中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會
建筑鋼結(jié)構(gòu)分會主辦
摘 要 東莞籃球中心馬鞍形屋蓋鋼結(jié)構(gòu)為車輻式結(jié)構(gòu)，大屋蓋直徑約為160m，小屋蓋為支撐于大屋蓋內(nèi)環(huán)上的圓形平屋蓋，外沿直徑為42m，呈馬鞍形外環(huán)的異形空間曲面，施工技術(shù)復(fù)雜。屋面三維空間定位放線繁雜，屋面變形控制要求高。本文介紹了合金板金屬屋面各構(gòu)造層施工技術(shù)，針對工程難點(diǎn)采取一系列措施，提出該類型屋面的施工解決方案并取得良好的效果。
關(guān)鍵詞 鋁鎂錳金屬屋面板；自鎖式；馬鞍形；施工方案
1 工程概況
東莞籃球中心主要用于中國CBA（NBA中國）籃球賽，也可為其他室內(nèi)體育比賽提供場所，屬于特大型綜合性體育館。工程總建筑面積為62980平方米，其中地上建筑面積58040平方米，地下建筑面積4940平方米，房屋建筑高度（屋頂最高點(diǎn)）36.5米。鋼結(jié)構(gòu)屋蓋采用的是車輻式結(jié)構(gòu)，大屋蓋直徑約為160m，小屋蓋為支撐于大屋蓋直徑30m內(nèi)環(huán)上的圓形平屋蓋，外沿直徑為42m，呈馬鞍形外環(huán)的異形空間曲面，效果圖見圖1。
圖1 工程主體結(jié)構(gòu)效果圖
2 金屬屋面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
金屬屋面工程屋面面積約20000m2，包括吊頂板、底板層、防火隔聲層、防潮隔汽層、保溫層、屋面板等及其連接、固定結(jié)構(gòu)組成。如下示本工程金屬屋面系統(tǒng)構(gòu)造示意圖2。
圖2 金屬屋面系統(tǒng)軸側(cè)圖
3 金屬屋面施工技術(shù)難點(diǎn)及對策
3.1 短板的設(shè)計(jì)施工
屋面板采用0.9mm，500mm寬，65mm高鋁鎂錳合金板。大圓部分被28條天溝分割成28塊獨(dú)立的屋面，理論呈1/4對稱，每塊屋面又呈三維的梯形，梯形上底長約3000mm，下底約16000mm，屋面排布沿環(huán)向布置，所以板長從3000mm到16000mm不等，小圓部分半徑21000mm左右，面板順著直徑方向布置，所以板最長也約21000mm。數(shù)量巨大的短板是本工程的一個(gè)特點(diǎn)，節(jié)省面板的用量并且符合設(shè)計(jì)要求是本工程的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。
施工生產(chǎn)單位引進(jìn)成套數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場加工屋面板，現(xiàn)場先測量再壓制。先根據(jù)理論圖紙?jiān)O(shè)計(jì)出1/4區(qū)域面板的排板圖，排布圖面板編號，再根據(jù)圖紙現(xiàn)場測量復(fù)核，測量區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)金屬屋面，因?yàn)楦鶕?jù)本工程呈馬鞍形外環(huán)的異形空間曲面的特點(diǎn)，每個(gè)區(qū)域的實(shí)際尺寸都有可能發(fā)生變化。每塊板生產(chǎn)出來都根據(jù)設(shè)計(jì)圖編號，施工過程中按號安裝。
并且在安裝過程中若發(fā)現(xiàn)該編號的板根據(jù)圖紙?jiān)谙鄳?yīng)位置出現(xiàn)短的情況，將該板調(diào)往短一號的位置安裝，用備用板安裝。
3.2 大面積異形空間曲面三維空間定位放線
本工程另一特點(diǎn)是金屬屋面系統(tǒng)無過渡調(diào)節(jié)檁條，直接在鋼結(jié)構(gòu)方通檁條上安裝76mm高壓型鋼底板，空間曲面造型的控制不可能通過傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)檁條的方法來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)此特點(diǎn)，采用在壓型鋼板上安裝幾字襯檁的方法實(shí)現(xiàn)，從控制襯檁的高度入手控制屋面三維空間定位。安排專業(yè)測量工程師使用全站儀測量出每個(gè)區(qū)域控制點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，利用計(jì)算機(jī)輔助整理出每個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，從而設(shè)計(jì)出襯檁的高度。
