大面積雙曲線彩鋼瓦屋面定位安裝施工技術(shù)的研究與應(yīng)

用伍繼 周汝貴

【摘 要】大面積雙曲線彩鋼瓦屋面定位安裝施工技術(shù)，是工程施工安裝的技術(shù)性難題，需要滿足建筑空間弧形的建筑美學(xué)，同時(shí)要求符合建筑結(jié)構(gòu)的安全規(guī)范。南寧機(jī)場航站樓主體工程應(yīng)用了鞍形大面積雙曲線彩鋼瓦屋面定位安裝施工技術(shù)，對(duì)空間弧形建筑結(jié)構(gòu)的測量定位、構(gòu)件統(tǒng)一及現(xiàn)場安裝等問題進(jìn)行初步研究，為有效控制雙曲線屋面彩鋼瓦的準(zhǔn)確定位及安裝提供了參考。

【關(guān)鍵詞】雙曲線屋面;測量定位;構(gòu)件調(diào)節(jié);安裝模擬;現(xiàn)場安裝

【中圖分類號(hào)】TU758.15 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）05-0127-04

0 引言

現(xiàn)代社會(huì)，隨著人們審美標(biāo)準(zhǔn)的提高，建筑體型由平面結(jié)構(gòu)體系向空間結(jié)構(gòu)體系發(fā)展，單一的平面弧形結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代建筑發(fā)展的需求，建筑設(shè)計(jì)逐步傾向于空間弧形建筑結(jié)構(gòu)。南寧機(jī)場航站樓主體工程，采用檁條、壓型鋼板、彩鋼瓦等材料完成整個(gè)鋼屋面結(jié)構(gòu)形式及造型，鋼屋面完成后的形狀為雙曲線屋面。對(duì)于安裝工程中大面積雙曲線彩鋼瓦面安裝施工技術(shù)難題，采用全站儀空間測控，進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，提高檁條位置的精準(zhǔn)度，確定空間位置;利用BIM模型軟件，合理模擬構(gòu)件調(diào)節(jié)與安裝過程，既滿足了建筑設(shè)計(jì)中的建筑美學(xué)要求，又實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)的可靠性，在今后的大面積雙曲線彩鋼瓦屋面的定位安裝施工中具有巨大的應(yīng)用前景。

1 工程概況

南寧吳圩國際機(jī)場位于現(xiàn)有航站樓對(duì)面，本項(xiàng)目施工標(biāo)段為垂直指廊標(biāo)段。垂直指廊長度為235 m，中間垂直指廊寬度為33.5 m，盡端局部放大到56 m，兩側(cè)布置機(jī)位。本標(biāo)段建筑面積為56 427 m2，主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)二層、鋼結(jié)構(gòu)一層，屋面為鋼結(jié)構(gòu)頂加彩鋼瓦屋面。采用大面積雙曲線彩鋼瓦屋面的定位安裝施工技術(shù)，能夠?qū)ΤL超寬雙曲線鋼屋面進(jìn)行精準(zhǔn)定位，迅速計(jì)算出每一段檁條大小、高度和空間位置，能綜合考慮原鋼結(jié)構(gòu)屋架弧度、檁托與管結(jié)構(gòu)箱型結(jié)構(gòu)連接方式、“T”碼在不同區(qū)段的計(jì)算高度及范圍的合理劃分，確保安裝彩鋼瓦的效果。建筑效果如圖1所示。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 施工原理

通過對(duì)大面積雙曲線屋面弧度計(jì)算及原有鋼結(jié)構(gòu)屋架弧度計(jì)算分析后，進(jìn)行鋼屋面檁托，檁條在不同區(qū)域的下料規(guī)格不同，因此要分類編號(hào)，在施工過程中進(jìn)行嚴(yán)格按照編號(hào)使用材料;檁托安裝完成后，在安裝檁條的過程中進(jìn)行全站儀空間測控，并利用檁托與檁條之間的連接方式進(jìn)行微調(diào)，達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。

2.2 施工重點(diǎn)

