研究自锁式马鞍型金属屋面施工技术

张超

摘 要：承德奥体中心的钢结构屋顶采用的是车辅式结构，大屋盖直径在150m，左右，设计的小屋盖为支撑与大屋盖直径25m的内环上的椭圆形平屋盖，外沿直径在40m，呈自锁式马鞍型外环的异形空间曲面，建筑施工的工艺要求高，施工复杂。屋盖测量、屋面地板的安装、屋面顶部吊顶板安装等技术为施工中的关键部分，整个结构呈现三维立体定位，屋面变形程度高，施工技术要求控制准确。本文主要结合承德奥体中心屋面施工的技术要求，采取前期结构测量，而后将数据反复进行核算，按照测算结果在实际施工过程中不断修改进设计方案，并在施工期间提出了在屋面施工使用的建筑材料的类型，解决施工过程中出现的问题，达到辐射状呈马鞍形外环的异形空间曲面建筑效果。

关键词：自锁式马鞍型；铝镁锰板金属屋面；施工方案；施工技术

中图分类号： TU74 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0134-02

随着我国经济快速发展，生活水平日益提高，建筑的设计与搭建已经与传统的住宅有了很大的不同。设计上越来越具有艺术表现力，给建筑赋予了新的含义，特别是在一些公共建筑的设计和建造上，形式越来越多样化，外观更具观赏性。而建筑的屋面作为整个建筑中最重要的部分之一，首先应该满足防水、隔热、安全耐久之后才能考虑其美观和艺术性，研究表明自锁式马鞍型金属屋面施工技术能够很好的解决两者之间不能共存的现象。建筑屋面施工采用金属材质与传统的施工材料相比，具有硬度好、隔热性能高、防渗漏性能强，同时还具有质量轻、设计灵活、色彩丰富的特点，使建筑迎合时代的发展，设计更具现代气息，在屋面施工方面占有很大的使用比例。

1 金属屋面施工技术分析

1.1 短板设计施工分析

建筑屋面板选用锰铝合金金属板材，同时材料中要添加一定含量的镁元素，厚度大小在0.09cm，长宽大小分别是6.5cm和50cm。整个椭圆被26条天沟分成了26块互相独立屋面结构，呈不完全堆对称结构；每个区域的屋面又呈现出三维立体等边梯形，梯形上底边长度大小为250cm，下底长度约为1500cm。屋面的结构分布沿环形分布，所以金属屋面的板长从250～1500cm不等；小椭圆的半径大小约为2000cm。本工程中短板的数量大量使用是施工时的主要特点。在施工过程中能否节省材料和严格按照设计方案施工是工程施工中的重点和难点。落实到具体的施工上，首先，要求施工单位能够具备现场加工屋面板的能力，需要引进成套的生产设备；其次，生产前应根据设计方案的要求对建筑物进行一次精准的测量而后在进行屋面板的压制；再次，根据设计图纸先设计出总建筑25%面积区域的面板排版图，对面板进行编号；最后，根据图纸在现场进行测量审核。值得注意的是，在最后的测量审核阶段，测量的区域为整个建筑金属屋，因为本工程施工时呈马鞍形外环的异形空间曲面的特点，因此每一个区域实际尺寸都会随时发生改变。面板生产过程中，对每一个区域的每一块板进行编号，方便了后期的施工，施工时按照编号安装能够在很大程度上缩短施工的周期；在施工期间如果出现与对应区域的面板尺寸不相符时，应将该面板安装到尺寸小一号或者大一号的区域，该区域采用备用板进行安装。

1.2 大面积异形空间曲面三维空间定位放线

该工程的另一特征就是金属面呈无棱条安装，直接在建筑物的钢结构棱条上安装高度为7.6cm压型钢底板。而空间曲面形状的控制是不能够通过传统的方法得以实现的，根据这个特点，采用在压型钢结构上安装“几”字衬檩的方法，通过控制衬檩的高低来实现屋面三维空间的精确定位。这个工作需要施工单位聘请专业的测量人员，利用专业的测量仪器测量出每一个区域控制点的实际坐标，要求精确确定，不能有任何的差池，而后根据测量的数据和坐标输入电脑，利用三维动画技术绘制出每一个区域的节点数据和坐标，从而能够计算出需要衬檩的具体高度。衬檩安装时，要依据专业的测量仪器在设计好的每一个控制点上不断的调整和控制整体坐标，做到准确定位，确保整个建筑双曲面屋面形状符合设计方案的要求。

