延安新区体育场聚碳酸酯波纹板屋面施工工艺

2022-09-01母鉴楠

山西建筑 2022年18期

母鉴楠，张锋

(中冶(上海)钢结构科技有限公司，上海 201908)

1 工程概况

延安新区全民健身运动中心体育场(如图1所示)采光屋面，南北跨度213 m，东西跨度为20 m，整个采光屋面为双曲屋面。采光屋面总量为6 041 m2，东西方向为屋面排水方向，采光屋面与铝镁锰屋面为搭接形式，不设置分隔天沟。采光屋面使用聚碳酸酯波纹板，只设置横向主檩条，间距为2.3 m，增加了采光面积，有助于节能减排，是绿色施工的重要部分。

2 聚碳酸酯波纹板主要工艺

2.1 聚碳酸酯波纹板的选材与选型

本项目要求聚碳酸酯板整体造型美观，保证结构安全的情况下尽可能增加采光面积，减少檩条布置，形成开阔的采光视野。日常维护、保养、清理方便。

2.1.1 聚碳酸酯中空板

1)特点：聚碳酸酯中空板(见图2)，板面中空厚度30 mm，板面厚度方向分为5层，每层中空厚度为6 mm，通过型材进行固定。

2)优点：隔音效果较好，中空层数量越多，隔音效果越好；隔热效果好，多层中空板隔热性能优异；板面通过型材进行固定，无需在板面进行打钉、打胶。

3)缺点：单层板面厚度较薄，容易破坏和刺穿；板面四周用防水密封胶带进行封堵，时间较长后，中空内部会进入灰尘，影响观感质量；中空板需要沿板长度和宽度两个方向布置主次檩条，次檩间距1 050 mm，有次檩条的存在对观感有影响；无法加工成双曲板，无法满足双曲屋面造型。

4)结论：中空板不适合此屋面的施工。

2.1.2 聚碳酸酯U型实心平板

1)特点：聚碳酸酯U型实心平板(见图3)，板面厚度8 mm，U型翻边高度16 mm，波形间距1 050 mm，通过型材进行固定。

2)优点：两边起肋，板材强度较高；通过型材进行固定，板面无需打钉、打胶；板材在型材内可以沿型材长度方向自由伸缩；板材可以通过热弯的形式来满足双曲屋面造型。

3)缺点：需要沿板长度和宽度两个方向布置主次檩条，长度方向间距不大于2.0 m，宽度方向间距不大于1.05 m，次檩条数量较多，对观感影响较大；屋面坡度较大位置，单靠铝型材内部的防水胶条进行防水，容易出现漏水现象；板长接长位置需要设置沿板宽方向的铝型材，时间长容易积灰，很难清理，影响观感；板材较重，施工过程搬运、安装需要投入更多的成本。

4)结论：U型实心平板不适合此屋面的施工。

2.1.3 聚碳酸酯波纹板

1)特点：聚碳酸酯波纹板(见图4)，板面厚度3 mm，板面高度96 mm，宽度966 mm。

2)优点：波纹板只需要在板宽度方向设置主檩条，间距不大于2.3 m，没有沿板长方向檩条，节约成本的同时，观感更加美观；波纹板可以通过折弯来适应板长的弯弧，板宽方向波纹的造型能适应板宽方向的弯弧；板面顺水搭接，能起到很好的防水效果；板面通过滑移支座，能适应板面受温度变化产生的位移和变形；板材重量相对U型板较轻，人工搬运安装即可，节约施工成本；由于板材自身材质环保无污染，使用年限长，透光率好，利用自然光即可满足室内照明需求。

3)缺点：无法加工成扇形板，调整扇形造型时需要使用平板来进行调整。

4)结论：针对本项目体育场造型及受力特点，选用3 mm厚聚碳酸酯板波纹板，板型为高波实心聚碳酸酯波纹板。

聚碳酸酯波纹板是一种可以循环利用的工程塑料制造成型的新型材料，具有透光性强、抗冲击性好、耐候性好、防结露、阻燃隔热、隔声降噪效果好及良好的加工性能。聚碳酸酯波纹板表面经过防紫外线工艺处理后，具有较好的抗老化性能。

聚碳酸酯波纹板通过板面互相搭接，提高了整体的防水能力和抗风性能。由于板面自身刚度较大，只需要在板面宽度方向设置主檩条，无需在长度方向设置次檩条，且主檩条布置间距较大，主檩条间距为2.3 m，整体造型美观；构造方面采用滑移支座系统，阳光板整体可以在板长方向自由滑动，有效地解决了温度应力的问题(见图5)。

