劉文祿

（中鐵十六局集團(tuán)置業(yè)投資有限公司，江西南昌330013）

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及城市建設(shè)的發(fā)展，以及人民生活水平的不斷提高，大型場(chǎng)館等公共建筑不斷涌現(xiàn)。在大型公共建筑中，雙曲面空間結(jié)構(gòu)屋面是應(yīng)用比較廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。由于母座數(shù)量及T碼數(shù)量多，在加工安裝時(shí)定位坐標(biāo)較多，給質(zhì)量、工期及觀感帶來很多不利影響。

1 工程概況

某文化體育會(huì)展中心項(xiàng)目總占地面積約163畝，總建筑面積約50 000㎡，主要包括藝術(shù)樓、體育館、游泳館、展示館、體育場(chǎng)和1個(gè)連廊，如圖1所示?；炷林黧w均為框架結(jié)構(gòu)，其中體育館上部屋面結(jié)構(gòu)主要為1.0mm厚直立鎖邊鋁鎂猛板與0.6mm厚壓型鍍鋁鋅穿孔鋼底板，結(jié)構(gòu)形式采用主次檁條支撐系統(tǒng)，為大跨度異形曲面結(jié)構(gòu)。屋面結(jié)構(gòu)分室內(nèi)金屬屋面系統(tǒng)、室外金屬屋面系統(tǒng)、檐口系統(tǒng)、天溝系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)及天窗系統(tǒng)。由于本工程跨度大，外觀新穎復(fù)雜，整個(gè)建筑外立面由不規(guī)則雙曲面構(gòu)成，頂部設(shè)置天窗，主次入口造型變化十分復(fù)雜，整個(gè)施工關(guān)鍵工序在于測(cè)量放線定位，擬采用先整體后局部、母座與T碼極坐標(biāo)定位、曲面頂板及雙曲面立面板弧度控制板定位的測(cè)量定位。

2 技術(shù)特點(diǎn)與適用范圍

異形雙曲面金屬屋面空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)具有以下特點(diǎn)：平面控制網(wǎng)按照“先整體后局部、高精度控制低精度”的原則進(jìn)行，因地制宜，綜合考慮前期及后期需求，合理布置平面控制網(wǎng)及高程控制網(wǎng)；母座數(shù)量多，定位量大，精度要求高，其關(guān)系到檁條及T碼的安裝，因此采用極坐標(biāo)方法進(jìn)行定位；T碼數(shù)量多，定位量大，精度要求高，采用極坐標(biāo)方法進(jìn)行定位，且需與壓型底板同步進(jìn)行，否則將導(dǎo)致誤差增大至難以控制曲面度；采用極坐標(biāo)方法進(jìn)行頂面與立面定位，在保證屋面曲面不變的情況下，在檁條線上移動(dòng)母座至鋼構(gòu)上固定，既能保證曲面質(zhì)量又能提高施工效率。

該技術(shù)適用于對(duì)所有設(shè)有雙曲面金屬屋面結(jié)構(gòu)的體育場(chǎng)館、大型客運(yùn)站、工業(yè)廠房等大型公共建筑的曲面鋁鎂猛板安裝施工。

3 工藝原理

大跨度異形桁架空間結(jié)構(gòu)的安裝，在開始安裝階段因未形成完整穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，需設(shè)置臨時(shí)固定設(shè)施或臨時(shí)支撐架，在形成一個(gè)穩(wěn)定體系單元以后，再順次擴(kuò)展安裝范圍。本工程采用分段吊裝桁架工藝，在分段節(jié)點(diǎn)處設(shè)置臨時(shí)支撐架固定，并在水平方向用第一榀邊桁架與框架柱預(yù)埋件及兩榀主桁架相連，吊第二榀桁架時(shí)與第一榀桁架相連，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和施工作業(yè)的安全性。

