大型場館鋁鎂錳直立鎖邊金屬屋面施工技術及質量控制

鄧開文

（中鐵二十四局集團上海鐵建工程有限公司，上海 200040）

1 工程概況

莎車縣城南教學園區(qū)體育中心項目為上海市第八批對口援疆“交鑰匙”標志性工程，位于新疆維吾爾自治區(qū)莎車縣城南新區(qū)，喀和公路以南、浦莎大道以西、利民西路以北、明德北路以東。項目規(guī)劃用地66000m2，主要包括體育館、體育休閑廣場及體育健身公園。體育館位于基地中心偏北，由可容納3700名觀眾的體育館主體建筑和4個室外樓梯構成，總建筑面積16900m2，體育館縱向長度達115m，橫向寬度達93m，高度約24m，主體采用三層（局部四層）框架結構，屋蓋采用管桁架結構，屋面采用1.0mm厚鋁鎂錳直立鎖邊系統(tǒng)，100mm厚保溫巖棉，裝飾層采用2.5mm厚鋁單板。項目建成后可承擔新疆喀什地區(qū)性比賽，同時可滿足日常訓練與群眾健身活動等需求，是一座現(xiàn)代化多功能綜合性體育館。根據(jù)本工程屋面系統(tǒng)建筑結構特點，以環(huán)形天溝為界，天溝內側為鋁鎂錳直立鎖邊屋面板（直板區(qū)），天溝外側到立面為鋁鎂錳直立鎖邊屋面板（扇形彎弧區(qū)），立面金屬幕墻部分為鋁鎂錳壓型板區(qū)（U820壓型板）。本項目施工質量管控中，金屬屋面施工為整個項目質量控制的一大難點。下面就金屬屋面的特點、施工技術和質量控制展開進一步闡述。

2 直立鎖邊金屬屋面特點

2.1 水密性強

屋面采用直立鎖邊方式連接，板塊吻合緊密，直肋較高，整體屋面無明露螺釘，無需靠化學嵌縫膠密封防水，可有效避免雨水漫過連接縫滲入板塊的問題，同時，避免膠體老化帶來漏水問題，因而，水密性較好、較強。

2.2 有效解決金屬膨脹問題

直立鎖邊金屬屋面，通過在屋面支撐結構鋼檁條至屋面板之間增加連接轉換層，有效避免金屬板直接固定在檁條上因溫度變形帶來的膨脹問題。采用直立鎖邊，中間設置轉換層，板塊與T型支座扣件相扣，扣件與縱向金屬屋面板塊同步位移，有效解決因熱脹冷縮所產生的板塊應力。

2.3 構造可靠

金屬屋面系統(tǒng)主要由支撐系統(tǒng)、填充層、轉換層、屋面層組成，檁條、檁托、鍍鋅鋼板組成支撐系統(tǒng)，吸音棉、保溫棉等組成填充層、次檁條、T型碼組成轉換層，屋面金屬板、天溝構造組成屋面層，支撐層與主體鋼構連接、轉換層與支撐層連接、屋面層與支撐層連接，通過各層不斷轉換，有效解決荷載傳遞和構造附著的問題，確保和實現(xiàn)構造的有效可靠。

本項目除上述金屬屋面共性外，主要個性特點為：

（1）設計造型復雜、施工難度大：本項目場館屋面采用為橢球形設計，屋面徑向由5個巴旦木花瓣分形狀屋面成五部分，環(huán)向由中心采光、屋面內天溝分成2部分，造型復雜優(yōu)美、對施工板塊下料、安裝、精度控制提高了要求，具有較大施工難度。

（2）體量大、工期短、要求高：本館單體屋面展開達13500m2，屋面安裝工期62d，該項目為當?shù)貥酥拘怨こ蹋鞣疥P注度高，施工質量要求高。

（3）地處邊陲、施工環(huán)境劣：本項目地處新疆莎車縣，遠離內地，各種資源、地理氣候給施工帶來較大不利影響，特別是早晚溫差、全天平均溫度，對金屬屋面施工帶來較大挑戰(zhàn)。