聚碳酸酯波纹板沿南北方向波纹的造型能适应屋面曲面造型，东西轴向曲面较小，本项目屋面弯曲半径约为197 m，可以自然弯折成型。

聚碳酸酯波纹板板肋高96 mm，波峰宽62 mm，厚3 mm，整体有限宽度966 mm(见图6)，长度可以根据实际尺寸进行定制。

2.2 聚碳酸酯波纹板技术指标

1)透光性：聚碳酸酯波纹板透光率最高可达90%(透明板)，可与玻璃相媲美。2)抗撞击：撞击强度是普通玻璃的250倍～300倍，是同等厚度亚克力式板材的30倍，是钢化玻璃的2倍～20倍。3)防紫外线：板材表面做UV涂层处理，在太阳光下暴晒不会产生变黄、透光性不佳等现象，做抗冷处理，可起到隔热作用，防止板材表面雾化。4)重量轻：重度仅为同等厚度玻璃的50%，节省装运、施工的成本。5)阻燃：聚碳酸酯材料燃烧等级为难燃B1级，材料燃点580 ℃，离火自熄，燃烧过程中不会产生有毒气体，不会助长火势。6)可弯曲性：可采用冷弯的方式，安装成拱形和半圆形等。折弯角度较大时可在加工过程中进行热弯处理；最小弯曲半径为板材自身厚度的175倍。7)隔音性：比同等厚度的玻璃隔音性更好。8)节能性：隔热效果比同等厚度玻璃高7%～25%，从而使热量损失降低，属环保材料。9)温度适应性：在-40 ℃时不发生冷脆，在120 ℃时不发生软化，在恶劣的环境中材料自身性能无明显变化。10)耐候性：在-40 ℃～120 ℃范围保持各项物理指标稳定，耐久耐老化。

2.3 聚碳酸酯波纹板的加工与运输

聚碳酸酯波纹板采用在加工厂加工成型的方式，根据排版图长度，结合现场实测长度进行聚碳酸酯波纹板的加工，成型机可以生产出长度不同的聚碳酸酯波纹板。

聚碳酸酯波纹板采用互相搭接的方式进行安装，对板材加工精度要求较高，加工厂内采用先进的数字化加工机械，以较高的加工精度来生产聚碳酸酯波纹板。成型机调试周期预计1 d～3 d，机器正常运转后24 h作业，每日产能约1 000 m2。聚碳酸酯波纹板挤压成型后，无法再进行覆膜保护，聚碳酸酯波纹板成捆堆放，外面附上包装，进行防护，在运输及吊装过程中采用泡沫护角护边进行成品保护，防止包装破损后损伤板面。

本项目体育场最长聚碳酸酯波纹板长度约为20 m，受限于加工车间的区域范围限制和运输车辆的长度限制，将通长板改为两段，以长度方向搭接的形式进行加工。本项目聚碳酸酯波纹板加工长度最长约为11 m，采用吊装架吊装到屋面，人工搬运至指定安装位置进行安装。

2.4 聚碳酸酯波纹板的安装

聚碳酸酯波纹板通过专用的滑动支座与屋面檩条固定，保障其稳定性，聚碳酸酯波纹板安装在滑动支座后，利用V型卡件将聚碳酸酯波纹板固定在滑动支座上，将聚碳酸酯波纹板形成一个整体，起到防水、抗风作用。V型卡件和滑移支座示意图见图7。

滑移支座采用3.0 mm厚不锈钢弯折而成，滑移支座分为中间的C型支座和两侧的L型支座，L型支座开长圆孔，为板长度方向提供两个方向各35 mm的滑移空间，C型支座开圆孔。L型支座和C型支座组装成滑移支座，使用M6不锈钢螺栓进行连接。滑移支座使用四颗ST5.5×25自攻钉进行固定；V型卡座采用3.0 mm厚铝型材进行加工，顶部已经预开孔，底部满贴丁基胶带。聚碳酸酯波纹板放置在滑移支座上部，在对应滑移支座上部波纹板位置安装V型卡件，使用ST5.5×25不锈钢自攻钉进行固定(见图8)。

2.5 聚碳酸酯波纹板温度变化影响处理

聚碳酸酯波纹板通过滑动支座(如图9所示)以点的形式进行支撑，减少接触2.59×面积，同时滑动支座自身具有滑动性，可以沿着板长方向进行滑动，抵消因温度变化导致聚碳酸酯波纹板沿板长方向产生的伸缩。聚碳酸酯波纹板由于波纹的存在，可在板宽方向产生一定的伸缩，来抵消因温度变化导致板宽方向的变形。