如果采用地面拼裝、整榀吊裝工藝，有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且速度快、效率高，但需配置更大型號(hào)的起重設(shè)備，成本相對(duì)較高；如果采用高空散拼工藝，高空作業(yè)量大、工期長(zhǎng)、支撐措施成本高；而采用“地面拼裝、分段吊裝、高空合攏”的鋼桁架安裝工藝，是質(zhì)量、工期、成本、安全性等各方面綜合最佳的施工工藝。

4 工藝流程及操作要點(diǎn)

工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程

4.1 檁條施工

檁托采用焊接在原鋼結(jié)構(gòu)上表面，由于本工程整體造型呈不規(guī)則曲線，為保證整體最終外觀曲率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，特別是為后期屋面板提供合格的承載面，鋼檁條的安裝一定要準(zhǔn)確。

4.2 底板施工安裝

本工程采用底板0.6mm厚壓型鋼底板，板型YX210－25-840，安裝于檁條下方。底板安裝完成面不得出現(xiàn)板面不平整、搭接錯(cuò)縫、搭接處不完整、板肋對(duì)接扭曲等現(xiàn)象。底板在現(xiàn)場(chǎng)壓制成型，在搬運(yùn)時(shí)一定要注意保護(hù)底板的外部涂層，防止漆面被刮花。

底板安裝采取從山墻邊線處開始，從一側(cè)向另一側(cè)展開施工或從中軸線向兩側(cè)展開施工。安裝時(shí)，以山墻檐口處骨架（屋面中軸線）為基準(zhǔn)線，以確定底板的安裝起始定位，以防止出現(xiàn)搭接錯(cuò)縫、板肋歪斜等現(xiàn)象。

具體安裝流程為：安裝準(zhǔn)備→安裝作業(yè)平臺(tái)設(shè)置→安裝前對(duì)鋼結(jié)構(gòu)及建筑標(biāo)高等進(jìn)行復(fù)測(cè)→屋面底板運(yùn)輸（運(yùn)至安裝作業(yè)面）→放基準(zhǔn)線→首塊板安裝→復(fù)核→后續(xù)屋面底板安裝→復(fù)核安裝精度→后續(xù)底板安裝→再次復(fù)核→后續(xù)底板安裝→安裝完成后的自檢、整修、報(bào)驗(yàn)。

底板安裝完后應(yīng)注意底板的成品保護(hù)，施工人員嚴(yán)禁直接踩踏底板，后序工序施工時(shí)要對(duì)底板采取保護(hù)措施。

4.3 隔汽膜鋪設(shè)安裝

本工程要求在壓型底板上方加設(shè)1道隔汽膜。施工順序及流程為：拆包檢查→上料→清理底板上雜物→鋪裝→邊角處理→裁切→清理。隔汽膜鋪設(shè)應(yīng)從檐口自下而上逐卷進(jìn)行，上卷邊緣應(yīng)重疊在下卷邊緣之上，每卷重疊搭接寬度不少于50mm。在坡屋面上應(yīng)垂直于順?biāo)畻l方向鋪設(shè)，不宜太緊或太松，以自然展開。

4.4 玻璃纖維保溫棉施工

保溫棉鋪設(shè)前先設(shè)計(jì)好鋪設(shè)方式，根據(jù)鋪設(shè)方式計(jì)算尺寸裁剪下料，裁剪邊緣直線誤差不大于5mm，拼接縫不大于2mm。鋪設(shè)時(shí)從屋面一側(cè)開始，依次向另一側(cè)進(jìn)行，相鄰2塊保溫棉的搭接縫應(yīng)錯(cuò)開，在端部和邊緣處應(yīng)確保鋪設(shè)飽滿密實(shí)，在坡度較大處用鐵絲固定，防止下滑。

施工的關(guān)鍵是防水，為防止保溫材料長(zhǎng)時(shí)間暴露，施工時(shí)必須嚴(yán)密組織、集中施工，盡量減少保溫材料暴露時(shí)間，同時(shí)準(zhǔn)備防雨苫布，施工完后及時(shí)將未覆蓋的保溫吸聲材料臨時(shí)覆蓋，以防夜間被雨淋濕。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)密關(guān)注當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r以避免雨天施工。