施工中重點(diǎn)是科學(xué)地計(jì)算檁條、檁托的下料尺寸，確保安裝曲面角度，保證各工序施工組織合理，處理好鋼屋面施工與鋼結(jié)構(gòu)屋架施工關(guān)系。

3 施工工藝

雙曲線鋼屋面施工流程如圖2所示。

3.1 技術(shù)方案深化

二次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是深化雙曲線鋼屋面與鋼結(jié)構(gòu)屋架連接方式，特別是針對(duì)固定點(diǎn)只能以鋼結(jié)構(gòu)梁為基點(diǎn)這樣的不利因素，根據(jù)屋架結(jié)構(gòu)弧形特點(diǎn)來設(shè)計(jì)鋼屋面的雙曲線弧形。二次深化設(shè)計(jì)必須考慮檁托高度，根據(jù)曲線弧面下料調(diào)節(jié)后，在安裝檁條的過程中進(jìn)行細(xì)部調(diào)節(jié)，通過材料下料控制和現(xiàn)場安裝調(diào)節(jié)的方式達(dá)到雙重調(diào)節(jié)，保證雙曲線屋面弧度準(zhǔn)確。沿鋼結(jié)構(gòu)框架長方向每一跨設(shè)一道檁條安裝帶，檁條方通的下料要計(jì)算弧度及考慮現(xiàn)場每一跨鋼桁架的間距，現(xiàn)場所有方通均標(biāo)記編號(hào)，方便施工。

3.2 下料

檁托的下料制作按照設(shè)計(jì)弧度要求進(jìn)行下料編號(hào)，檁托與檁條連接處的螺栓洞口采用長方形結(jié)構(gòu)，方便在安裝過程中進(jìn)行細(xì)部標(biāo)高微調(diào)。檁條制作過程中必須考慮每一跨鋼結(jié)構(gòu)梁的間距，檁條長度、截面尺寸須考慮滿足雙曲線屋面弧度要求，檁條安裝曲線弧形最終決定雙曲線屋面的形狀?！癟”碼構(gòu)件尺寸及安裝誤差要求控制在規(guī)定范圍內(nèi)，防止安裝彩鋼瓦過程中因定位不準(zhǔn)確而無法精準(zhǔn)定位。彩鋼瓦的尺寸根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況定制不同規(guī)格。

3.3 安裝工藝流程

（1）檁托的安裝如圖3所示。

（2）檁條的安裝如圖4所示。

（3）鋼底板的安裝如圖5所示。

（4）“T”碼的安裝如圖6所示?！癟”碼采用高強(qiáng)度鋁合金，其硬度必須滿足屋面板所能承受的最大風(fēng)阻，支座的安設(shè)必須準(zhǔn)確可靠，這是屋面板順利施工的關(guān)鍵?！癟”碼安裝完成效果圖如圖7所示。

（5）保溫、防水、防火材料的裝配。安裝保溫棉必須鋪平，保證其無翹邊和折疊的現(xiàn)象，保溫棉鋪設(shè)的同時(shí)，同步安裝屋面板，在保溫棉與面板間裸露和交接縫處用彩條布等物覆蓋。

（6）高分子防水卷材層的鋪設(shè)安裝。卷材的鋪設(shè)要求：平行于屋脊方向鋪貼，遇到天溝、檐溝時(shí)，卷材應(yīng)順向鋪設(shè)，溝內(nèi)盡量避免卷材長邊搭接。當(dāng)遇到天溝、檐溝較寬時(shí)，需將接縫留在兩側(cè)之間，把卷材退卷在基層上，根據(jù)鋪貼位置的要求，將卷材的一端對(duì)折于另一端，將基層黏合劑均勻地涂刷于卷材和基層的表面，時(shí)間大約10 min，待黏合劑基本上不黏手時(shí)，將卷材平整地貼合，再將卷材的另一端對(duì)折于鋪貼好的一端，以同樣的方法進(jìn)行鋪貼。