安裝襯檁時(shí)，使用全站儀在每個(gè)控制點(diǎn)上調(diào)整、控制整體坐標(biāo)，準(zhǔn)確定位，確保整個(gè)雙曲面屋面形狀完全符合設(shè)計(jì)要求。
3.3 各系統(tǒng)交接處節(jié)點(diǎn)構(gòu)造與防滲漏處理
鋁合金屋面板鋪設(shè)及其自身接縫咬合、防水透氣膜施工均為特殊過程，屋面板又與天溝、虹吸排水、檐口鋁板等多個(gè)系統(tǒng)相互交叉。在設(shè)計(jì)階段細(xì)化優(yōu)化，做好節(jié)點(diǎn)構(gòu)造( 包括系統(tǒng)交接點(diǎn)、檐口等部分) 深化設(shè)計(jì)工作;對各類構(gòu)件統(tǒng)計(jì)歸納，最大限度實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化加工和安裝;選用符合國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的防水透氣膜；施工中從人、機(jī)、料、法、環(huán)境等方面加強(qiáng)過程控制；嚴(yán)格執(zhí)行“樣板引路”、“三檢制度”；采用科學(xué)合理的施工流程與工藝，合理安排施工順序。
節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及細(xì)部處理主要措施:金屬屋面伸入天溝≥120mm;在屋面板下口端部設(shè)通長鋁合金滴水片，將與屋面板形一致的泡沫密封條固定在屋面板與滴水片之間，防止風(fēng)吹雨水侵入。
屋面板溫度變形的處理對策:鋁合金屋面板采用直立鎖邊固定方式，鋁合金T型碼支座僅限制屋面板在寬度和上下方向的移動，并不限制沿板長方向的自由度。因此，屋面板在溫度變化時(shí)能夠在固定支座上自由伸縮滑動，不產(chǎn)生溫度應(yīng)力；寬度方向有壓型凸棱，亦不產(chǎn)生溫度應(yīng)力。
4 金屬屋面施工工藝
4.1 安全設(shè)施搭設(shè)
在鋼結(jié)構(gòu)桁架上弦的上表面搭設(shè)人行上下通道、高空物料運(yùn)輸通道、施工平臺并配置安全網(wǎng)、鋼絲繩等形成一個(gè)高空施工安全防護(hù)體系。
4.2 測量放線
測量放線工具有全站儀、水平儀、經(jīng)緯儀等；涉及到的工序有檐口龍骨、天溝龍骨、襯檁和屋面板T型支座安裝等。對鋼結(jié)構(gòu)桁架的坐標(biāo)位置復(fù)測；利用計(jì)算機(jī)三維建模，精確控制屋面板固定座點(diǎn)坐標(biāo)。根據(jù)板材安裝排板圖進(jìn)行襯檁、屋面底板、屋面板固定座的控線測量。對構(gòu)造節(jié)點(diǎn)( 如天溝標(biāo)高、中心位置線，屋面與幕墻連接位置、天溝邊線、檐口收邊板) 控制線測量定位。
本屋面工程造型復(fù)雜，所以準(zhǔn)確測量、放線是所有工序正確施工的基礎(chǔ)，是施工中重要的質(zhì)量控制之一。施工測量的主要內(nèi)容為：屋面測量控制網(wǎng)的測設(shè)，天溝安裝、襯檁安裝、屋面板支座安裝、檐口鋁板定位測量放線等，測量儀器見圖3。
在施工中將依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的測量控制點(diǎn)，采用全站儀進(jìn)行精確測量、定位。
圖3 全站儀
測量結(jié)果應(yīng)按照專業(yè)流程進(jìn)行整理、分析，以便對現(xiàn)場施工進(jìn)行指導(dǎo)。
對于復(fù)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)有超過標(biāo)準(zhǔn)允許誤差的部位，應(yīng)在各方共同協(xié)調(diào)確定調(diào)整方案后進(jìn)行處理，以保證屋面板安裝曲線光滑流暢。
4.3 壓型鋼底板安裝
金屬屋面系統(tǒng)壓型支撐結(jié)構(gòu)選用0.75~1.5mm厚高強(qiáng)高鍍鋅壓型鋼板，根據(jù)設(shè)計(jì)不同跨度和不同區(qū)域風(fēng)壓值采用不同的厚度，板型為76/915 型。