鋪設(shè)時(shí)注意必須鋪設(shè)嚴(yán)密，接縫處不得鏤空，縫隙不大于2mm，如坡度過大可采用搭接，防止形成冷橋。

保溫棉鋪設(shè)尤其要重點(diǎn)保證邊角部位的施工質(zhì)量，如屋面與天窗交口處、山墻邊、泛水外、邊緣立面封堵等部位，這些部位是施工中容易忽略的部位，而冷氣正是從這些部位侵入室內(nèi)影響整個(gè)屋面的保溫效果，因此是施工過程中的重點(diǎn)控制部位。

4.5 屋面板安裝時(shí)變形控制方法和措施

本工程屋面板長(zhǎng)度較長(zhǎng)，安裝過程各個(gè)環(huán)節(jié)易造成屋面板板面橫向扭曲，板肋凹陷變形等質(zhì)量問題。針對(duì)屋面板安裝的主要環(huán)節(jié)制定以下預(yù)防措施。

1）板材壓制環(huán)節(jié)板材現(xiàn)場(chǎng)壓制時(shí)，至少需要4個(gè)操作人員，1人在懸掛鋁卷處監(jiān)察，防止鋁卷拆卷時(shí)因吊掛架晃動(dòng)、移動(dòng)等造成鋁卷扭轉(zhuǎn)變形；操作臺(tái)處的人員需按照安裝設(shè)計(jì)尺寸嚴(yán)格控制壓制參數(shù)，根據(jù)板材壓制進(jìn)度，隨時(shí)調(diào)整；壓板機(jī)中間需要1人監(jiān)督壓板機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，避免由于壓板機(jī)機(jī)械故障造成屋面成型板的損壞；支托架處的操作人員需控制壓出屋面板順利在支托架上滾動(dòng)，及時(shí)調(diào)整支托架位置，根據(jù)屋面板長(zhǎng)度放置支托架數(shù)量。

2）現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸環(huán)節(jié)加強(qiáng)運(yùn)輸過程中的成品保護(hù)，根據(jù)板材長(zhǎng)度選擇合理的運(yùn)輸方式，防止運(yùn)輸過程中屋面板撓度過大、相互擠壓等現(xiàn)象出現(xiàn)。

3）屋面安裝環(huán)節(jié)屋面支座安裝是屋面板安裝前的關(guān)鍵工序，支座安裝質(zhì)量好壞直接影響屋面板安裝是否平整、順直。支座安裝時(shí)首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)跈_條上放出每個(gè)支座的安裝位置線，支座的安裝角度也需要用全站儀進(jìn)行定位，防止支座出現(xiàn)偏移、扭轉(zhuǎn)、翹曲等；在屋面板安裝前，在天溝和屋頂處進(jìn)行放線排板，第1塊板放線必須采用尼龍繩，保證尼龍繩和屋脊垂直（檢查方法：線繩和檁條一定要垂直），保證屋面板和屋頂軸線垂直。放線可保證屋面板安裝后尺寸不會(huì)變形過大，保證屋面板有效尺寸及屋面鎖邊質(zhì)量。按照事先畫好的線，找出中支位置，每根檁條上固定中支，拉線繩保證中支支架在一條直線上，把屋面板中心波峰對(duì)準(zhǔn)中支位置放下，用力使中支掐住波峰，然后固定邊支（邊支固定后檢查固定座的連接片是否位于槽的中間，如不在中間應(yīng)調(diào)整到中間位置，保證屋面板在溫度變化時(shí)可滑移）；第1塊屋面板安裝時(shí)確保垂直平行，同時(shí)檢查進(jìn)入水溝長(zhǎng)度要符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；安裝第2塊屋面板時(shí)，第2塊板的母槽扣在第1塊板的公槽上，放下屋面板（檢查屋面進(jìn)水溝長(zhǎng)度，與第1塊保證一致，可在檐口拉線，保證檐口板在一條直線上），然后固定邊支座，按照同樣方法依次進(jìn)行安裝。安裝過程中隨時(shí)檢查是否垂直平行，同時(shí)屋面板鋪設(shè)屋脊兩邊的板應(yīng)對(duì)齊，有問題及時(shí)調(diào)整。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