（7）屋面板的安裝工藝要點(diǎn)。屋面板安裝的流程為放線—就位—咬邊—板邊修剪。

3.4 測設(shè)控制

為保證誤差在允許限差以內(nèi)，各種控制測量必須按《城市測量規(guī)范》（CJJ/T 8—2011）執(zhí)行，操作按規(guī)范進(jìn)行。

3.5 雙曲線鋼屋面的安裝定位

安裝前應(yīng)利用BIM軟件進(jìn)行定位安裝模擬，確保安裝方案沒有重大問題，安裝方式切實(shí)可行。此外，還需要對(duì)屋面構(gòu)件的尺寸、數(shù)量、各關(guān)鍵位置及焊接點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)改正。安裝時(shí)嚴(yán)禁不按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組裝焊接等，導(dǎo)致對(duì)標(biāo)高控制不到位。

掌握主體結(jié)構(gòu)的施工偏差，及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修正、糾偏。鋼屋面在施工過程中的每一個(gè)步驟均要進(jìn)行全站儀定位及糾偏，保證整體鋼屋面雙曲線弧形準(zhǔn)確定位，安裝過程按照操作要點(diǎn)逐項(xiàng)完成，確保每一個(gè)施工環(huán)節(jié)準(zhǔn)確無誤。

3.6 檢查和驗(yàn)收

雙曲線鋼屋面在安裝過程中偏重測量放線部分的檢查和監(jiān)督，首先在檁托安裝過程中對(duì)其定位要準(zhǔn)確;后續(xù)檁條安裝過程中對(duì)檁條進(jìn)行測設(shè)微調(diào)要達(dá)到定位準(zhǔn)確的要求，這是整個(gè)雙曲線屋面控制的要點(diǎn);在“T”碼安裝過程中，保證“T”碼準(zhǔn)確性也是一個(gè)關(guān)鍵因素，否則彩鋼瓦無法安裝。

屋面工程中隱蔽工程部分要做好檢查和驗(yàn)收工作，尤其在檁托焊接防腐防銹處理上必須做到驗(yàn)收合格方可以進(jìn)行后續(xù)工作。鋼底板拼裝時(shí)，可以對(duì)檁條進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，保證屋面弧形角度的達(dá)到要求，調(diào)節(jié)過程通過全站儀進(jìn)行準(zhǔn)確定位。彩鋼瓦屋面完成效果圖如圖8所示。

4 施工注意事項(xiàng)

（1）檁托焊接要求準(zhǔn)確，檁托與鋼梁焊接按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行滿焊且焊接過程不能燒傷鋼梁等主材，檁托焊接完成后進(jìn)行驗(yàn)收，同一點(diǎn)位檁托必須對(duì)應(yīng)，防止安裝檁條過程中螺栓無法加固。

（2）安裝檁條過程中必須嚴(yán)格對(duì)照檁條編號(hào)及圖紙要求進(jìn)行安裝，安裝定位后再利用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)定位并對(duì)檁條進(jìn)行微調(diào)，直到坐標(biāo)點(diǎn)吻合為止。

（3）鋼底板安裝過程中，母肋需朝向開始安裝的方向，安裝第一排支架與屋面附檁條時(shí)，調(diào)整其位置，確保第一塊頂板位置的安裝準(zhǔn)確無誤，最后固定第一排固定支架。

5 結(jié)語

大面積雙曲線彩鋼瓦屋面的定位安裝施工技術(shù)采用先期計(jì)算分析進(jìn)行材料的生產(chǎn)控制，施工過程的關(guān)鍵點(diǎn)是測量控制，以保證雙曲線弧形屋面的準(zhǔn)確定位。弧形屋面技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)踐成果，擴(kuò)大了雙曲線弧形屋面技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域，在南寧機(jī)場航站樓主體工程中，應(yīng)用鞍形大面積雙曲線彩鋼瓦屋面定位安裝施工技術(shù)，結(jié)構(gòu)外觀效果非常壯觀，拓展了曲線形結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用，同時(shí)也解決各類曲線建筑對(duì)各種曲線形造型的要求，大大提高了建筑的美觀效果，拓展了建筑師的設(shè)計(jì)空間，為類似工程項(xiàng)目在有效控制雙曲線屋面彩鋼瓦的準(zhǔn)確定位及安裝提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]