屋頂薄如紙片的建築如何能夠抵禦颱風的襲擊？中國青島的一個新機場向世界展示了它是如何做到的：採用鉬合金化不鏽鋼。青島以其著名的啤酒而聞名，同時也是一個重要的工業和金融中心。它希望憑藉新的基礎設施，吸引更多的航空旅客。這座星形的機場擁有世界上最大的連續焊接不鏽鋼屋面，厚度只有0。5毫米。
直立鎖邊金屬屋面在大型建築工程中比較常見，它在大風、暴雨等惡劣天氣條件下容易發生破壞。一種稱為連續焊接的技術將金屬屋頂的適應性提高到了一個新的水平。青島新機場——膠東國際機場的鐵素體不鏽鋼屋面採用了這種靈活的焊接方法。2021年建成後，膠東機場將成為山東省最大的機場。
全天候迎接旅客
青島是中國東部的主要海港，海軍基地和工業中心。 青島在20世紀初曾被德國人佔領，擁有高聳的哥特式教堂以及2200年曆史的古鎮。這些古色古香的建築與包括新機場在內的現代建築融為一體。膠東機場將成為中國最先進的商業機場之一，面積是倫敦希思羅機場的兩倍。該機場年吞吐量將達到3500萬，每73秒便有航班起降，是中國最繁忙的機場之一。該機場有兩條跑道，每條跑道長3600米，一座面積達450，000平方米的航站樓。它還被設計成能夠收集，儲存和回收雨水，供日後使用。
新機場將取代現有的青島流亭國際機場。流亭機場建在城市人口稠密區域，已沒有擴建的空間來容納每年不斷增長的旅客數量。膠東機場距離市中心約60公里，但它距離黃海僅25公里，離小岔灣更近，暴露在高濃度的腐蝕性鹽環境中。該地區還會有季節性強降雨、大風和中等強度的颱風。為了能夠應對各種環境和氣候條件的挑戰，機場航站樓的屋面全部採用了具有優異的延展性、耐腐蝕性和屈服強度的不鏽鋼材料。
從錯誤中學習
幾十年來，金屬屋面一直是大型建築結構如機場、體育場、會議中心以及商業和工業建築屋面的首選。金屬屋面重量輕，組裝方便高效，外表美觀有吸引力，生命週期成本低，對於大型場館建設至關重要。在各類金屬屋面中， “直立鎖邊”屋面的衍生方式——由互鎖金屬板組成的屋面系統最受歡迎。然而，由於需要一個最小的坡度來保證有效地排放雨水，該系統不適用於平屋面或坡度非常低的屋頂。
直立鎖邊屋面系統的特點是金屬卷材經滾壓成型，成形為所需長度的U形面板，隨後沿著金屬板材長度方向將垂直板肋連線起來。根據構造方式的不同，板肋被摺疊、卷邊、卡扣或夾緊在一起。金屬面板通常用隱形夾具（固定在底座上）固定在屋面板上，沒有任何可見的螺釘穿過屋面板。
但是，在像青島這樣有颱風和其他極端天氣的地區，大型屋頂容易被風掀起，造成漏水。面板之間的長接縫尤其薄弱。咬合連線在大多數情況下工作良好，但是在非常大的風力條件下，屋面板上方較低的壓力會產生提拉作用，像飛機機翼一樣。施加在金屬板上的力使接頭（僅靠機械方式連線固定）鬆動、分離甚至脫開。這種損壞通常會導致滲漏，在極端情況下，金屬屋蓋會被掀掉。
傳統直立鎖邊金屬屋面僅靠咬合固定，強風會造成屋面漏水甚至將屋頂掀翻
除了屋頂維修或更換的直接費用外，對機場進行任何計劃外的施工都會引起較大的混亂，不僅耽誤使用，還會產生交通流量增加、周邊地區擁堵、影響客運和貨運等連鎖反應。幸運的是，對於連線處損傷造成的漏水和大風造成的屋頂掀開，連續焊接不鏽鋼屋頂提供了一個較好的解決方案。
更好的解決方案
不鏽鋼直立鎖邊屋面的連續焊接技術發源於20世紀60年代的北歐，但該方法在歐洲仍然是一種小眾技術，它主要用於無法使用其他金屬屋面系統的平屋面。在日本，由於對耐腐蝕、抗風和防水建築的需求不斷湧現，這種金屬屋面系統越來越引人注目。20世紀80年代引進的連續焊接技術如今在日本及韓國已經是一項成熟技術，在日本和其他地方，不鏽鋼屋面焊接系統被正式納入“鋼屋面建造標準”。對於鋁板和鍍鋅板金屬屋面占主導地位的中國來說，不鏽鋼屋面代表了一種模式的轉變。