壓型鋼板采用為雙跨或三跨，以減小跨中撓度，最長板長約為14m。安裝時(shí)用特殊自攻螺釘固定在鋼結(jié)構(gòu)鋼檁條上，定位好以后再通過射釘加強(qiáng)壓型鋼板與鋼結(jié)構(gòu)檁條的連接，每個(gè)波谷至少一顆射釘。為加強(qiáng)板與板之間的整體受力性能，沿板長方向間距300mm左右打一顆鎖邊釘，安裝完成以后壓型鋼板成為一個(gè)整體。相鄰板塊間，搭接長度≥100mm。壓型鋼板板型圖見圖4。
圖4壓型鋼板板型圖
4.4 硅酸鈣板隔聲層與防水透氣膜安裝
防火隔聲層為10mm厚的硅酸鈣板，平鋪于底板之上。硅酸鈣板板鋪設(shè)應(yīng)平整，鋪設(shè)方向沿垂直于底板長邊方向，拼裝嚴(yán)密。鋪設(shè)完硅酸鈣板接著在其上面鋪設(shè)防水透氣膜，透汽層之間，搭接寬度不小于50mm，相鄰?fù)笟饽ご罱訉挾炔恍∮?0mm，并用雙面膠帶連接在一起，形成一個(gè)密封層面，見圖5。
圖5 硅酸鈣板安裝示意圖
4.5 幾字形襯檁安裝
屋面幾形襯檁采用2.0mm厚鍍鋅鋼板，材質(zhì)Q235B，鋅層厚度≥80μm。幾字形襯檁用自攻釘固定在壓型鋼板上，其作用有二：其一是安裝屋面板鋁合金T型碼支座；另一個(gè)作用是通過不同幾字型襯檁的高度控制屋面的曲面造型，見圖6。
圖6 硅酸鈣板安裝
4.6 XPS擠塑板保溫層安裝
保溫層選用2X50mm厚優(yōu)質(zhì)XPS擠塑板，防火燃燒性能B1級，容重28~36Kg/m3，強(qiáng)度250～280KPa,導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.03W/m.k。XP擠塑板應(yīng)緊貼基層鋪設(shè)，鋪平墊穩(wěn)，找坡正確，保溫材料上下層應(yīng)錯(cuò)縫并嵌填密實(shí)。
4.7 屋面板T型碼支座安裝
160mm高鋁合金T型碼固定支座縱向間距為壓型鋼板的3個(gè)波距即1.22m，T型碼將屋面荷載傳遞到襯檁。T碼安裝前需放線，以控制安裝精度，T型碼安裝精度見圖7.安裝鋁合金支座時(shí)，應(yīng)先安裝支座下方的隔熱墊，
圖7 T碼支座安裝精度
4.8 屋面板安裝
屋面板鋪設(shè)于T 型碼支座上，位置調(diào)整好后，先在板端用手動咬邊機(jī)咬合，再將專用電動咬邊機(jī)放在兩塊屋面板的肋邊接縫處進(jìn)行咬邊。
5 結(jié)語
東莞籃球中心工程金屬屋面已完工。以PVDF氟碳涂層鋁鎂錳合金板為主的金屬屋面構(gòu)造用于異形空間曲面屋面工程，構(gòu)造嚴(yán)密，防水效果好，推廣應(yīng)用價(jià)值高。
參 考 文 獻(xiàn)
【1】 中國建筑科學(xué)研究院． GB50300—2001 建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)［S］． 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001．
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【3】 冶金工業(yè)部建筑研究總院設(shè)計(jì)院．01J925-1壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造．2001．
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【5】 中國京冶工程技術(shù)有限公司．06J925-2壓型鋼
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【6】 邱泉，徐寧，任國亮． 異型雙層金屬屋面系統(tǒng)新技術(shù)的綜合應(yīng)用［J］． 工業(yè)建筑，2010(2) :135-137，127．
【7】 沈鳳云，王穎，魏小東，等． 北京射擊館多功能復(fù)雜建筑造型金屬屋面施工技術(shù) ［J］． 施工技術(shù)，2009，38(2) :7-12．
【8】 山西建筑工程．（集團(tuán)）總公司 GB50207-2002 屋面工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范．2002．
作者簡介：何輝（1981 -）男，本科學(xué)歷，中建鋼構(gòu)有限公司工程師
何 輝，朱繼華:中建鋼構(gòu)有限公司，深圳 518040；
嵇康東，楊文軍 中國建筑第八工程局有限公司廣州分公司，廣州 510665
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