研究自锁式马鞍型金属屋面施工技术

研究自锁式马鞍型金属屋面施工技术

邓海生

身份证号码：44092319830624XXXX

摘要：本文以东莞篮球中心为例研究自锁式马鞍型金属屋面施工技术，东莞篮球中心具有车辐式结构的屋盖，具有大屋盖与支撑与大屋盖内的小屋盖，大屋盖直径160m，小屋盖为圆形平屋盖，直径42m，大小屋盖形成马鞍形的异性空间曲面，施工较为复杂与困难。金属屋面施工关键工艺包括屋面板安装、吊顶板安装等，测量放线较为复杂，屋面变形的控制要求严格。根据东莞篮球中心屋面施工技术要求，采用结构测量、并对测量数据反复核算，在施工过程不断修正设计方案，为自锁式马鞍型金属屋面施工提供解决方案，达到呈马鞍形的曲面建筑效果。

关键词：自锁式；马鞍型；金属屋面；施工技术

1.工程概况

东莞篮球中心是特大型综合体育馆，主要用于篮球赛事活动，也兼顾羽毛球、网球等赛事。该工程建筑包括地上建筑和地下建筑，地上建筑面积58040㎡，地下建筑面积4940㎡，总面积为62980㎡，房屋建筑最高为36.5m。如图1所示，建筑采用车辐式结构的钢结构屋盖，具有大屋盖与小屋盖，大屋盖直径160m，小屋盖是一个圆形平屋盖，位于大屋盖内环上，直径42m，建筑整体呈现出马鞍形的空间曲面效果。

图1东莞篮球中心总体结构

2.金属屋面系统结构

如图2所示的金属屋面系统结构，金属屋面由吊顶板、屋面板和用于连接与固定的装置以及具有特定功能的结构如防火层、保湿层、透气膜等构成，总面积为20000㎡。

图2金属屋面系统轴侧示意

3.金属屋面施工技术分析

3.1短板的设计施工

利用铝镁锰合金板作为屋面板，厚度为0.9mm，宽度为500mm，高度为65mm。整个大圆被均匀分割为28块独立的屋面，且呈1/4堆成分布；每块独立屋面又呈现出三维等腰梯形，上底与下底的长度分别为3000mm和16000mm；屋面沿环向进行排布，板长则根据位置不同在3000mm到16000mm间变化；小圆半径为21000mm，面板沿直径进行排布，所以板的最长长度为21000mm。该工程中需要用到非常多的短板，因此如何在节省面板基础上达到设计要求便是该工程的技术重难点[1]。

在具体施工过程中，施工单位可在施工现场配置成套数控生产设备，在现场进行屋面板的生产，对屋面板需要进行精准测量后在压制。另外，要在图纸上设计出25%区域排板图，在排布图上对面板进行编号，然后根据图纸内容在现场进行反复的测量和核对。需要注意的是，要对整个金属屋面都进行测量和核对，由于该工程最后呈现出马鞍形空间曲面效果，因此各区域的实际尺寸会有所不同。对生产出的每块面板都按照设计图进行编号，施工时根据编号将面板安装在具体位置，若出现某编号的面板在对应位置尺寸不符，则可将面板作为备用板，后期安装使用。

3.2大面积异形空间曲面三维空间定位放线

该工程另一个显著特点是金属屋面上无檩条安装，利用76mm高的压型钢底板代替檩条安装在钢结构的檩条位置，因此传统调节檩条来控制造型的方式已经不适用于空间曲面造型的控制。基于此，施工人员可在压型钢底板上安装衬檩，衬檩呈“几”字造型，可通过控制衬檩的高度的方式实现对屋面三维空间的定位控制。该工作需要专业的测量工程师，工程师利用全站仪对各区域控制点的坐标做出准确的测量，依照坐标值设计出衬檩高度，安装衬檩时，也需要利用全站仪实现控制点上的精准定位，从而保证双曲面屋面形状达到设计要求。

3.3系统交接处节点构造与防渗漏处理

在金属屋面建设中，涉及到屋面板之间的连接、屋面板与天沟、檐口铝板等多个系统之间的交叉，因此在设计阶段就要做好细节的处理与优化，对系统交接处各节点构造要进行精密的设计；对各类构件进行分类统计，以便实现节点处的标准化施工；在进行防水透气膜安装时，要选择合格且符合国家标准的防水透气材料；施工过程中要从各个方面如人员、机械、材料等进行严格控制；运用科学合理的施工工艺，采取正确的施工顺序。对于系统交接处节点构造和一些细节的处理，有如下措施：屋面伸入天沟的长度大于120mm；在屋面板下部设置铝合金滴水片，用于屋面板形状相似的泡沫密封条对滴水片进行固定，防止雨水侵入屋面板[2]。