不鏽鋼由於其優異的耐腐蝕性和強度，能夠承受更多樣複雜的環境，可以設計出超薄的屋面板。材料用量少不僅成本效益高，而且對環境友好。不鏽鋼外表美觀有吸引力，為建築師提供了從簡約到壯觀的無限設計可能性。不鏽鋼不需要任何塗層，維護成本相對較低，節省了運營成本。不鏽鋼100%可回收再利用，其反射性最大限度地降低了熱量吸收，減少了對空調的需求。這些特點加上其較長的使用壽命，使不鏽鋼成為可持續屋面的一個較好的選擇。
工作原理
在連續焊接不鏽鋼屋面技術中，將金屬板沿其90°向上折彎的板肋連續焊接在一起。為了防止它們被掀起，以一定的間距將L形支座或夾板固定在下部結構上，其佈置密度取決於預期的風荷載。將U形面板在支座之間放置到位，採用手持式點焊機將它們點焊在一起，以防止它們在最終焊接過程中移動，然後就在定位焊縫的下方，採用連續焊接工藝將相鄰的板肋和支座焊接在一起，接頭和拐角處使用自行式自動電阻焊機或手持式焊機。這種高效的方法可以完全密封屋頂表皮，大大提高屋頂的抗風揭能力。
直立鎖邊焊縫容易接近，檢查和維修方便，確保完美的密封。接縫可以用折邊機將其摺疊起來，也可以安裝不鏽鋼蓋帽，保護接縫，同時使其既安全又美觀。
因為不鏽鋼板只有0。5毫米厚，採用屋頂手動工具即可輕鬆切割和彎曲，並在必要時焊接，以適應天窗、通風管道、屋頂連線處和其他幾何形狀的特殊部位。而良好的施工工藝包括經驗豐富的工人對於確保高品質的屋頂是至關重要的。
採用全自動焊機焊接不鏽鋼面板，固定在屋面下部結構的支座同時也被焊接在一起
膠東機場採用焊接不鏽鋼屋面
青島新機場——膠東機場屋面工程是連續焊接不鏽鋼屋面系統在國內的首次亮相。機場位置靠近海洋，環境腐蝕性強，有季節性暴雨和颱風。中國西南建築設計研究院有限公司（CSWADI）和北京啟夏建築科技有限公司事先進行了全面的研究，包括風洞試驗，耐腐蝕效能、熱膨脹效能和機械效能的研究，開發了個性化解決方案。不僅對屋頂，而且對屋面下部結構進行了廣泛的分析和最佳化。
最終選擇了太鋼集團生產的厚度為0。5mm的超純鐵素體不鏽鋼445J2，這比大多數用於屋頂覆蓋層的金屬板要薄得多。U形面板的寬度為400 mm。445J2不鏽鋼含有2%的鉬和21%的鉻，它比其他常規屋面金屬材料的耐腐蝕效能高很多，甚至優於316不鏽鋼。這意味著屋面使用壽命大大延長，維護成本顯著降低。與奧氏體不鏽鋼相比，鐵素體不鏽鋼強度較高，熱膨脹係數較低，其價格具有吸引力，是受歡迎的屋面材料。其較低的熱膨脹係數類似於碳鋼，減少了由於日光照射受熱膨脹導致的面板變形。
採用不鏽鋼屋面系統，很容易將天窗、通風管道、天溝或排水管的接縫焊接在一起完全密封
青島新機場巨大的屋頂可抵禦數十年的颱風和暴雨襲擊
設計師選擇了一種淺浮雕花紋的不鏽鋼表面，可以減少反光和眩光，這對於飛行安全非常重要。壓花表面透過改善防滑效能和強化面板，使屋面更堅固更安全。浮雕壓花表面還吸收了部分溫度變化引起的熱脹冷縮，減少了屋面板的變形和視覺上的凹凸不平感。
機場航站樓的不鏽鋼屋頂面積為22萬平方米，相當於31個標準足球場，其安裝工作於2019年底完成。該屋面已經證明了其卓越效能，經受住了暴雨和颱風襲擊的考驗。從那時起，中國的其他三個大型屋面工程專案也使用了相同牌號的不鏽鋼，包括湖南平潭的一個會議中心、廣東汕頭的一個體育場和計劃於2022年開放的新湛江機場。連續焊接不鏽鋼屋面技術的蓬勃發展，標誌著這種不鏽鋼作為高成本效益的屋面金屬材料，正獲得越來越廣泛的認可。
不鏽鋼屋面的獨特效能極大地擴充套件了新專案設計和選址的可能性。與傳統的直立鎖邊屋面不同，連續焊接的不鏽鋼屋面是完全防水的，它們甚至可適用於平屋面、低坡度屋面和起伏的屋面。屋面牢固地固定在下部結構上，可以承受大風暴級別的風力。如果選擇了合適的含鉬不鏽鋼，即使在青島這樣的海洋環境中，它們也能很好地抗腐蝕。不鏽鋼屋面的超薄和柔韌性讓曾經被認為無法實施的設計得以實現。對於膠東機場等採用了不鏽鋼連續焊接屋面的建築而言，天空才是真正的極限！