金属屋面围护系统工程经常使用的围护构件有压型金属板、金属压型复合保温板和金属面夹心板。根据用途的不同，压型钢板可制成波形、V形、双曲波形等。压型钢板代号YX-h-s-b中的YX是代表压型钢板前两个字的拼音大写，h代表波高，s代表波距，b代表有效覆盖宽度。如压型钢板代号YX29-190-760是代表波高为29 mm，波距为190 mm，有效覆盖宽度为760 mm，展开宽度为1000 mm的压型钢板。压型钢板的波高、波距满足承重强度、稳定和刚度要求。
屋面板是根据檩条之间的间距和屋面荷载来选取的，基板厚度常取0.5～0.8 mm。墙面板是按照墙梁间距和墙面荷载来进行计算，基板厚度常取0.5～0.6 mm。屋面压型钢板的连接可以分为搭接式、扣合式、咬合式。屋面压型钢板在檩条处用自攻螺钉固定起来，压型钢板间用密封条密封[6]。
任何材料在循环荷载作用下会产生疲劳破坏，金属屋面板在随机脉动的风荷载作用下会产生疲劳破坏。风灾调查显示，金属屋面板的风致破坏一方面是由于屋面的抗风承载力不足，屋面板开裂或凹陷引起的，另一方面是由于金属屋面板与檩条连接部位在循环风荷载作用下产生疲劳损伤引起的。而后者通常在金属屋面板风致破坏中起着主导作用[7]。
金属屋面板的形状、材料强度、板的跨度、板的厚度、自攻螺钉的横向间距和钉头或垫片直径等因素决定其抗风承载力。屋面板的类型确定，其波高、波距和螺钉的横向间距就已确定，还需确定材料强度、板的跨度、板的厚度和自攻螺钉钉头或垫片直径等因素对金属屋面板抗风承载力的影响。
（1）金属屋面板的屈服强度对其抗风承载力的影响。
材料屈服强度增加，金属屋面板的承载力呈线性增长关系。同时，可以得到金属屋面板的承载力随材料的屈服强度增长幅度和随屋面板厚度增加而增大，而随屋面板跨度增加而减小。本次调查发现部分设计图纸没有明确金属屋面板的强度等级，如图3.9.1-1所示。
（2）金属屋面板厚度对其抗风承载力的影响。
金属屋面板的厚度增加大，其承载力呈线性增长关系。当金属屋面板的厚度越大时，金属屋面板的跨度和材料的屈服强度对其承载力的影响也越大。厚度常取0.5～0.8 mm，《压型金属板工程应用技术规范：GB 50896—2013》[8]第4.1.3条提出外层板公称厚度不宜小于0.6 mm，内层板公称厚度不宜小于0.5 mm。本次调查发现部分设计图纸没有明确金属屋面板的厚度，如图3.9.1-2所示，导致施工单位随意施工，影响金属屋面板的抗风性能。
图3.9.1-1 图纸没有明确金属屋面板的强度等级
图3.9.1-2 图纸没有明确金属屋面板厚度
图3.9.1-3 檩条间距过大
（3）金属屋面板跨度对其抗风承载力的影响。
金属屋面板的跨度增加，其承载力呈曲线减小。对不同屈服强度的材料金属屋面板承载力随其跨度的变化幅度相近。随着金属屋面板厚度的增加，金属屋面板承载力随跨度增加下降的幅度越大。本次调查发现部分网架结构设计图纸檩条间距达2.5 m，而且仅仅是单方向设置，搭接式连接节点数量过少，严重影响了金属屋面板的抗风性能，破坏严重，如图3.9.1-3所示。强风多发地区金属屋面板的普通区域檩条间距不应大于1.5 m，山墙端区属于风荷载敏感区，檩条间距应加密不应大于1.0 m。调查发现大部分项目山墙端区檩条没有加密导致破坏，如图3.9.1-4所示。部分项目角部檩条没有加密导致破坏，如图3.9.1-5所示。部分项目角部闭水线自攻螺钉没有加密导致破坏，如图3.9.1-6所示。
图3.9.1-4 山墙风敏感区檩条没有加密导致破坏
图3.9.1-5 角部高风压区檩条没有加密导致破坏
图3.9.1-6 角部闭水线破坏
（4）自攻螺钉钉头或垫片直径对金属屋面板抗风承载力的影响。