现场聚碳酸酯波纹板长度最长为10.7 m，板材线性膨胀系数为3.59×10-5m/(m·℃)，屋面年温度变化值为80 ℃，聚碳酸酯板承受温度伸缩范围为30.7 mm，滑移支座可以提供70 mm的伸缩范围，满足温度变化下聚碳酸酯板沿板长度方向的伸缩。在温度变化下整个聚碳酸酯波纹板系统可通过滑动支座自由滑动、伸缩，避免了由于温度变化聚碳酸酯波纹板伸缩引起的错位，导致聚碳酸酯波纹板破损发生漏水现象。

2.6 聚碳酸酯波纹板收边处理

2.6.1 板长方向搭接处理

波纹板板长最长约为20 m，考虑到运输困难和现场实际道路情况，波纹板分成两段进行安装，以中间檩条为分界线(见图10)，波纹板在屋面檩条处顺水搭接，搭接长度为200 mm(见图11)。

2.6.2 与屋面板搭接位置处理

聚碳酸酯波纹板和屋面板分别属于不同的屋面构造系统，受温度变化产生的变形和位移不同步，将两个屋面系统采用搭接的方式进行分开(见图12)，各自在温度下进行伸缩。聚碳酸酯波形板下口波纹位置使用50 mm厚的PVC堵头进行封堵，屋面板上端头与聚碳酸酯波纹板底部檩条顶部之间设置铝镁锰收边。波纹板上雨水顺着板面流动到屋面板后进入天沟，进行有组织排水[1]。

2.6.3 开洞位置处理

钢结构斜梁在聚碳酸酯波纹板板面斜向穿洞，破坏聚碳酸酯波纹板的整体性，降低板面的刚度，利用钢板在钢结构斜柱上设置聚碳酸酯波纹板的受力点，聚碳酸酯波纹板与钢板通过自攻钉进行固定，在开洞位置使用单面带铝箔丁基胶带将板材与斜梁的缝隙进行封堵，再在聚碳酸酯波纹板表面利用柔性防水将开洞位置聚碳酸酯波纹板和斜柱形成一个整体，进行防水(见图13)。考虑到管直径较大，穿透波纹板三个波纹，其中中间波纹位置的雨水无法排出，利用波纹板平板在波纹板槽内设置导水槽，将板槽内的雨水引走，顺着其他板面流走，防止积水。

2.6.4 轴线位置板缝处理

聚碳酸酯波纹板区域，整体造型为扇形，聚碳酸酯波纹板内檐口长度比外檐口长度短，为保证聚碳酸酯波纹板区域整体造型，将聚碳酸酯波纹板在轴线位置进行调整方向，对聚碳酸酯波纹板进行斜切，轴线两侧聚碳酸酯波纹板方向不一致，存在接缝。在两张聚碳酸酯波纹板接缝上部安装聚碳酸酯平板，聚碳酸酯板搭接位置采用，平板宽度方向两侧超过波纹板板面宽度30 mm，使用透明的密封胶进行防水处理(见图14)。

2.6.5 山墙位置处理

聚碳酸酯波纹板在山墙位置，采用铝镁锰板做成收边固定板与聚碳酸酯波纹板进行搭接，另一端固定在山墙天沟内部，减少波纹板侧面迎风面积，防止雨水进入内部(见图15)。

2.7 聚碳酸酯波纹板施工流程

施工工艺流程：测量放线→安装滑动支座→滑动支座复测→安装聚碳酸酯波纹板→安装V型扣件→收边处理。

1)测量放线。首先根据施工图纸的尺寸要求，用全站仪测定聚碳酸酯波纹板系统檩条的安装框架作基准线。基准线确定后，就可以利用基准线用钢尺配合墨线划分出聚碳酸酯波纹板系统滑移支座的各个分隔线，在放分隔线时，必须与主体结构的实测数据相结合，消化主体结构的误差。滑移支座的数量多少，决定着聚碳酸酯波纹板的抗风性能。所以，滑移支座应沿板长度方向排列，严格按图施工，不得漏装、少装。

