超长单坡双防水钢结构屋面吊装与运输施工技术研究

超长单坡双防水钢结构屋面吊装与运输施工技术研究

刘金周 1胥付记 2 杨豹 3付明昭 4

中建三局集团有限公司工程总承包公司 ，湖北 武汉 430064

摘要：随着科学技术的进步和新型建筑材料的出现，普通的屋面防水系统已不能满足当今社会对建筑品质、使用功能、绿色、智慧发展的需要，超长单坡双防水钢结构屋面外板越来越多的被应用的大型公建及厂房项目中，天津航空口岸大通关基地一期工程建筑屋顶设计采用TPO+圆头咬合镀铝锌压型外板双层屋面防水做法，其超长外板的安装突破了传统的施工方法，在减少材料破坏的同时提高了超长钢结构屋面板吊装及在屋面上运输的效率，采用的新施工技术供同行借鉴与参考。

关键词：超长 双防水 钢结构 屋面外板

Abstract: With the progress of science and technology and the emergence of new building materials, ordinary roof waterproof system can no longer meet the needs of today's society for building quality, use function, green and intelligent development. Ultra long single slope double waterproof steel structure roof outer plate is more and more used in large-scale public buildings and plant projects, The roof design of the first phase project of Tianjin airport customs clearance base adopts the double-layer roof waterproof method of TPO + round head bite aluminized zinc profiled outer plate. The installation of ultra long outer plate breaks through the traditional construction method, reduces material damage and improves the efficiency of hoisting and transportation of ultra long steel structure roof plate on the roof. The new construction technology is used for reference and reference.

Key words: extra-long double waterproof steel structure roof outer plate

1前言

天津航空口岸大通关基地系天津市落实十三五规划京津冀协同发展战略、加快推进“一基地三区”中“北方国际航运核心区”建设部署实施的重点项目工程。其功能是将当前机场分散的口岸服务、货运枢纽、商贸服务业务功能集中于一体。实现海关、检验检疫等口岸管理部门对货集中监管查验，增强天津机场区域枢纽作用，为建成中国国际航空物流中心提供有力支撑。

建筑外立面设计遵循功能需求决定形式的原则，在保证功能的基础上，力求功能与建筑形式协调统一。相对于传统的混凝土等材料，金属屋面轻盈、整体结构性好，适应结构变形的能力较强。尤其是大跨空间结构，金属屋面布局灵活，能更好的节约材料及有效扩大空间。本项目流线型金属屋面板材的色彩及肌理有力地体现物流区高效、快捷、顺畅的特点。建筑整体风格简洁、现代，有利于展示企业形象。

2工程概况

本工程包含四栋物流厂房，一栋能源动力中心。四栋物流厂房屋面的设计为双层超长单坡双防水钢结构屋面，分别为长168m宽66m两栋和长132m宽66m两栋的。该钢结构屋面在满足防水要求的同时，采用5%单向弧形找坡，突破了传统物流建筑屋面双向找坡的固定思维，屋面整体呈现单坡优美的弧形，造型别致，雅致大方。

屋面做法为双层压型金属板复合保温屋面TPO防水卷材外设圆头咬合镀铝锌压型钢板，满足排水功能的同时保护了卷材。屋面檩条12m，跨度较大，采用空腹式桁架檩条。桁架檩条自重轻，经济高效，施工方便，整体结构刚度均匀完整，视觉效果美观，对屋面采光带的遮挡少，利于室内自然采光。

图1：天津航空口岸大通关基地一期工程效果图

本工程屋面构造做法如下：

1、0.8mm厚圆头咬合镀铝锌压型钢板，强度Q345，镀层采用AZ180外板，板厚≥0.8mm；

2、1.5mm厚TPO防水卷材（无穿孔机械固定）；

3、50+50厚岩棉板

4、铺设0.25mm厚复合聚丙烯隔汽膜；

5、安装100*100*2.5几字型次檩条，间距1500mm；

6、底板白色烤漆Z180镀锌钢板，板厚≥0.8mm；

图2：钢结构屋面构造节点做法

项目工期紧、定位高、业主质量要求标准高、创优任务重，针对这些特点，项目钢结构屋面板施工采取“整板”加工、“整板”吊装、“整板”拼接的方式。屋面“整板”宽65米，为每栋单体屋面宽，全部采用压板设备机械进行现场压制，避免了传统运输过程造成的变形、损坏等质量缺陷。相对于传统屋面板的加工制作，“整板”加工工序简单，加工周期缩短了近30%，且“整板”规格更加统一。

图3; 超长单坡双防水钢结构屋面

3施工整体思路

钢结构屋面外板长约68m，屋面板的吊装与如何在屋面上进行运输成为技术难点。

本工程钢结构屋面在底部TPO防水卷材(无穿刺固定)完成后，采用双吊车通过自制的“扁担”将屋面板起吊至屋面，利用屋面排烟天窗之间焊接的“轨道”，通过自制滑移“小车”将屋面板运送至安装位置进行安装。

4施工流程

65m外板现场压制→吊装“扁担”制作→滑移“小车制作→滑移轨道制作” →双吊车吊装屋面板→屋面板运输→屋面板安装→检查验收。

4施工工艺技术

4.1 外板压制

钢结构屋面外板“整板”长65m，宽0.42m，全部采用压板机现场进行压制。

优点如下：

1. 加工工序简单；

2. 加工周期快，缩短加工工期30%；

3. 成品表观质量好，避免传统运输过程中的变形、损坏等质量缺陷；

4. 规格标准统一；

图4:钢结构屋面外板压制

4.2 扁担梁的制作、安装

钢结构屋面板“扁担”梁为便于连接采用A250*5的圆钢管作为扁担梁的拼接单元，每个单元5m长，圆钢管之间采用M20高强螺栓进行连接，每个接头共计8个M20以保证接口的紧固性。

