浅谈金属屋面施工技术
2015-10-21陈培基
摘要：通过具体的工程实例，对主体结构为钢筋混凝土框架结构，屋盖为钢结构网架结构钢，铝鎂锰金属屋面板施工进行详细的阐述，提出切实可行的网壳钢结构屋面板工程施工工艺。
关键词：铝镁锰金属屋面；保温；防水
一、工程概况
青岛地铁车辆段屋面板安装面积66255m2。其中检修主厂房面积为29413m2；运用库面积为31331m2；物资总库面积为2520 m2；工程车库材料棚面积为2991m2。
铝镁锰金属屋面系统构造：
（1）0.9㎜厚铝镁锰金属屋面板（氟碳喷涂）
（2）0.5mm厚防水透气膜
（3）150mm厚24K保温玻璃棉 下衬铝箔
（4）L60 H155mm高强度铝合金支座 带隔热垫
（5）2mm厚几字形通长檩条
（6）无纺布
（7）0.7mm厚900型压型铝镁锰底板
二、施工工艺
测量定位—檩条安装—排水天沟安装—铝镁锰压型底板安装—避雷装置安装—保温玻璃棉及防水膜铺设—屋面板安装
2.1测量定位
（1）严格依照图纸先行复核钢结构标高线的正确性；
a.以土建方给定的 0.0标高及轴线为基准，利用水平仪、全站仪、50米长卷尺及适当重量的铅锤，复核钢结构标高的正确性。同时校检基准轴线的正确性。
b.如发现钢结构标高不准确，应另作标记，并应有“屋面专用”的标识，并将复核情况上报业主单位及监理。
c.标高复核时应着重注意由于主体沉降而产生的标高不一的情况，应确保标高的一致性。
（2）确定屋面施工测量放线的基准层。
a.结构平面变化层确定为一基准层面。
b.以结构高度为两测量间距基准层，从而避免多次测量造成的累积误差。
（3）复核基准层钢结构基准点、线的闭合情况
a.用全站仪、50米长卷尺复核钢结构基准点、线的角度、距离，如发现偏差应进行均差处理。.
b.测量时应注意考虑温度、拉尺力量对测量结果的影响，应进行适当的修正。（用弹簧称）
（4）屋面工程施工测量，将以“施工测量分步实施细则”的方式进行，遵循“在满足工程需要的前提下，尽量做到省工、省时、省费用”的准则。施工测量的主要内容为：屋面测量控制网的测设，天沟安装、檩条安装、屋面板支座安装、屋面板安装及檐口铝板安装等。
2.2 檩条安装
2.2.1檩托安装
檩托安装是屋面结构安装的关键工序，檩托的安装直接影响到檩条的安装效果，更是屋面造型能否按设计效果实现的重要环节所在。
依据点位复测数据进行屋面檩条加工，并进行编号定点安装。檩托焊接在钢结构顶面，安装方法为先放线，检查合格后，焊接檩托。檩托与檩条顶面的角度应为直角，保证檩安装后顶面在屋面剖面的曲线上，即檩托应在屋面曲线的法线方向上。檩托定位后，其与原檩条表面的夹角要保证为90°±1°，位置偏差在5mm内。在焊接过程中要采取减小变形的措施，先对称点焊，检查檩托的角度，合格后再焊接，不合格的要校正角度。
2.2.2檩条安装
檩条的精确安装决定了屋面的外观造型符合设计要求，所以此道工序在整个屋面系统安装中起到了至关重要的一步，虽然檩托在安装过程中已经进行了点位控制，为进一步确保结构安装的准确，故檩条组装完成后需用全站仪进行数据复核。
2.3 排水天沟安装
2.3.1安装前的检测及调差
（1）安装天沟支架前必须进行天沟测量，天沟放线必须与屋面板材在天沟位置标高同步进行。
图2.2.2 檩条安装