1.3 各系统交接处节点构造与防渗漏处理

合金金属屋面板铺设、金属材料间的相互衔接咬合、防渗漏、防漏水透气膜的安装对工程施工提出更高的要求，并且屋面板与建筑的天沟、排水、檐口铝板等多个系统相互交织，因此在工程设计期间要做到各种细节的细化，做好屋面板与其他系统节点构造的细化设计工作，对各类工程部件总结归纳，最大限度的实现节点生产的标准化，节点安装的精确化；防水透气膜的选择上，要求选用符合国家相关规定要求的透气膜；在工程施工过程中要加强对施工人员、工程材料、环境保护、机械安全使用、相关的法律法规执行的管理和控制；在工艺流程上，采用科学的施工方法和流程，合理安排施工时间和各个区域的施工顺序。节点构造和细微处理的具体方式包括以下几点：首先，金属屋面深入天沟的总长度不得小于12.5cm；在屋面的下口顶端设置通长合金滴水装置，将与屋面板形状大小一样的密封条固定在滴水片装置之间，防止大风侵袭和雨水浸泡。

2 技术屋面施工工艺

2.1 建筑安全设施搭设

工程施工期间要根据施工的不同高度和危险系数设置不同的保护装置，例如在建筑的钢结构框架上搭建保护施工人员的人行通道、建筑材料运输通道、施工防护网、施工平台等装置，同时还要配置安全用绳和高空作业中起到保障施工人员生命安全的防护体系。

2.2 测量放线

测量放线的工具有很多种，在本工程施工建设时主要用到了全站仪、水平仪、和经纬仪；涉及到的施工工作有檐口龙骨、衬檩、T型支座和天沟龙骨的安装等。对钢结构桁架的实际坐标确定后，利用电脑的三维技术建立坐标模型，以达到精确控制屋面板固定坐标的作用。

2.3 压型钢底板安装

金属屋面的压型支撑钢结构选用的材质上要求选择强度高、韧性大、表面镀锌的压型钢板，选用的厚度大小一般在0.08～0.15cm之间，根据建筑屋面不同跨度大小、不同区域的施工特点采用不用厚度的钢板。本工程中压型钢结构采用三跨形式，最长的板长大约在13m。装置安装时采用特殊的固定方式—自攻螺钉固定，将其固定在建筑钢结构的檩条上，最后定位后通过射钉加固亚型钢板与钢结构之间的衔接，每个波谷至少打进一枚钢钉。为了加强钢结构板与压型钢板之间的受力强度，沿着板长方向每隔25cm左右打上一颗锁边钉，使装置安装完成后能够连接成一个独立的整体。相邻板之间衔接长度不得小于12cm。

2.4 屋面板T型码支座安装

采用高16cm铝合金T型码固定支座的纵向间距大小应不小于压型钢板的3个波距，屋面板T型码支座安装前需要进行放线工作，以提高控制安装的精确度，支座安装之前应该事先安装好支座下部的隔热装置。

2.5 屋面板安装

将屋面板铺设在屋面板T型码支座的上方，而后调整安装的位置，然后利用咬边机在板的顶端将两板手动咬合，工作完成后，检查手动咬合处是否存在差错，最后利用专用的电动咬合机对临近两块屋面板的肋边进行咬合。

3 结语

目前，承德奥体中心正在修建，再有1a就要完工投入使用，该工程的屋面施工大量采用了铝锰镁合金板的金属屋面结构构造，将自锁式马鞍型金属屋面施工技术运用到本工程。到目前为止，构造的性能良好，没有出现任何透水、干裂等不良情况，在建筑工程中有很好的应用推广价值。

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