大型场馆铝镁锰直立锁边金属屋面施工技术及质量控制

邓开文

（中铁二十四局集团上海铁建工程有限公司，上海 200040）

1 工程概况

莎车县城南教学园区体育中心项目为上海市第八批对口援疆“交钥匙”标志性工程，位于新疆维吾尔自治区莎车县城南新区，喀和公路以南、浦莎大道以西、利民西路以北、明德北路以东。项目规划用地66000m2，主要包括体育馆、体育休闲广场及体育健身公园。体育馆位于基地中心偏北，由可容纳3700名观众的体育馆主体建筑和4个室外楼梯构成，总建筑面积16900m2，体育馆纵向长度达115m，横向宽度达93m，高度约24m，主体采用三层（局部四层）框架结构，屋盖采用管桁架结构，屋面采用1.0mm厚铝镁锰直立锁边系统，100mm厚保温岩棉，装饰层采用2.5mm厚铝单板。项目建成后可承担新疆喀什地区性比赛，同时可满足日常训练与群众健身活动等需求，是一座现代化多功能综合性体育馆。根据本工程屋面系统建筑结构特点，以环形天沟为界，天沟内侧为铝镁锰直立锁边屋面板（直板区），天沟外侧到立面为铝镁锰直立锁边屋面板（扇形弯弧区），立面金属幕墙部分为铝镁锰压型板区（U820压型板）。本项目施工质量管控中，金属屋面施工为整个项目质量控制的一大难点。下面就金属屋面的特点、施工技术和质量控制展开进一步阐述。

2 直立锁边金属屋面特点

2.1 水密性强

屋面采用直立锁边方式连接，板块吻合紧密，直肋较高，整体屋面无明露螺钉，无需靠化学嵌缝胶密封防水，可有效避免雨水漫过连接缝渗入板块的问题，同时，避免胶体老化带来漏水问题，因而，水密性较好、较强。

2.2 有效解决金属膨胀问题

直立锁边金属屋面，通过在屋面支撑结构钢檩条至屋面板之间增加连接转换层，有效避免金属板直接固定在檩条上因温度变形带来的膨胀问题。采用直立锁边，中间设置转换层，板块与T型支座扣件相扣，扣件与纵向金属屋面板块同步位移，有效解决因热胀冷缩所产生的板块应力。

2.3 构造可靠

金属屋面系统主要由支撑系统、填充层、转换层、屋面层组成，檩条、檩托、镀锌钢板组成支撑系统，吸音棉、保温棉等组成填充层、次檩条、T型码组成转换层，屋面金属板、天沟构造组成屋面层，支撑层与主体钢构连接、转换层与支撑层连接、屋面层与支撑层连接，通过各层不断转换，有效解决荷载传递和构造附着的问题，确保和实现构造的有效可靠。

本项目除上述金属屋面共性外，主要个性特点为：

（1）设计造型复杂、施工难度大：本项目场馆屋面采用为椭球形设计，屋面径向由5个巴旦木花瓣分形状屋面成五部分，环向由中心采光、屋面内天沟分成2部分，造型复杂优美、对施工板块下料、安装、精度控制提高了要求，具有较大施工难度。

（2）体量大、工期短、要求高：本馆单体屋面展开达13500m2，屋面安装工期62d，该项目为当地标志性工程，各方关注度高，施工质量要求高。

（3）地处边陲、施工环境劣：本项目地处新疆莎车县，远离内地，各种资源、地理气候给施工带来较大不利影响，特别是早晚温差、全天平均温度，对金属屋面施工带来较大挑战。

3 金属屋面施工技术

3.1 安装工艺

根据设计及施工要求，金属屋面安装工艺流程为：

檩托安装→檩条安装→压型底板安装→衬檩安装→隔声层铺设→T码安装→保温层铺设→防水层安装→金属板安装→天沟收边

3.2 支撑骨架安装

本项目屋面骨架由屋面檩托、方通檩条、压型底板及几字衬檩等组成，整个屋面面系统均是在钢结构屋架上进行，属于悬空施工，这就给施工带来很大的难度，施工时，搭设高空水平人行通道。针对本项目为椭球形设计，施工时，檩托安装精度的控制是整个屋面安装效果的关键。为此，屋面安装施工前，设计要求，通过建模布设檩托位置，测出每个檩托所在支撑高度，施工中，精确布点，控制好檩托安装高度，过程中，对个别檩托支撑玄杆有出入的进行檩托调整。

3.3 金属T型码安装

屋面系统铝合金T型固定支座，是传递屋面荷载的受力配件，安装前，应根据设计位置进行放线，采用高强自攻丝将T码固定在檩条设计的位置，确保T码安装准确。T码安装关键是要保证直线度，否则会限制金属板纵向的自由伸缩，导致金属板凸起受损。