（2）天沟安装的质量直接影响到屋面的排水性能；由于屋面天沟骨架安装在钢结构的骨架上，因此钢结构的安装精确度直接影响天沟的安装，故需进行调差处理。
（3）在进行屋面天沟骨架的焊接前，对各安装点位置的钢结构的各项性能进行测量，保证骨架焊接的准确性。
（4）施工前在天沟骨架及天沟边线上，设置天沟定位片，作为天沟安装的基准；同时定位片还作为屋面安装过程中的一个固定点，固定施工安全的生命线。
（5）在确保天沟的水平度与直线度的同时应保证屋面固定座、檐口收边板的安装尺寸，防止天沟上口不直线或天沟骨架在安装固定支座的位置坡度不一，使在天沟部分无法将板端位置固定或檐口收边不顺直。
2.3.2天沟支架安装
因采用不锈钢板天沟，承重主要依靠其下部天沟支架，天沟支架安装时，要求其顶面距两侧檩条顶面距离与天沟深度相同，即天沟支架的标高保证每段天沟都能与支架完全接触，使天沟支架受力均匀。
图2.3.2 天沟支架安装图
2.3.3天沟对接焊接
（1）两段天沟之间连接方式为氩弧焊接，天沟段的对接采用搭接焊。如下图所示：
图2.3.3：天沟对接图
（2）不锈钢天沟对接前将切割口打磨干净，打磨程度达到无缝表面的标准，采用轻度磨料、酸洗膏除去焊接的回火颜色，以保证饰面一致。
（3）对接时注意对接缝间隙不能超过1mm，先每隔10cm 点焊，确认满足焊接要求后方可焊接。焊条型号根据母材确定。
（4）天沟焊接后不应出现变形现象，引起天沟积水，可在焊接两侧铺设湿毛巾，焊缝一遍成形。
（5）焊缝的处理需在天沟焊接处采用手动砂轮机打磨处理，打磨程度达到无缝表面的标准，采用轻度磨料、酸洗膏除去焊接的回火颜色，以保证饰面一致?
（6）天沟焊接时应四周围焊，在焊接完成后必须对焊接部位焊渣清除及刷防锈漆二道。
2.3.4天沟伸缩缝设置
为减少温差对天沟造成的应力，天沟设置伸缩缝間隔为20m，其做法如下图所示：
图2.3.4 天沟伸缩缝设置图
2.3.5开落水孔
（1）安装好一段天沟后，先要在设计的落水孔位置中部钻几个孔，避免天沟存水，对施工造成影响。
（2）天沟对应部位的板安装好后，必须及时开落水孔。
图2.3.5 天沟落水孔设置图
（3）雨水落水孔由专业排水队伍完成，要求正式落水孔用空心钻开孔。
2.4铝镁锰压型底板安装
本工程底板采用0.7mm厚铝镁锰压型板，底板的压型尺寸根据现场的复测实际尺寸进行，确保底板的加工精度。
加工图示如下：
图2.4 铝镁锰压型底板加工图
2.4.1安装流程
铝镁锰底板安装顺序及流程为：
安装准备—安装作业平台的设置—安装前对钢结构及建筑标高等的复测—屋面底板的运输（运至安装作业平台上）—放基准线—首张板的安装—复核—后续屋面底板的安装
2.4.2屋面底板的安装
屋面底板的吊装则利用现场吊机进行吊装，在底板安装前，利用激光经纬仪在安装好的檩条上测放出第一列板的安装基准线，以此线为基础，每二十块板宽为一组距。内板安装时穿过主结构钢主梁，从下往上安装屋面内顶板，将屋面底板通过自攻螺丝固定在圆管檩条之上。
为保护压型板表面及保证施工人员的安全，必须用干燥和清洁的手套来搬运与安装，安装一段区域后定段检查，测量已固定好的压型板宽度，在其顶部与底部各测一次，铝合金内板的安装顺序为由低处至高处，由两边缘至中间部位安装；搭接为高处搭低处。
图2.4.2 铝镁锰压型底板安装图
2.5避雷装置安装
