大面积双曲金属屋面系统施工技术
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摘要：广州亚运馆是一座多功能的综合性体育建筑，由体操馆、台球馆、壁球馆、亚运历史展览馆等组成，是2010年广州第16届亚洲运动会的主要场馆之一。该建筑屋面造型独特，面积大，空间跨度大，是较典型的三维曲面。本文从施工安装方面介绍了完成复杂双曲直立锁边屋面系统的相关技术与经验。
1.项目概况
广州亚运馆位于广州市番禺区广州新城，所在地区属南亚热带海洋性气候，气候温和，雨量充沛，日照充足。建设用地北临风景优美的亚运城莲花湖，与运动员村、升旗广场隔水相望，是进入亚运城的门户地区。本工程包括体操馆、台球馆、壁球馆及亚运历史博物馆。屋面为连续三维曲面，覆盖整个建筑并延续至地面，造型异常复杂。金属屋面采用Kalzip®直立锁边屋面系统。
2.工程特点
2.1 本工程工程量大，结构造型复杂，工期短。且屋面为双曲面造型，层次较多，檐口造型多变，空间定位难度较大，对测量精度的要求相当严格。
2.2作为万众瞩目的亚运工程，对材料的质量、现场管理的质量以及现场安装的质量要求都非常高。并且现场分包单位众多，交叉作业多，互相配合的工作较多，组织协调与施工安装难度都很大。
2.3屋面板长、材料种类繁多，垂直运输难度大。本项目屋面板最长超过75米（位于体操馆部分），并且安装高度达到33.8米，檐口高度达到23米以上，需要使用大量脚手架作为操作平台以及大量施工机械设备的配合施工。加上工期较紧，大量的夜间施工以及交叉作业，无疑增加很多安全隐患，要求有高质量的安全管理措施。
3．施工工艺
3.1施工流程
檩托、檩条安装（边测量边安装）---底板铺设---衬檩(含支座)安装---岩棉板安装---三元乙丙铺设---固定座安装---Kalzip®面板安装---装饰板龙骨放线---龙骨安装---装饰面板安装---保洁。
3.2主要工序施工技术要点
在施工正式开始前，进行施工作业面的准备工作，主要包括施工操作平台，上料平台，高空作业面安全网满铺，垂直马道搭设等工作，这里不再赘述。
3.2.1檩托板安装
本工程檩托板支撑点接近6000个，檩条与钢结构通过檩托板采用螺栓连接。檩条安装施工前，采用全站仪将支撑点理论三维坐标值测放在钢结构上，并现场测量钢结构上表面支撑点三维坐标，换算后与理论标高复核，从而确定檩托及檩条端部高度。根据理论标高值，现场调节檩托和檩条高度。
安装时，螺母位于连接板内侧，平垫片及弹簧垫不能漏装；连接板翼缘方向位于外侧，不能装反；螺栓先进行初拧，待主檩安装调整完毕后进行终拧。檩托板安装时,要根据测量的三维坐标值进行临时固定,需要加高的檩托板要根据测量值加高，以保证屋面曲线顺滑。
3.2.2檩条安装
第一根主檩就位时依设计图纸控制好其安装尺寸，为了保证纵向檩条安装完毕后其伸缩性能，两檩条连接部位要留有2cm的间隙；在保证了各安装精度后，进行临时固定，在屋面环向天沟以下部位的檩条安装完毕后，目测其整条轴线的弧度是否平滑、顺畅；如满足设计要求再进行连接板焊接最终固定。
主檩连接板安装完成后，检查焊缝是否均匀饱满，然后按设计要求用富锌漆对焊缝进行防腐处理。
3.2.3钢底板安装
檩条安装完毕,进行钢底板的安装。钢底板以屋面天沟为界安装起点,按照天沟以上屋面安装排版，采用上搭下搭接法安装,确保屋面层层能防水。钢底板就位后,在四角分别用自攻自钻螺钉与檩条进行固定。
钢底板纵向搭接为上搭下,搭接长度≥60mm;钢底板横向两边反边对接处要位于主檩的纵向中线位置。钢底板吊装采用专用吊装布带进行吊装，屋面临时堆放时用垫木垫实，用包装带捆扎牢固，随用随包装，防止大风刮飞。
图5钢底板及衬檩支撑安装
3.2.4保温棉安装
本工程体操馆屋面所用保温棉为75mm厚保温岩棉，成包包装易于吊装，为方便安装，均用干塔吊吊运完成。
保温棉在堆放时应该垫高，防止受潮，并用要注意防雨，最好放在室内，以确保其保温能力不受破坏。铺棉时应该将保温岩棉直接铺在钢平板上，为达到优良的保温效果，保温棉应完全覆盖底板，两块棉之间不能有间隙，相邻两块棉的接口密实。铺保温棉时，应注意收听天气预报，作好充分防雨准备，当天铺的保温棉，必须当天安装完面板。
图6保温棉及卷材的铺设
3.2.5屋面板固定座放线、安装（关键工序）