“扁担”梁下部每2m设置绑带，通过绑带将超长屋面板与扁担梁进行连接，使钢结构屋面板的整体重量进行分散，避免单点受力过大产生弯折。

与传统的钢结构屋面板吊装方式相比较，可拼接型“扁担”及下部“绑带”分散钢结构屋面板的集中荷载，使钢结构屋面板在吊装过程中整体受力均匀，避免吊装过程中的挠度过大产生弯折破坏。保证屋面板的整体性。

图5：“扁担”梁单元示意图

图6：扁担”梁双机抬升施工示意图

图7：“扁担”梁吊装过程效果图

4.3“滑架”的制作、安装

传统的钢结构屋面板在屋面板上运输采用人工搬运，费事费力。项目通过屋面上特制的“滑架”使钢结构板可在屋面上长距离移动并实现了一次可运输多块板，大大提供了屋面板的运输效率，节约了人力。

通过特制“滑架”的方式进行吊装和运输，减少了吊装及运输过程中的人员数量及操作流程，依靠机械及工具大大提供了施工过程中的安全性，降低了施工过程中诸多危险，，尤其是降低了在搬运过程中风力的影响。

采用□50*4的方管制作、拼接屋面“滑架”，滑架下部设置铸铁滚轮，滚轮采用M10螺栓连接在双□50*4的方管中间，滑架宽600mm，下部□50*4的方管延伸至滑道下部方管标高，避免滑架滑移过程中产生侧向的移动。

图8：滑架正面节点图

图9：滑架位于滑道上工作示意图

4.4 “滑道”的制作、安装

滑道为滑架工作所需的轨道支撑结构，位于钢结构屋面板上，采用□50*4相互连接形成整体，确保整体稳定性。

采用□50*4的方管制作、拼接“滑道”，“滑道”的一端采用50*5角钢与□50*4的方管焊接，形成端部插销，便于滑道的拼接，“滑道”的标准长度为3m，根据现场实际需求，“滑道”的端部设置3根1m长的“滑道”，随着钢结构屋面板的运输、安装不断的代换3m标准节规格。

图10：滑道单元示意图

图11：滑道插销示意图

图12：“滑道”拼接端部插销示意图

图13：滑道实际效果图

5 质量安全保证措施

5.1 “扁担”梁、“滑架”、“滑道”拼装质量保证措施

（1）“扁担”梁拼装及下部吊装绑带间距应根据吊装重量进行受力核算，以最终计算结果为准。

（2）“扁担”梁拼装后，应对拼装节点进行螺栓扭矩的检验，确保拼装质量。

（3）扁担下部绑带的安装需两端向中间逐间缩短，使扁担吊装过程中绑带下部钢结构屋面板中间向上起拱。

（4）使用MIDAS GEN有限元软件，考虑扁担梁自重及屋面板荷载、风荷载影响，验算扁担梁使用过程中的应力及变形，符合规范要求。

图14：有限元受力计算

（5）滑道要与钢结构板可靠连接，滑道与天窗龙骨间可以进行临时焊接，加大滑道的牢固可靠性。

5.2 安全保证措施

（1）严格控制汽车吊、吊索具进场检验验收；

（2）吊装前试吊，将吊索、扁担梁、绑带、钢结构屋面板进行整体吊装，离地300mm，静止5分钟，观察吊车各受力点变化，如无异常方可继续吊装。

（3）双机抬吊同步措施，吊装时，必须在熟练信号工统一指挥下，动作协调，同时升降和移动，并使两台起重机的吊钩、滑车组均应基本保持垂直状态。两台起重机的驾驶人员要相互密切配合，防止一台起重机失重，而使另一台起重机超载；应有专人负责统一指挥，指挥人员应位于操作人员视力能及的地点，并能清楚地看到吊装的全过程。起重机驾驶人员必须熟悉信号，并按指挥人员的各种信号进行操作；指挥信号应事先统一规定，发出的信号要鲜明、准确。

（4）吊装及运输过程中注意风力影响，风力大于6级时，停止吊装作业。

6 结语

在钢结构屋面板吊装及屋面运输过程中，传统的方法采用卷扬机斜拉至屋顶，依靠人力从屋面一端搬运至另外一端，施工效率低下，安全无法保证，施工过程中屋面板易弯折对材料产生破坏。

天津航空口岸大通关基地一期工程01-17及01-31地块项目，采用“扁担梁”、“滑架”、“滑道”的整板吊装及运输方式，大大提高了超长钢结构屋面板吊装及在屋面上运输的效率，大幅度的降低了施工安全风险，避免了钢结构屋面板在吊装过程中产生弯折，减少了施工过程中因吊装运输对屋面整体防水层的刚性破坏。该技术研究所采用的材料均为可拼接、可周转的方钢等，在完成吊装任务后可以进行周转回收利用，有效提高了材料的利用率。

该技术的研究在保证了施工质量、缩短了施工工期的同时为今后类似工程提供了一种可借鉴的施工方法，具有广泛的、可靠的指导作用和参考价值。

参考文献：

[1] 王荫楠.超长薄壁彩钢板屋面滑移吊装施工技术[J].科技创新导报,2008(31):62-63.

[2]朱晓东.北京恩布拉科雪花压缩机迁扩建工程超长金属压型板屋面施工技术及防水处理[C].中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会.中国大型建筑钢结构工程设计与施工.中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会:中国建筑金属结构协会,2007:557-561.

[3]周洲.钢结构厂房超长金属屋面板施工技术.《城镇建设》.2020.10.

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