施工高波压型钢板屋面时，应在檩条上设置固定支架，檩条上翼缘宽度应比固定支架宽度大10 mm。固定支架用射钉或自攻螺钉与檩条连接，每波峰设置一个，如图3.9.1-6。低波压型钢板可不设固定支架，宜在波峰处采用带有防水密封胶垫的自攻螺钉或射钉与檩条连接，连接件可每波或隔波设置一个，但每块低波压型钢板不得小于3个连接件，如图3.9.1-7。金属屋面的风致破坏部分是由于屋面板局部失效所致，且通常是压型金属屋面板中心螺钉附近应力最大的部位易率先发生破坏。金属屋面板在开裂过程中螺孔周围上下表面的横向和纵向应变，当金属屋面板的膜应变大于螺孔周围最大的表面拉伸应变的60%时，金属屋面板往往会开裂破坏。本次台风初步分析原因为金属屋面板的破坏主要是由螺钉周围金属屋面板的局部塑性变形引起的，如图3.9.1-8所示。当螺孔周围最大的表面拉伸应变大于材料单轴拉伸试验的开裂应变时，金属屋面板往往会开裂破坏，未考虑脉动风所引起的屋面疲劳效应，部分项目金属屋面板的破坏主要是由自攻螺钉钉头或垫片的直径过小导致金属屋面板拉穿破坏，如图3.9.1-9，而自攻螺钉基本完好，如图3.9.1-10所示。根据相关研究，当自攻螺钉钉头或垫片的直径增大时，金属屋面板的局部屈服区域虽然增大，但是其与整个金属屋面板的面积相比变化并不大，加大螺钉或垫片的直径也能提高15%左右的承载力。
图3.9.1-6 高坡压型钢板与檩条采用固定支架连接
图3.9.1-7 低坡压型钢板与檩条采用自攻螺钉连接
图3.9.1-8 螺钉附近金属屋面板局部塑性变形
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图3.9.1-9 螺钉附近金属屋面板拉穿破坏
图3.9.1-10 自攻螺钉与檩条连接基本完好
（5）金属屋面板的形状对抗风承载力的影响。
部分项目金属屋面夹心板的破坏主要是外层面板波高小于35 mm，如图3.9.1-11、图3.9.1-12所示。施工使用的金属屋面夹心板波高小于35 mm，金属屋面夹心板的有效截面模量We减小，截面所能承受的最大弯矩减小，抗风性能降低，如图3.9.1-13所示。
（6）金属屋面板的搭接连接自攻螺丝位置对抗风承载力的影响。
根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范：GB 50018—2002》[9]第7.2.5条，当金属屋面板侧向采用搭接式连接时，一般搭接一波，特殊要求时可搭接两波。搭接处用连接件紧固（自攻螺钉），连接件应设置在波峰上，如图3.9.1-14所示。连接件应采用带有防水密封胶垫的自攻螺钉。对于高波压型钢板，连接件间距一般为700～800 mm；对于低波压型钢板，连接件间距一般为300～400 mm。但是部分项目施工时不注意，搭接处用连接件紧固（自攻螺钉），连接件反而设置在波谷上，导致抗风承载力下降，如图3.9.1-15所示。
图3.9.1-11 金属屋面夹心板截面示意图
图3.9.1-12 图纸没有明确金属面夹心板厚度
图3.9.1-13 金属屋面夹心板波高过小导致破坏
图3.9.1-14 正确做法：自攻螺丝应设在波峰上
图3.9.1-15 非正确做法：自攻螺丝设在波谷上
（7）金属屋面板的咬合连接、扣合连接对抗风承载力的影响。
直立缝金属屋面板宽为250～540 mm，在每张金属屋面板的板肋处有约3 mm的空间。在檩条上设置与压型钢板波形相配套的专门高强度的铝合金固定支座，固定支座与檩条用自攻螺钉或射钉连接，压型钢板搁置在固定支座上，金属屋面板咬合在高强度的铝合金支座上，采用暗扣式直立锁边的固定方式，如图3.9.1-16所示。整个屋面自攻螺钉没有外露，屋面不仅美观，而且消除了传统连接工艺常见的漏水隐患，如图3.9.1-17。由于咬合连接和扣合连接的受力很复杂，规范未提到如何计算。本次调查中发现有两个大型公共建筑的金属屋面板在强大的负风压中被掀开，如图3.9.1-18、图3.9.1-19所示。其中一部分原因是铝合金固定支座失效而导致金属屋面板破坏，造成很大的经济损失，如图3.9.1-20所示。
图3.9.1-16 直立锁边连接示意图
图3.9.1-17 直立缝金属屋面板
图3.9.1-18 金属屋面板被掀（来自中冶建研）
图3.9.1-19 金属屋面板在固定支座处撕开
图3.9.1-20 铝合金固定支座破坏
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