本屋面工程按二类防雷建筑设防，此处所考虑的为外部防雷，为防止雷击，首先每块铝单板，需要四颗M12不锈钢的螺栓与6mm厚镀锌钢板和骨架连接，将铝单板上的雷击导入到铝合金骨架上，骨架采用-50*4mm镀锌扁钢作为引下线，将整个铝合金龙骨一端与-50*4mm镀锌扁钢连接，一端与主结构连接，将雷击导入到主结构，再通过主结构的柱脚底部通过-50*4mm镀锌扁钢将雷击导入到地面。
2.6 保温玻璃棉及防水膜铺设
2.6.1支座的安装流程
安装前的测量放线→屋面铝支座的安装→安装完成后的复查→铝支座的安装精度调整。
2.6.1.1放线
先用全站仪测放出每一段板两端的板端等高线，然后测出设计分区线。在每一分区内，本工程面板含小部分直形板，大部分的扇形板。直板区支座放线时，为了便于施工，可先在屋面弹出一条基准线，作为面板支座安装的纵向控制线。第一列支座位置要多次复核，以后的高强铝合金支架位置用特殊标尺确定。
（1）屋面支座安装的尺寸允许偏差
项目 允许偏差 检验方法
侧向倾角 ±1°、±5.0（mm） 经纬仪或拉线钢尺测量
纵向倾角 ±1°、±5.0（mm） 经纬仪或拉线钢尺测量
横向偏移 ±5.0（mm） 用钢尺测量
纵向偏移 ±20.0（mm） 用钢尺测量
相邻固定座标高偏差 ±5.0（mm） 拉线用钢尺测量
（2）面板支架沿板长方向的位置只要保证在檩条顶面中心，面板支架的数量多少决定着屋面板的抗风能力，所以面板支架沿板长方向的排数严格按设计图纸排布。
2.6.1.2支座T码的固定
本工程支座T码专用防水自攻螺丝固定，自攻螺丝必须带有抗老化的密封圈，安装支座T码时，其下面的隔热垫必须同时安装。
图2.6.1.2 支座T码固定图
2.6.2保温玻璃棉的安装
2.6.2.1材料规格
保温层：150mm厚玻璃丝保温棉，带铝箔贴面。
2.6.2.2安装顺序及流程
拆包检查→提升搬运→铺设→边部折边处理→收缝处理
2.6.2.3玻璃丝棉的安装
玻璃丝棉具有保温、隔热、吸声、降噪的功能，正确的安装是质量的保证；保温棉的铺设要严格按照保温棉布置图纸进行铺设安装。
安装顺序：
（1）展开保温棉。
（2）将保温棉铺设就位，在外层屋面板或外层墙面板的内侧。
（3）保温棉的贴面朝向室内。
（4）将保温棉端部固定。
（5）保温棉纵向搭接时，必须在檩条处。
（6）保温棉横向搭接时，将棉胎对紧，同时将贴面飞边卷起，用钉书机每隔30厘米连接一点（或用胶带连接毛边）。如下图
图2.6.2.3 保温棉铺设图
（7）屋面或墙面板的安装应与保温棉进度要保持一致。
（8）应将保温棉重叠铺装，以避免屋面或墙面凹凸不平。在安装保温棉时，必须将棉毡之间完全紧密到位，避免冷桥的出现。从而达到最佳的保温隔热效果。
2.6.3防水透气、隔气膜的铺设
2.6.3.1铺设
基层须清理干净并使其保持干燥；卷材施工时先要进行预铺，把自然疏松的卷材按轮廓布置在基层上，平整顺直，不得扭曲，并进行适当的剪裁。天冷时铺设应紧一些，天热时应松弛一些。
铺平、无翘边、折叠；接缝严密，上下层错缝铺设。
图4.6.3.1 防水透气、隔气膜铺设图
2.6.3.2搭接
施工铺设应从檐口自下而上逐卷进行，上卷边缘应重叠在下卷边缘之上；搭接位置应沿坡度方向，上下搭接宽度不小于60mm，并应错缝铺设。
2.7 屋面板安装
2.7.1屋面板的安装及流程
2.7.1.1安装前的测试、调差
在进行屋面板的安装之前，需要对已经安装好的高强度铝支座进行测量。其测量的主要内容为：
（1）各铝支座标高是否与设计标高一致
