安全是建筑應(yīng)達(dá)到的基本要求，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，金屬屋面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮的性能有結(jié)構(gòu)驗(yàn)算、熱位移控制以及附屬裝置等。

　　1）結(jié)構(gòu)驗(yàn)算及檢測(cè)

　　屋面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能不僅需要其構(gòu)配件能通過(guò)承載力驗(yàn)算，還需要其整體性能能通過(guò)檢測(cè)要求。屋面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算應(yīng)包括屋面檁條強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算，內(nèi)支撐強(qiáng)度驗(yàn)算，壓型板強(qiáng)度驗(yàn)算，緊固件連接驗(yàn)算，附件連接驗(yàn)算。金屬屋面系統(tǒng)與屋面所受荷載大小與類型、系統(tǒng)組成構(gòu)件的強(qiáng)度的和穩(wěn)定性等密切相關(guān)，屋面板的受壓承載力根據(jù)其截面很容易計(jì)算得出，但此承載力不能完全作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，屋面系統(tǒng)作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)性能受系統(tǒng)內(nèi)部各組成構(gòu)件的共同影響，結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)劣往往取決于屋面系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)。同時(shí)屋面系統(tǒng)在所受環(huán)境條件改變或荷載改變的情況下，結(jié)構(gòu)性能也相應(yīng)改變，如長(zhǎng)期熱荷載、風(fēng)荷載的循環(huán)作用下，金屬材料產(chǎn)生不同程度的疲勞破壞，影響系統(tǒng)的氣密性、水密性、結(jié)構(gòu)性能等的綜合性能。因此屋面板的強(qiáng)度、緊固件強(qiáng)度、屋面系統(tǒng)氣密性、承載力、水密性、抗冰雹破壞性、耐火性、抗風(fēng)性能等都需要用檢測(cè)的方式來(lái)確定。

　　冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的基本組合，必要時(shí)尚應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的偶然組合，采用荷載設(shè)計(jì)值和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行分析計(jì)算。荷載設(shè)計(jì)值等于荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)；強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等于材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以抗力分項(xiàng)系數(shù)；按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值和變形限值進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接時(shí)，荷載、荷載分項(xiàng)系數(shù)、荷載效應(yīng)組合和荷載組合值系數(shù)的取值，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50018-2002）的規(guī)定。港澳地區(qū)應(yīng)按當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)規(guī)范的荷載、荷載分項(xiàng)系數(shù)、荷載效應(yīng)組合和荷載組合值系數(shù)的取值。

　　2）附屬裝置

　　金屬屋面附屬裝置是指為滿足一些功能性或裝飾性需求而在金屬屋頂連接的一些構(gòu)配件，包括：天窗和窗戶、通風(fēng)設(shè)備、避雷裝置、給水管道、安全保護(hù)欄桿、旗桿、種植屋面裝置、防墜落裝置和人行通道等。

　　在屋面系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，小型的輕質(zhì)的附屬裝置可直接固定于屋面板上，采用不穿透屋面板的方式，用專用的固定夾具等將其固定于屋面板上，保證了屋面防水性能的連續(xù)性。同時(shí)可進(jìn)行組裝后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能測(cè)試。但其它大型的屋面附屬裝置，則必須穿透屋面板和保溫棉連接在次結(jié)構(gòu)上，以保證具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性能。屋面穿透時(shí)盡可能將相配的裝置連接成一個(gè)單元。并且做好固定和密封以及保溫隔熱，穿透部位與屋面板的端部保持最小150mm的距離，保證在熱膨脹作用下，不至于影響屋面密封效果。

　　3）熱位移控制

　　因金屬材料具有較大的線膨脹系數(shù)，所以膨脹和收縮是一年四季周期循環(huán)產(chǎn)生的溫度不同而導(dǎo)致的結(jié)果，不能避免，在金屬屋面系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還要考慮到安裝時(shí)的溫度和季節(jié)，因此需要設(shè)計(jì)并安裝金屬伸縮縫，如果要在極端冷或者極端熱的季節(jié)安裝金屬泛水板，伸縮縫的開(kāi)口必須是閉合或張開(kāi)，這個(gè)距離要根據(jù)安裝時(shí)的溫度來(lái)定。

　　通常以特定類型的金屬的膨脹系數(shù)以及構(gòu)件在一年中遭遇的溫差為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)情況，關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮到金屬構(gòu)件自身的溫度而不僅僅是周圍環(huán)境的溫度，因?yàn)椴牧蠈?shí)際的溫度有時(shí)比周圍環(huán)境的溫度要高許多。建筑屋頂上的金屬屋面構(gòu)件，在受到環(huán)境溫度變化的影響，它的尺寸將發(fā)生變化。

　　當(dāng)天溝及泛水板延伸到轉(zhuǎn)角部位時(shí)，轉(zhuǎn)角部位的那一段天溝或泛水必須是固定的，不允許移動(dòng)，所有的移動(dòng)都必須轉(zhuǎn)移到伸縮縫上。

　　隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高性能的金屬屋面系統(tǒng)的需求越來(lái)越大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂�、環(huán)境條件考慮可持續(xù)性、耐久性、防火、防雷、防水、聲學(xué)性能、結(jié)構(gòu)性能、附屬裝置和熱膨脹等因素來(lái)選擇屋面面板的材料、類型、結(jié)構(gòu)支撐以及做好細(xì)部節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)使金屬屋面系統(tǒng)能達(dá)到安全可靠、美觀和綠色環(huán)保等建筑與結(jié)構(gòu)方面的要求。