3.4 金属面板加工

本工程直立锁边屋面板采用1.0mm厚AA3004H46铝镁锰板材，板宽为400mm，直立肋高65mm，采用直立锁边方式。根据设计要求，屋面板的加工包括直板和弧形板两种。板材加工前先按设计要求调整工作参数，包括立边高度、板材宽度等。本工程屋面造型复杂，为不规则的双曲面，每次下料不宜过多，做到随下料、随安装、随观测，当累积误差较大时应及时调整下料尺寸，确保面板安装精准。

3.5 金属板安装

金属板安装主要包括板位测设、金属板就位、金属板锁边。

（1）板位测设：T码安装合格后，金属板就位前，需对板位进行测设，放出面板端定位线，以面板板伸入天沟设计值长度为控制线，进行剪裁。

（2）金属板就位：屋面板的安装主要根据作业范围、条件进行施工组织。本工程安装时，以屋面内天沟和花瓣为界限组织分区流水施工。安装时，将板安放到测设位置，将小肋边依次压进T码，然后使下一块板大肋扣在小肋上，听到“咔”声说明大肋己卡住小肋，再用手动锁边夹间断进行固定锁边，防止大风刮开已装好的板。

（3）金属板锁边：锁边前，先检查金属屋面板大肋与小肋卡扣情况，确认肋边紧密接合，再进行锁边。锁边操作过程中，需确保锁边边连续、平接，不能出现扭曲。

4 金属屋面板质量控制

针对金属屋面特点和施工技术，本项目在金属屋面质量控制方面，主要对以下几个方面进行控制。

4.1 施工排版设计控制

本金属屋面采用双曲面椭球屋面设计，以当地巴旦木花瓣图形设计元素，把屋面分成六个区，使得整个屋面飘逸灵动，但为施工安装增添难度。因此，安装板排版设计是屋面板安装质量得以实现的关键。施工前，项目通过图形建模，确立屋面分区，板块位置，板块形状、板块长度，并充分考虑材料在不同温度下的使用情况，通过细致准确的计算，确定屋面板的伸缩量，确保屋面分段、天沟收边等处得到合理构造。

4.2 严格规范施工作业

屋面板为现场成型，长度长，搬运时，应避免扭曲变形，导致安装精度降低和造成后续施工不良影响。作业时，要求锁边连续、平整，禁止出现扭曲和裂口。铝合金T型支座安装时，应严格控制支座水平位置、倾斜角度及相对高差。施工过程中，尽可能的减少对面板反复踩踏，避免使其受损变形，影响其咬合力，减少安装质量潜在风险。

4.3 合理的施工安装

（1）把好材料的源头关：材料进场后，施工单位应组织自检，并报监理单位抽检，根据设计施工图的要求，对面板、支座等材料的规格尺寸及出厂合格证、检验报告、质保书等质量证明资料进行检查，确保资料齐全、质量可靠。

（2）支架安装：安装前，应对主体结构进行施测。测量控制过程中，关键是要做好檩托位置与高度控制测量、做好金属T型码位置与直线度、垂直度、相邻支座位置差测量。支座安装时，需控制好竖向方向的倾斜度，避免面板在长期的高差作用下，产生板肋受损、摩裂，导致漏水。

（3）面板安装：面板安装的质量控制重点在于铺设的整体性、连续性。施工时，应注意分区之间的对接，分区内各板块的平顺，板块咬边应紧密且连续、平整，确保板块放线、就位、咬边、修剪、折边和打胶工作的施工质量。

（4）泛水安装：泛水的施工应严格按设计节点进行施工。施工前，对泛水搭接处进行清理，施工过程中，严格按照设计搭接长度、搭接方式进行构造施工，确保质量可靠。

4.4 注重日常维修与养护

随着时间的推移，自然环境的影响会对金属板的防水效果会产生一定影响，但有效的维修保养会加强防水效果，减慢质量下降速度。日常维护时，主要对屋面板进行清洗、排查天沟、檐口、分区处质量情况。对天沟内部进行打扫时，避免垃圾、落叶等杂物堵住水口，导致屋面发生渗漏。当板面出现较大程度积破损时，应更换新面板。更换时，先在面板上划出待更换的范围，利用无齿锯将其切开，用螺丝刀将咬合边撬开，利用手动铁皮剪，将咬合边的30mm部分剪掉；重新制作新板填入，并进行平整；在支架处使新板块得以咬合；在两端相距50mm的位置以交错的形式打孔，并向内部填充硅胶，1h后硅胶初干，此时打铆钉，并在钉头与新板周围打入硅胶，最后将金属碎屑与破旧板清除即可。

5 结束语

目前，我国施工建设中，直立锁边金属屋面系统因其适用性强，具有较强的防水性、抗风性、耐久性及防火性，在大跨度空间结构中的屋面得到广泛的应用，在高速铁路站房和场馆建设中都得以实践。