4.金属屋面施工工艺

4.1安全设施搭设

施工过程中要根据施工具体情况搭建安全设施，例如在钢结构桁架上弦搭建供工人安全上下的通道，物料输送通道，配置施工防护网、钢丝绳等，有效保障工人的生命安全与施工的顺利开展。

4.2测量放线

全站仪、水平仪和经纬仪等仪器设备都可用于测量放线，涉及到测量放线的施工工序有天沟龙骨、Ｔ型支座安装等。需要反复测量钢结构桁架的坐标，计算机进行三维建模，从而实现屋面板固定点坐标位置的准确控制。要根据面板的排版图对衬檩、屋面底板以及固定座都进行准确的控线测量，对构造节点如中心位置线、天沟边线等也要进行测量放线。该工程的屋面造型复杂，准确的测量、放线是保证每道工序与施工符合要求的基础，是控制施工质量的重要方式之一。在具体施工过程中，在安装天沟、衬檩、屋面板支座时都要进行定位测量放线，根据钢结构的测量控制点，利用全站仪等工具在现场进行准确的定位。要按照科学专业的流程对测量的数据和结构进行整理与分析，依照分析结果指导现场施工。若在复测结果中，发现一些部分的误差超过标准范围，则各方要及时有效的进行协调，重新调整并确定方案，对该部位做出处理，以保证整个屋面板的曲线光滑流畅[3]。

4.3压型钢底板安装

金属屋面的压型支撑结构为高强度的镀锌压型钢板，厚度在0.75mm至1.5mm之间，由于不同区域的情况不同，故采取不同厚度的压型钢板，板型为76/915。为了减少跨中挠度，该工程采用的是双跨或三跨的压型钢板，板最长为14m。在进行压型钢底板安装时，可通过在钢结构檩条上固定一些特殊自攻螺钉的方式来实现定位，完成定位后利用射钉来增强钢底板与檩条间的连接，在每个波谷处设一颗以上的射钉。沿着板长方向，每隔300mm可打一颗锁边钉，以此增强每块钢底板之间的受力性能，安装成功后的相邻板块间衔接长度需大于100mm。压型钢板板型见图３。

图3压型钢板板型

4.4硅酸钙板隔声层与防水透气膜安装

采用厚度为10mm的硅酸钙板，均匀的平铺在钢底板上，来形成防火隔声层。铺设硅酸钙板时，要沿着垂直于钢底板长边的方向进行，均匀平整的铺设，保证拼装严密。在硅酸钙板铺设完成以后，在其上面进行防水透气膜的铺设，透气层间的塔接宽度应该在50mm以上。防水透气膜之间的塔接宽度应在80mm以上，并用双面胶带将响铃透气膜连接，从而形成密封层，实现防水透气的功能，如图4所示。

图4硅酸钙板安装示意

4.5“几”字形衬檩安装

以厚度为2mm的镀锌钢板作为衬檩的材料，材质为Q235-B，锌层厚度大于80μm。利用自攻钉将镀锌钢板固定在压型钢地板上形成“几”字形衬檩，衬檩主要用于屋面板铝合金Ｔ型码支座的安装工作，此外还通过衬檩的高低不同实现对屋面曲面造型的控制。

4.6XPS挤塑板保温层安装

保温层的安装采用优质的XPS挤塑板材料，该材料的具体参数为：厚度（2×50）mm，密度在30kg/m³左右，强度270在kPa左右，导热系数小于0.03W/m·K，放火燃烧性能良好。安装保温层时，将XPS挤塑板紧贴这基层进行均匀、平等的铺设，挤塑板之间连接良好，保证缝隙间嵌填紧密，保温效果好。

4.7屋面板Ｔ型码支座安装

Ｔ型码固定支座采用的是高度为160mm的铝合金，纵向上Ｔ型码支座之间的间距为1.22m，即压型钢底板的3个波段，支座将屋面的负荷传递到钢底板上的衬檩。在安装Ｔ型码支座前要进行放线测量，以便达到安装精度要求，如图5所示。

图5Ｔ型码支座安装精度示意

4.8屋面板安装

Ｔ型码支座安装完成后，便在上面铺设屋面板，调整位置，手动咬边机与专用电动咬边机相结合，使得屋面板之间的连接完好。

5.结语

东莞篮球中心最终呈现出马鞍形的曲面效果，采用铝镁锰合金板为主构建金属屋面，整体构造性能良好，结构严密，无漏水、干裂等情况，值得推广应用。

参考文献：

[1]吕鑫，徐大州，王海兵，etal.马鞍形屋面钢结构环梁法兰盘施工技术[J].施工技术，2017，14（S1）：378-381.

[2]许杰.金属屋面建筑施工技术研究[J].门窗，2017，23（3）：104-104.

[3]唐庆寿.直立锁边金属屋面施工及监理要点[J].江西建材，2017，31（21）：77-78.