由于屋面板是固定在高强度铝支座上，因此铝支座的标高是否与设计的标高一致直接影响到了整个屋面的造型以及整体的抗风、防水性能。
（2）支座布置是否合理，数量是否符合要求
由于在屋面深化设计当中充分考虑的日后整个屋面的抗风性能。而铝支座的多少是保证整个屋面的抗风性的关键。因此在屋面板安装之前需要对已安装好的铝支座进行检查，不得少装、漏装。
2.7.1.2放线
在高强铝合金支座安装合格后，只需设板端定位线，一般以板块排水沟边沿的距离为控制线，板块伸出排水沟边沿的长度以略大于设计为宜，以便于修剪。
2.7.1.3吊装就位
本工程屋面板长度较长，根据项目现场实况拟采取如下方式进行吊装施工：
（1）现场压型机制作的屋面板无搭接一次成型至屋面板设计长度。
（2）在屋面檩条上横向每隔2米拉8#钢丝绳一道，以便于屋面板水平运输，压型板移动至屋面钢丝绳上后再由工人整板滑移至屋面安装区域。
（3）屋面板由工人进行就位安装。
2.7.1.4细部安装
（1）板的固定点施工
热膨胀固定点的作用是为了不让板滑走，如果屋面布局没有特殊要求，每块屋面板均应在固定点固定住，以防板滑动，固定点的安装方法在板的小肋上沿45度角穿过固定座的梅花头钻一小孔，然后用11～12mm的铆钉将板与面板支架固定在一起，铆钉的前端会被下一块板的大胁隐藏住，具体做法见右图，固定点施工时必须注意：
（2）固定点在小肋上的方向，必须保证为45度。
（3）铆钉的选用必须符合要求，其长度即不能短，也不能长，以保证固定点即能铆固稳定，又不至于伸出太多而磨坏面板。
2.7.1.5咬边
（1）屋面板位置调整好后，用专用电动咬边机进行咬边，要求咬过的边连续、平整，不能出现扭曲和裂纹。
（2）在咬边机咬合爬行的过程中，其前方1mm范围内必须用力卡紧使搭接边接合紧密，这也是机械咬边的质量关键所在。当天就位的屋面板必须完成咬边，以免来风时板块被吹坏或刮走。为防止出现不正确的板链接情况，直立缝板在支座顶部必须充分加紧。为安全启见，确保屋面板整体承载能力，在铺完屋面板后应立即将单个板件链接在一起。
2.7.1.6板边修剪
（1）屋面板安装完成后，需对边沿处的板边需要修剪，以保证屋面板边缘整齐、美观。屋面板伸入天沟内的长度以不小于100mm为宜。
图2.7.1.6 屋面板整体效果图
三、施工质量控制
3.1拼装质量控制
1）严格控制组装与焊接两工序间的交接
拼装完成后焊接之前，要经过自检与专检工序。拼装无误后，才能展开焊接工序。
2）努力消除影响焊缝质量的因素源
硬件设备的运行状态是否良好；
焊工的技能水平是否满足要求；
接材料是否合格；
焊接操作是否符合技术操作规定。
3.2起吊技术措施
1）主要用来保护涂装质量及压型板的变形。由于有现场拼装工序，杆件在现场会经过多次倒运，如果保护不好，会对涂层质量构成严重破坏。
2）小构件用棕绳（或帆布带）起吊。大型杆件采用拆卸式卡环。钢丝绳与杆件截面接触的地方，用编织物隔断。
3）加强班前与班后的安全技术交底与检查工作，工作人员不准远离施工现场，防止意外事故发生。吊装时，未焊接牢固和未连接紧固的各种零部件不允许起吊作业，地面指挥吊装人员与屋面作业工人、吊车司机一律采用对讲机进行快捷、准确沟通。
四、施工安全保障措施
4.1龙骨吊装作业
（1）高处作业人员应经体检合格后方可上岗，起重指挥、吊车司机必须持证上岗。指挥与司机间相互配合要进行默契训练。