1）與傳統(tǒng)架手架搭設(shè)相比，本項(xiàng)目采用可移動(dòng)式吊籃，節(jié)約大量鋼管租賃，并減少大量支撐架搭設(shè)與拆除工作量，節(jié)約成本費(fèi)用約36.7萬元。

2）與傳統(tǒng)搭設(shè)架手架相比，減少鋼管支撐架量，節(jié)約支撐架占地面積，為其他工種及機(jī)械作業(yè)提供方便、提高機(jī)械利用率，節(jié)約費(fèi)用約3.2萬元。

3）成型吊籃可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，適用于各種復(fù)雜環(huán)境，節(jié)約成品維修費(fèi)約1.2萬元。

4）金屬屋面施工優(yōu)質(zhì)高效。此工藝作業(yè)條件改善，拼裝質(zhì)量易控制，安全風(fēng)險(xiǎn)低，施工效率提高近一倍。提前20d完成節(jié)點(diǎn)工期，各項(xiàng)管理費(fèi)用降低約5.6萬元，并獲業(yè)主獎(jiǎng)勵(lì)10萬元。

5.2 社會(huì)效益

采用“先整體后局部、高精度控制低精度”的施工工藝進(jìn)行異形雙曲面金屬屋面空間結(jié)構(gòu)施工，能夠解決該文化體育會(huì)展中心體育館大跨度異形雙曲面金屬屋面鋼桁架高精度測(cè)量定位、快速提高施工工效、高質(zhì)量保證雙曲面弧度質(zhì)量等一系列施工難題，優(yōu)質(zhì)高效地完成金屬屋面施工，同時(shí)達(dá)到節(jié)省成本、加快進(jìn)度、確保安全的目標(biāo)，獲得監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位及當(dāng)?shù)卣母叨仍u(píng)價(jià)，取得良好的社會(huì)效益。

5.3 環(huán)保效益

采用“先整體后局部、高精度控制低精度”的施工工藝進(jìn)行異形雙曲面金屬屋面空間結(jié)構(gòu)施工，能做到以下環(huán)保節(jié)能效益。

1）加工區(qū)全封閉制作，減少噪聲對(duì)環(huán)境的污染。

2）材料有序堆放，減少材料占地面積；廢料及時(shí)回收減少對(duì)環(huán)境的污染。

3）極坐標(biāo)定位準(zhǔn)確，確保一次成型避免返工，減少了機(jī)械設(shè)備的投入及使用臺(tái)班和勞動(dòng)力的投入，節(jié)約施工用電，降低能耗。

5.4 技術(shù)效益

1）通過對(duì)異形雙曲面金屬屋面空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在施工中的實(shí)踐與研究，掌握該工藝施工中的關(guān)鍵技術(shù)。

2）研究異形雙曲面金屬屋面空間結(jié)構(gòu)施工工藝特點(diǎn)和方法，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低安裝困難，提高安裝速度，提高施工質(zhì)量，質(zhì)量合格率100%。

3）通過研究高精度測(cè)量定位，并進(jìn)行極坐標(biāo)分析，提高安裝工效30%以上。

4）成立QC小組，提高管理人員和作業(yè)人員的質(zhì)量意識(shí)，提高管理人員的管理能力。

5）提高各施工環(huán)節(jié)工效，降低人工、材料、機(jī)械成本，減少廢棄物產(chǎn)生，保護(hù)環(huán)境。

6 結(jié)語

通過對(duì)異形雙曲面金屬屋面空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究，能夠解決大型公共建筑中大跨度異形雙曲面金屬屋面鋼桁架高精度測(cè)量定位、快速施工、保證雙曲面弧度質(zhì)量等一系列的施工難題，可為其他類似大跨度異形鋼桁架結(jié)構(gòu)建筑提供參考。