依附在支撑结构上，能起到各项功能作用的板材、膜材共有七层：最外层为面板装饰层、铝镁锰金属面板层、防水透气膜层、保温棉层、硅酸钙板隔声层，聚乙烯防潮层、底层为镀锌钢板硬防水层。每一层都有着相应的功能，同时每一层也都有它特殊的工艺特点，这就需要整体设计中全面综合的考虑每一部分设计方案。
2.2檩条与主体钢结构的连接设计
实际工程的主体支撑钢结构，一般是一个由异型钢管网壳和异型钢管桁架共同组成的空间网壳结构，或由各种断面的型钢构成的曲面空间钢结构(如图2.2.1—2.2.4)。其外形及为复杂，这就容易造成在空间结构的施工中很难控制其安装精度，常出现外形尺寸偏差较大的现象。在某项目的施工中，主体支撑空间钢结构的外形尺寸误差达到了加减800mm。给屋面层的施工造成了极大的困难。所以对主体空间钢结构的外形尺寸精度的控制是保证项目主体质量的一个极其重要的环节。
为能保证屋面安装后的外形尺寸，必须在安装次檩条时将主体结构偏差调整到外形尺寸允许的范围之内。在设计时我们应根据现场的实际情况采取按实际尺寸调整檩托、母座的长度，使檩条在安装后的空间位置保持在设计范围内。为了实现这一目的，必须对现场的多个(最好是全部)檩托支点位置，采用全站仪或其它高精度测量仪器进行空间位置测量。要准确的得到檩托支点的三维空间数据。用这些数据重新建立了三维模型，并与原三维模型进行对照、合模。用此办法来精确定位并确定每一个檩托母座的长度。使得在安装次檩条时能保证其外形尺寸。
在异形钢结构网壳支撑的金属屋面系统中，最好采用可调节檩托。这种可调节檩托，由钢材机械加工制成，在主体钢结构上焊接母座后，檩托旋入母座。檩托的高低尺寸可以通过旋入母座的多少进行适量调节，这可以吸收由于主体钢结构引起的部分偏差。檩托安装(如图2.2.6)
图中的檩条为Φ121×5的钢管，安装在檩托上，并且通过U型抱箍紧固件连接固定。在檩条接口位置，檩托上两个U型抱箍分别固定两支檩条。檩条的安装示意(如图2.2.5-2.2.6)
在双曲面异形项目中，每一根檩条都是弧形的，而且弧形半径常常是无规律的变化，半径的大小是根据空间模型的尺寸确定的。弧形檩条必须在工厂加工成形后运入现场进行安装。由于在安装过程中如果按焊接节点将会出现很大焊接应力，使檩条的形状改变，无法顺滑的拟合外形，为避免上述的问题应采取无焊接的节点设计，用机械联接的办法解决实际问题。
在这里强调，近年来异形幕墙技术的发展也逐渐趋于成熟，BIM技术也广泛的应用在幕墙和金属屋面的设计和施工中。利用BIM技术，采用模型控制施工精度、指导下料，已经被许多幕墙设计人员所掌握。它将会为异形金属屋面的设计施工提供得心应手的工具。
2.3 底层硬质防水板、防潮、隔声、保温层的设计：
2.3.1 屋面底板（词条“底板”由行业大百科提供）的做法有很多，可以用软防水、用压型钢板以及聚安脂硬泡等。但由于异形金属屋面大多为不规则的双曲面，这些做法都无法解决双曲扇形面伸缩变形的问题。采用1.5mm厚的镀锌钢板不但解决了扇形排版问题，同时也为安装过程中施工人员提供了可靠的安全踏板，避免在施工时损坏下层底板。
为了能保证防水性能，根据多年生产异型双曲金属屋面的经验，结合项目的特点，在金属屋面系统的外层，选用高直立锁边铝镁锰金属面层防水板，在中层采用防水透气膜，在底层采用1.5mm厚的镀锌钢板做底层的防水层，用双层防水的方案来确保屋面系统的防水性能。
为了保证二次防水和提高钢板的平面外刚度，在节点设计时确定了在左右两块钢板之间折直角边，并加盖“Ω”型钢槽(如图2.3.1)。上下两块钢板在安装时上板压下板边180mm，来保证其防水性能。(如图2.3.2)
2.3.2、防潮层：在金属屋面的使用过程中，为防止室内潮气进入保温层，在玻璃（词条“玻璃”由行业大百科提供）保温棉的下侧加贴隔气、隔潮、反射热辐射的铝箔隔气层，和聚乙烯防潮隔气层。为防止室外潮气进入玻璃棉，在玻璃棉的外侧加贴防水透气膜，起隔潮、防潮防水的作用。
2.3.3、玻璃棉保温层：
在屋面的保温隔热性能进行计算后，确定保温层的厚度，一般为100mm厚左右，这要根据保温性能的要求通过计算来定。可用超细玻璃棉，容重为24kg/m3，玻璃棉的导热系数为0.036K(W/m°C)。为保证工程质量，达到节能的目标及其它物理性能，最好选择采用的玻璃棉制品是经高温熔融，由高速离心设备制成无机纤维后，再加入特制粘结剂和防尘油经摆动带铺毡并通过特殊设备改变纤维排列结构，最后经固化定型而成的新型轻质保温材料。这种轻质保温材料具有如下特点：