（2）每班作业前应对机械设备、吊索具进行检查，在起吊时要观察卡环的方位，发现异常情况立即停止作业或采取有效纠正措施，保证吊装安全。
（3）吊装作业人员不得饮酒上岗。
（4）龙骨吊装作业应设置钢爬梯供垂直上下。
（5）龙骨安装作业人员在拉设有安全绳的桁架面行走时必须挂好安全带前行，在没有拉设生命线或安全绳的钢桁架上行走时要双手扶梁骑马式爬行，禁止无任何防坠措施在桁架上行走。
（6）所有构件吊装时要合理设置吊点，并系好溜绳。
（7）吊车起重臂、起吊构件的下方禁止站人。吊装作业时必须设置警戒线，禁止无关人员出入，龙骨安装摘钩时，柱下方及周围严禁站人。
（8）高处构件安装作业人员使用的工具应系防坠绳，严禁将螺栓随意放在桁架面，要配带工具包随用随取，防止发生坠落事故。使用撬棍时应用力均匀，并系防坠绳，以免撬滑坠落发生安全事故。
（9）龙骨吊装前要做好作业区工人的安全防护工作。
（10）龙骨吊装后立即进行临时固定，防止刮大风发生事故。
4.2高空电气焊作业
（1）登高焊接作业，在作业者周围10米范围内为危险作业区，禁止在作业下方及危险区内存放易燃易爆物品和人员停留。
（2）焊工在高空作业应备有梯子、带栏杆的工作平台、标准防火安全带、安全绳、工具袋及完好的工具和防护用品。
（3）焊接及切割现场禁止把焊接电缆、气体胶管、钢丝绳混绞在一起。
（4）焊工在高空焊接、交叉作业时，必须佩带安全帽、安全带。
（5）电动工具的使用应符合国家标准的有关规定。工具的电源线、插头和插座应完好，电源线不得任意接长和调换，工具的外绝缘应完好无损，维修和保管应由专人负责。配电箱、开关箱应作名称、用途、分路标记，箱门必须加锁。
（6）焊接、切割完毕，应及时清理现场，彻底消除火种，经专人检查确认完全消除危险后，方可离开现场。
（7）高空焊接作业，由于存在下方零星土建的施工，在施焊前，应确认下方无可燃物（如养护用草席，木模板等），如存在可燃物时，应在施焊前，将其转移至其它安全位置或用阻燃布将其覆盖。
4.3直立锁边金属面板
（1）防坠落系统包括一个坚固、耐久且灵活的不锈钢索，该不锈钢索的每一端连接到屋面固定基座支架上。独特的屋面固定基座使用铝夹连接固定到屋面板上。
（2）屋面固定基座设计为减震器，一旦坠落发生，将变形减弱坠落的震动，并保障基座仍然安全地固定在屋面板上。
（3）根據本工程的需要，在不锈钢索上每隔5米或7米设置中间固定基座。工人穿上整套的安全背带，用滑行索把自己系在防坠落系统上。
（4）该滑行索可沿着不锈钢索穿越中间基座滑动，无需工作人员动手操作。因为非常灵活的移动和绝对的安全，安装工人即使在高空作业，仍然可以放心工作。
（5）防坠落安全装置
图4.3 防坠落安全装置图
五、结束语
本铝镁锰屋面不仅承担防水、保温隔热等基本功能，而且还组合有吸声、隔声、防潮，除此之外还有降噪音层。现已被广泛接受。在激烈的竞争中金属屋面系统正在向着更大跨度、更加密实以及更加耐久的方向发展。
参考文献：
[1]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2011）；
[2]《压型金属板设计施工规范》YBJ216；
[3]《屋面工程技术规范》（GB50345-2012）；
作者简介：
陈培基，1982年2月出生，工程师，2006年毕业于沈阳工业大学，学士学位。