固定座即防水屋面系统的支撑件。固定座是将屋面风载传递到次檩的受力配件，它的安装质量直接影响到屋面板的抗风性能；固定座的安装误差还会影响到屋面板的纵向自由伸缩，因此，将固定座安装作为本工程的关键工序。步骤如下：
A.放线:
本工程部分面板为直形板，按照先大区后小区划分的原则进行分区放线。首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。在每一分区内固定座放线时，为了便于施工，可先在屋面弹出一条基准线，作为面板固定座安装的纵向控制线。第一列固定座位置要多次复核，以后的固定座位置用特殊标尺确定，对于屋面板为扇形板的部分，具体方法如下：量出需安装扇形板的大小头宽度，测放出两端头固定座的位置，以两固定座线为标准用钢丝拉通线，将此线测放在钢底板上，此线则为扇形板的另一板边线，中间临时固定几个固定座，进行扇形板的预装，如果预装时固定座的位置，两列固定座间的宽度，固定座的倾斜方向均满足安装精度，则补齐余下的固定座，其余列固定座放线依此类推。固定座的数量多少决定着板的抗风能力，所以固定座沿板长方向的排数严格按图纸设计。固定座控制方法如下图：
B.安装固定座:
钻好孔后，用电动螺丝枪打不锈钢螺丝，要求不锈钢螺丝松紧适度，不出现歪斜。安装固定座时，其下面的隔热垫必须同时安装，每钻完一个螺丝孔，立即打一颗螺丝。本工程中每个固定座需要对称打两颗不锈钢螺丝。
C.复查固定座位置:
用目测的方法检查每一列固定座是否在一条直线上，如发现有较大偏差的固定座，在屋面板安装前一定要纠正，直至满足板材安装的要求。固定座如出现较大偏差，板安装咬边后，会影响屋面板的自由伸缩，严重时板肋将在温度反复作用下磨穿。
3.2.6 Kalzip屋面板安装
a.Kalzip屋面板安装:
防水屋面板采取大肋扣小肋，故安装顺序从屋面短轴向长轴方向分布排布，安装时施工人员将板抬到安位置（所有的板均根据复核的固定座尺寸进行加工），安装时先对板端控制线，然后将搭接边用力压入前一块板的搭接边。检查搭接边是否能够紧密接合，如不能应找出问题，及早处理。
b.咬边:
面板位置调整大小勒咬合后，然后进行电动咬边。要求咬过的边连续、平整，不能出现扭曲和裂口。在咬边机前进的过程中，其前方1m范围内必须用力使搭接边接合紧密。对本工程而言，咬边的质量关键在于在咬边过程中是否用强力使搭接边紧密接合。当天就位的面板必须完成咬边，保证夜晚来风时板不会被吹坏或刮走。 在防水板锁边过程中，由于光滑的防水板无法着力，天沟外侧弧段必须用粗实的尼龙和软梯进行防滑安保措施。
图7 Kalzip屋面板安装照片
3.2.7泛水板的焊接
焊接前，先将咬完边的板肋切成约45度斜角，然后用大力钳将其夹扁，使其咬合在一起，当缝隙不超过2mm时进行焊接。
焊缝外观：焊波均匀、焊缝光滑流畅、焊缝宽度适宜、无焊瘤、无咬边；焊缝内在质量：无夹渣、无裂纹、无气孔。
3.2.8不锈钢面板装饰层施工
屋面装饰板施工前,先根据纵向基准控制线,由屋顶向檐口测放龙骨位置线,将标准板集中在大屋面,异形板集中在檐口区域。
（1）屋面装饰板龙骨安装
根据测量放线的控制点位，将支撑扣夹安装环向控制线进行安装，以便龙骨的定位安装。按照设计要求，在屋面伸缩缝部位龙骨的安装采用径向可伸缩扣夹和连接件。确保面板安装后屋面板的伸缩自如。龙骨安装时，与支撑扣夹螺栓连接紧固必须将螺栓拧紧，确保连接可靠。
（2）屋面装饰板安装
屋面装饰板安装按照面板排版分布编号进行安装。安装顺序：以天沟为界，天沟以上部分从天沟边缘环向圈向屋面顶部顺序安装；天沟以下部分从弧形檐口板先安装，再进行天沟边环向板的安装，然后进行侧面、檐口以下部分环向带的安装。侧面、檐口的装饰板由下向上进行安装，这样便于外脚手架的拆除。
4．小 结
广州亚运馆的施工，为同类型的工程提供了宝贵的可以借鉴的经验。从工艺方面来讲，该金属屋面施工完成后，整体防水性能较好，金属屋面系统没有出现漏水现象。从施工组织角度来讲，广州亚运馆用不到十个月的时间完成了较大的工作量。这些都是值得借鉴的经验。但也有许多不足之处，比如，对有些建筑材料的选择及细部处理方面都有值得商榷的地方，这也许就是工程项目本身的性质所决定的吧。
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