1)、耐腐蚀性能：此种玻璃纤维棉性能稳定持久，且对钢材腐蚀有抑制作用，不会与钢板间发生任何电化学反应，据有关标准的规定测定，保温棉等PH值为7.1。
2)、防火性能：根据中国国家标准 GB50016及中国国家防火建筑材料监督检验测试中心的检测判定，保温棉不燃性(A级)合格。
3)、环保性能：玻璃纤维较细，不含渣球(0%--GB/T5480.5)，使玻璃棉的导热系数较低，对人体皮肤刺激较小。
4)、抗潮湿性能：保温棉在温度49°C，相对湿度90%，常压下通过ASTME84测试，吸湿量低于2%,如该产品被渍湿，干燥后保温性能完全恢复。
2.3.4、隔声吸音层
我们大多接触的异形金属屋面项目是博物馆、体育馆、大剧院等公共场馆一般对性能要求都较高。我们常规的建筑幕墙和金属屋面的综合隔声量约为30dB左右。往往达不到隔声性能的要求。这就要求我们在设计过程中就要对隔声性能加以重视。
我们简单分析一下金属屋面声音传递的途径和提高隔声性能的办法：雨滴撞击金属屋面所引起振动，将有两种形式的声音传向室内。一是屋面振动辐射出的空气声;一是通过结构传递的固体声。如果屋面的构造具有良好的空气声隔绝能力及良好的撞击声隔绝能力，可降低雨噪声。增加屋面质量是解决雨噪声最为有效的途径，但是对于金属屋面等轻质屋面而言，通过增加屋面质量来解决问题的可行性不大，因此只能通过改变屋面的结构做法降低雨噪声对室内的影响。一般来说，分层越多，层与层之间的界面越多。雨噪声是属于在结构中传递的弹性波，声波通过界面时会因反射等因素而降低继续行进的声能。因此界面有利于降低声能。
采用一层12mm厚纸面石膏板、8mm厚GRC板、1-2mm钢板等形成隔声层，通过降低层与层间传递的空气声可降低雨噪声。但需要注意的是，必须进行缝隙处理，尤其是弧形屋盖，隔声层一定不能出现漏声，否则隔声性能将大打折扣。采用岩棉（词条“岩棉”由行业大百科提供）、离心玻璃棉等吸声材料作层间填充，可提高隔声层的空气声隔声性能。同时，这些吸声材料还具有提高保温性能的效果。但还应该注意，有些材料如聚苯、聚氨酯等，虽具有保温特性，但不具有不吸声性能，对于雨噪声的隔绝效果甚微。
根据实验室测试数据证明，在轻质屋面板内，采用纸面石膏板、GRC板做隔声层，可起到较好的隔声效果。隔声层一方面起到分层的作用，一方面也增加了部分重量，从两方面提高了隔声量。通过增加GRC板材后维护幕墙和金属屋面的综合隔声量能够增加10dB左右，达到40dB。
金属屋面中各层板材材料是由钢龙骨固定的，受声一侧板的振动会通过龙骨传到另一侧板，这种象桥一样传递声能的现象被称为声桥。声桥越多、接触面积越大、刚性连接越强，声桥现象越严重，隔声效果越差。在板材和龙骨之间加弹性垫，如弹性材料垫对隔声有一定的改善，最多可以提高5dB以上。
因此综合以上各项因素，通过对屋面层构造的改造，在屋面层内增加GRC板材和聚乙烯交联减振垫层，综合隔声量能够提高12~15dB。能够有效的解决建筑内声音外传和金属屋面雨噪声隔声问题。
2.4 铝镁锰金属屋面板的设计：
防水是屋面系统最基本也是最重要的功能，它的好坏直接影响着工程的形象和声誉。正因如此，屋面系统的防水性能是金属屋面最为值得关注的方面。
普通压型金属板采用的是螺钉（词条“螺钉”由行业大百科提供）穿透式固定，钉孔处仅靠螺钉下的橡胶垫片密封。随着垫片的老化及屋面板受风压反复作用，垫片的密封性能将大打折扣，并导致漏水。而且由于屋面存在成千上万个钉孔，其施工质量也受工人素质及技术水平的制约而难以保障。一旦出现问题，漏水点的查找也十分困难，不易补救。
异形金属屋面系统的外层，选用高直立锁边铝镁锰金属面层防水板，(如图2.4.1)在中层采用防水透气膜，在底层采用1.5mm厚的镀锌钢板做底层的防水层，用双层防水的方案来确保屋面系统的防水性能。
2.4.1防水性能分析
直立锁边屋面板型，板肋直立，使得其排水断面几乎不受板肋影响，所以有效排水截面较普通板型更大，加之板肋较高65mm，更能保证屋面板在坡度平缓情况下的防水性能，同时铝合金的弹性模量小，对双向弯曲的屋面适应性更强。
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