浅析彩钢板屋面体系与FM认证

摘要： 本篇将对所接触的彩钢板屋面体系作简要论证，以期国内的一部分企业，特别是本土化的钢结构企业，更多的与国际接轨，从而全面提高国内的彩钢板屋面体系加工制造安装水平。

关键词： 彩板屋面系统；FM认证；浅析

中图分类号：TU8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0096-02

1 FM认证简介

FM认证即FM Approvals。

美国工厂联合保险商协会（Factory Mutual，简称FM），成立于1835年，是美国最严格的质量控制机构之一。FM作为一家有170年历史的保险公司，和其他保险公司最大的区别在于FM是以自己的技术能力为依靠，进行研究、认证和技术服务。通过服务推广认证过的产品，以这种方式帮助客户降低所面临的资产风险。经过近170年的发展，其业务范围已经涵盖保险、认证、消防标准的研发和设计等诸多领域。FM向防火器材、电子电器设备、危险场所设施、火场勘测、信号设备、建筑材料等产品的生产商颁发认证证书；“FM认可”证书在全球范围内被普遍承认，他向消费者表明该产品或服务已经通过美国和国际最高标准的检测。

认证流程大致为：提交申请、签订协议、认证审阅、产品检测、产品标识、工厂质保体系审查、最终认证、周期性复查。

2 彩钢板屋面体系的FM认证

彩钢板屋面体系为FM认证范围内产品，在中国有FM授权的实验室提供该项认证服务，认证的依据为《一级板材屋面认证标准》（FM4471 Approval Stds for Class 1 Roof Panels）。彩钢板屋面在可燃性、抗风拔力、抗踩踏性方面考核，满足标准已降低潜在的火灾蔓延、冰雹灾害，并且达到满意的抗风掀力性能。

中国的FM认证实验室已引进多年，对于彩板屋面体系的实验还是能很直观的反应。据了解称，目前参与实验研发彩板屋面系统的公司，除有外资背景和台资背景的钢结构公司外，主动参与的中国本土钢结构公司尚为少数。

在日常的情况下，风荷载对于彩板屋面体系的影响是很大的。风吹过屋面，对屋面作用力很大，经常是风引起的屋面压强的变化，致使屋面板产生向上的吸力。如果屋面系统的载荷能力不足以承担这部分吸力，屋面构件将会被破坏。在每年的统计来看，全国很多彩板屋面由于设计不合理或施工问题，在台风的作用下，屋面被掀起甚至摧毁，引发安全事故和财产损失。因此，对于以上提到彩板屋面体系的FM认证，我们将彩板屋面的抗风揭能力作为一个单元进行详细介绍。

彩板屋面一般由主檩、底板、副檩、保温层、支架、面板等要件构成，当然还有采光板、包角板等其他附件。一些项目中，根据设计的需要，底板由保温层的保护层拉网所取代，所以我们在本次的讨论中，暂且取消底板的设置。

另外，保温层在功能设定上为保温需要，而非受力结构层，所以我们在本次的讨论中，暂且取消保温层的设置。

根据波高、波间距、单块压型板的有效宽度等信息，决定了屋面板的型号，也决定了屋面体系的结构形式。

实验室根据实验台尺寸，对拟测试的屋面系统有具体要求。大致为：

金属屋面材料准备：①檩条，②固定座和自钻钉，③屋面板，④锁边机。

测试框架外尺寸：（7440mm×3860mm）。

送样数量：通过框架宽度和屋面板宽度计算每个测试所需屋面板的数量。

我们本次实验的屋面板为55%钼锌板 0.6mm厚YX51-380-760的压型钢板，其他构配件具体参数如表1。

按照国标要求，面板与檩条及紧固件安装形式参照图1。

实验中，我们对屋面板的固定进行了改良，具体参见图2。

实验过程如下：

①将Z型主檩间距1410mm固定在实验架上，Z型副檩固定在Z型主檩上，间距250mm使用1个北塔5.5*50mm自攻钉；

②在Z型副檩上依次安装边支架、中间支架和铺设YX51-380-760压型钢板，边支架、中间支架间隔380mm；每个边支架使用1个北塔5.5*25mm自攻钉，每个中间支架使用2个5.5*25mm自攻钉；

③使用手动锁边器进行压型钢板锁边咬合；

④使用压条沿檩条方向依次布置，相邻两排交错布置，在两边的两排檩条上布置，在压条上每个支架两侧各使用1个5.5*50mm自攻钉固定，具体见图2。

⑤在3.7m*3.7m实验台进行正压抗风揭实验；

⑥初始压力为1.4kPa（30psf），气压上升速率为0.07kPa/s± 0.05kPa/s（1.5psf/s±1 psf/s）。在该压力下保持60s后，排出空气直至没有上升力作用于屋面；

⑦ 通过引入更多的空气，压力等级再次增加0.7kPa（15psf），按如上描述速率进行。保持该压力等级60s后，排出空气直至没有上升力作用于屋面；

⑧接着如过程7所述重复进行直至样品破坏，认为实验结束。

⑨实验结论：在1.4kPa（30psf）压力下保持60s后，无任何部件产生永久变形；在升至2.2kPa（45psf）压力过程中，达到1.9kPa（40psf）压力时，屋面板从中间支架处脱开；在2.9kPa（60psf）压力下保持60s后，屋面板产生永久变形，在升至3.6kPa（75psf）压力过程中，达到3.1kPa（64psf）压力时，固定压条的自攻钉从副檩上拔出，试验结束。抗风揭性能试验结果达到1.4kPa（30psf）等级。

实验结论分析：

第一步，将压强单位转换为风压风速，通过换算为：

1kPa=101.972kg/m2=0.999kN/m2

再将风压转换为风速：V=sqrt（WP*1600）

再参照风力对照表得到对应的风力等级（表2）。

第二步，将实验结论带入以上公式可得表3。

即：在风力15级（含）以内，该屋面系统不会被破坏。

以上仅代表本次实验，所使用的结构形式和选用的材料及其厂家均为特定条件下仅为参照选择，不作为普遍结论推广，特此注意。

3 结束语

本次论述仅为在单一状况下的FM认证体系的试验之一，抛砖引玉以期国内同行参照此国际通行并广泛认可的标准在中国深入推广，也希望中国本土的钢结构企业高度借鉴，从研发入手，提升钢结构特别是彩板屋面体系品质，以科技为动力，取得质量与安全的双赢。

参考文献：

[1]FM4471，一级板材屋面认证标准[S].

[2]GB50205-2001，钢结构工程施工质量严守规范[S].

[3]01J925-1，压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造[S].