2)安装滑移支座。滑移支座固定于聚碳酸酯波纹板主檩条上(见图16)，安装时应设置控制线，必须保证滑移支座顺直。滑移支座在檩条上通过自攻钉固定，每个支座4颗自攻钉。滑移支座在檩条宽度方向上居中布置，滑移支座固定时，螺栓居中，保证支座可以在阳光板长度方向上前后滑动。滑移支座安装后须全面检查，固定点是否牢靠稳固，有无遗漏。

3)滑移支座复测。先目测检查每一列滑移支座是否在一条直线上。滑移支座如出现较大偏差时，聚碳酸酯波纹板安装后，会影响聚碳酸酯波纹板的自由伸缩，严重时板面将在温度作用下被拉开孔洞。发现有较大的偏差时，应对偏差的滑移支座进行调整，直至满足安装要求。

4)安装聚碳酸酯波纹板。本工程聚碳酸酯波纹板以每一个区域为一个施工单元，采用搭接方式进行安装，先将下部的聚碳酸酯波纹板搬运到指定位置，放置在滑移支座上，检查波纹板上端和下端伸出长度是否满足图纸要求，本项目聚碳酸酯波纹板搭接位置搭接长度200 mm，对于长度较长位置进行切除，保证搭接长度整体统一，提升观感效果。聚碳酸酯波纹板上部用V型卡件进行固定，通过自攻钉将V型卡件、波纹板和滑移支座固定在一起。其中V型卡件与聚碳酸酯波纹板接触位置粘贴丁基胶带进行防水；V型卡件上安装两颗自攻钉，斜对角固定，自攻螺丝拧紧时用力要均匀，安装完成必须全面检查各个连接点是否牢靠，有无遗漏[2-3]。该区域下部聚碳酸酯波纹板安装完成后，进行上部聚碳酸酯波纹板的安装(见图17)。聚碳酸酯波纹板接口的搭接方向符合设计要求，应顺水流方向。聚碳酸酯波纹板安装完成后，需对上下端口处的板边修整，以保证聚碳酸酯波纹板边缘整齐、美观，搭接位置搭接宽度一致。体育场施工设计图的要求：上下檐口为弧线，修剪檐口处波纹板时，根据边缘轮廓线在聚碳酸酯波纹板上弹出切割线，利用手持切割机进行切割。

5)安装聚碳酸酯平板。聚碳酸酯平板主要安装在板材方向改变位置，用来连接两个区域的聚碳酸酯波纹板，聚碳酸酯平板覆盖两侧聚碳酸酯波纹板至少各一个完整的波形，聚碳酸酯波纹板和聚碳酸酯平板接缝位置打暗胶进行防水处理，聚碳酸酯平板位置仍使用滑移支座进行固定(见图18)。

6)收边处理。聚碳酸酯波纹板板端头、山墙等位置的细部节点处理：端头位置收边板及时安装(见图19)，防止在端头位置因收边安装未完成导致屋面漏水，收边安装完成后，对收边位置进行淋水，检查收边安装效果；钢结构斜管穿洞位置防水重点处理，是防水薄弱点，通过丁基胶带、柔性防水进行双重密封，处理完成后，对该位置进行淋水检查，检查防水密封效果。泛水板、封檐板固定牢靠、严密，棱角顺直，观感良好。山墙位置是防风薄弱点，收边和边部波纹板同步安装，收边深入天沟位置与天沟龙骨进行固定。收边处理尽快完成，防止遇强风天气发生屋面掀起事故。

7)注意事项。安装过程中人员尽量不要站在檩条间的聚碳酸酯波纹板上部，可以在檩条间搭设架子或者平台，人员在上面进行施工。板材自身重量较小，堆放和安装过程中应临时固定，防止被风掀掉。聚碳酸酯波纹板在开洞位置进行切割使用有齿锯，尽量不要使用无齿锯，避免切割产生高温，融化板材；板材在切割位置失去强度，严禁人员踩踏。聚碳酸酯波纹板表面无法覆膜，在运输、搬运、吊装、安装过程中注意成品保护，避免表面出现划痕或污染[4]。

2.8 清洗与维护

1)严禁打磨板材，用干硬布或者硬刷子摩擦表面也是不允许的。2)严禁使用强碱、丁基溶剂、异丙醇溶液来清洗。3)小范围清洗。先用温水漂洗，然后用中性肥皂水或洗涤剂擦拭，后续用温水、软布或海绵清理，再用冷水冲洗，用软布擦干，防止水波纹。4)大范围的清洁。用高压水枪冲洗表面，水源为自来水或者饮用水水源。5)当板面出现油脂、未干油漆、胶带痕迹等情况时可用酒精擦洗，再用清水冲洗。