多层厚度给装贴边带来困难，横缝应错开。

直立接缝成形方法见下图。

 

固定钢槽

翻边折叠形成直立接缝

 

在屋檐处折叠直立缝

 

4）  板条卷法

在这个方法中，纵向木板条用10号不锈钢螺丝（3.5 mm）牢固地安装在基体上，中心间距450 mm。安装板条牢固是重要的，以避免将金属安放就位时发生任何错位，板条在被安装到基体上之前还要先装上钢板卡具。通常板条间的中心间隔是425 mm。

在檐口和滴水处木条端部呈现45度倒角，以便不锈钢盖板的覆盖。主钢槽由宽455 mm并沿着纵向有45 mm直立翻边的薄卷板构成，翻边紧贴板条的侧面。将卡具夹住固定钢板，卡具尺寸为55mm高×50 mm长。对板条卷设置了一个分立的卷罩，一般是1米长。将罩定位，并在一端锁住，另一端用3个10号螺钉固定。

 

基体结构

不锈钢屋顶与其它金属屋顶的基体结构设计是相同的。

25 mm厚的企口板或19 mm或25 mm厚的室外使用等级的胶合板等木材适合作不锈钢的基体。

另外，混凝土基体结构也能满足需要。对于混凝土基体结构，必须采取措施，用预埋在混凝土中并与混凝土找平层取平的燕尾形木板条或木栓来固定卡子或卷条。建议木板条为75 mm×25 mm厚，所有的木板最好进行压力处理或用防腐剂浸渍防止腐烂。

基体结构应有一个平滑的斜度以利于排水，最小坡度为1：40。

 

基体结构的顶部应铺一层衬底以为屋面板提供一个平整光滑的表面。要用其他方法防止衬底成为蒸气阻挡层，除非衬底包括一个不透水的复合层。当使用混凝土或找平层时这一点很重要，因为它们可能长时间地残留潮气。

 

材料厚度和表面

通常，硬度值小于150维氏硬度的软化材料并且手工制造屋顶一般仅使用标准线规SWG28号（0.375mm）的板材。

轧制2B表面和滚压的无光泽表面在屋面较为常用。在无反光的表面做电化学着色处理、涂漆或各种金属涂层（锡、锡/锌或铜）屋面也广泛被采用。除电化学着色表面一般用于较小的屋面板，其余表面可用于任何屋面方式。

不同地区对屋面外观的偏好不同，对飞行起降沿线屋面反射率规定不同。2B表面是屋面常用的表面中反射性最强的，任何加工或热胀冷缩带来的板材视觉上的不平直感会较为明显。在美洲，2B表面不太受欢迎，一般限于工业建筑屋面和建筑天蓬。而在欧洲和南非，2B表面用在一些较高端的建筑上，因为人们常将视觉上的凹凸不平感与手工打造联系起来。在很多地区，也不符合飞行起降的反射性规定。为了避免反光，最好选用与2D表面加工相似的无光表面加工或铅锡合金镀层材料。

 

排水沟、防溅板、落水管、女儿墙压顶和其它屋面部件一般可采用2B表面，因为它价格低廉，容易买到薄规格的产品。

 

注意

不锈钢的储存和保护。不锈钢在运输过程中及在现场储存中应当保持干燥。任何时候都要小心避免材料被诸如带钉的靴子或粗重的工具划伤。不锈钢不应当用由碳钢制作的钢丝棉清洗，因为这将不可避免导致碳钢的沉积和锈斑的生成。不锈钢必须一直与碳钢分开，特别是在对它们进行机械加工时。

为适合屋顶的间格，所成形的钢板糟应当留出一个适当的膨胀伸缩余量。

 

树脂涂层不锈钢

树脂涂层不锈钢即PVF2，自八十年代中期在日本推广使用以来，已获得引人注目的成功。树脂涂层不锈钢已经发展到长寿命涂层，其工艺涉及不锈钢表面的回火，最终退火过程保留时间比通常稍长一些。

为保证良好粘附力，使钢板通过经喷丸处理表面的轧辊。在涂覆树脂脂涂层之前，先涂覆一层环氧树脂层作为底层。虽然普通的涂层是硅酮丙烯酸类树脂，但更耐老化的亚乙烯氟树脂涂层已研制出来。由于缝焊在日本有着快速增长的市场，因此已开发出可焊接的树脂涂层。这种涂层与普通树脂涂层的不同之处在于加入了20％重量的不锈钢粉，它保证了缝焊设备所需的导电性。成型薄板可以按通常的方式使用或用“隐蔽固定型”的内藏部件进行安装。

 

缝焊

缝焊屋面基本上就是前面提到的直立缝屋面，只是将缝焊接起来形成不透水的接缝。缝焊在自动便携式机械装置辅助下完成。该装置最初由瑞典Rostfria Tak集团为此目的而研制。

这种方法的原理是首先将薄板卡具点焊到薄钢板上，然后用自行推进的自动缝焊机在离屋面盖板之上15mm处进行缝焊，最后的操作是缝的弯折，它又是一个由自行推进的缝弯曲机完成的过程。缝焊机要求一个380伏的三相电源或27千伏安的发电机，其自行推进速度为4米／分钟。