3 金屬屋面施工技術

3.1 安裝工藝

根據(jù)設計及施工要求，金屬屋面安裝工藝流程為：

檁托安裝→檁條安裝→壓型底板安裝→襯檁安裝→隔聲層鋪設→T碼安裝→保溫層鋪設→防水層安裝→金屬板安裝→天溝收邊

3.2 支撐骨架安裝

本項目屋面骨架由屋面檁托、方通檁條、壓型底板及幾字襯檁等組成，整個屋面面系統(tǒng)均是在鋼結構屋架上進行，屬于懸空施工，這就給施工帶來很大的難度，施工時，搭設高空水平人行通道。針對本項目為橢球形設計，施工時，檁托安裝精度的控制是整個屋面安裝效果的關鍵。為此，屋面安裝施工前，設計要求，通過建模布設檁托位置，測出每個檁托所在支撐高度，施工中，精確布點，控制好檁托安裝高度，過程中，對個別檁托支撐玄桿有出入的進行檁托調整。

3.3 金屬T型碼安裝

屋面系統(tǒng)鋁合金T型固定支座，是傳遞屋面荷載的受力配件，安裝前，應根據(jù)設計位置進行放線，采用高強自攻絲將T碼固定在檁條設計的位置，確保T碼安裝準確。T碼安裝關鍵是要保證直線度，否則會限制金屬板縱向的自由伸縮，導致金屬板凸起受損。

3.4 金屬面板加工

本工程直立鎖邊屋面板采用1.0mm厚AA3004H46鋁鎂錳板材，板寬為400mm，直立肋高65mm，采用直立鎖邊方式。根據(jù)設計要求，屋面板的加工包括直板和弧形板兩種。板材加工前先按設計要求調整工作參數(shù)，包括立邊高度、板材寬度等。本工程屋面造型復雜，為不規(guī)則的雙曲面，每次下料不宜過多，做到隨下料、隨安裝、隨觀測，當累積誤差較大時應及時調整下料尺寸，確保面板安裝精準。

3.5 金屬板安裝

金屬板安裝主要包括板位測設、金屬板就位、金屬板鎖邊。

（1）板位測設：T碼安裝合格后，金屬板就位前，需對板位進行測設，放出面板端定位線，以面板板伸入天溝設計值長度為控制線，進行剪裁。

（2）金屬板就位：屋面板的安裝主要根據(jù)作業(yè)范圍、條件進行施工組織。本工程安裝時，以屋面內天溝和花瓣為界限組織分區(qū)流水施工。安裝時，將板安放到測設位置，將小肋邊依次壓進T碼，然后使下一塊板大肋扣在小肋上，聽到“咔”聲說明大肋己卡住小肋，再用手動鎖邊夾間斷進行固定鎖邊，防止大風刮開已裝好的板。

（3）金屬板鎖邊：鎖邊前，先檢查金屬屋面板大肋與小肋卡扣情況，確認肋邊緊密接合，再進行鎖邊。鎖邊操作過程中，需確保鎖邊邊連續(xù)、平接，不能出現(xiàn)扭曲。

4 金屬屋面板質量控制

針對金屬屋面特點和施工技術，本項目在金屬屋面質量控制方面，主要對以下幾個方面進行控制。

4.1 施工排版設計控制

本金屬屋面采用雙曲面橢球屋面設計，以當?shù)匕偷┠净ò陥D形設計元素，把屋面分成六個區(qū)，使得整個屋面飄逸靈動，但為施工安裝增添難度。因此，安裝板排版設計是屋面板安裝質量得以實現(xiàn)的關鍵。施工前，項目通過圖形建模，確立屋面分區(qū)，板塊位置，板塊形狀、板塊長度，并充分考慮材料在不同溫度下的使用情況，通過細致準確的計算，確定屋面板的伸縮量，確保屋面分段、天溝收邊等處得到合理構造。

4.2 嚴格規(guī)范施工作業(yè)

屋面板為現(xiàn)場成型，長度長，搬運時，應避免扭曲變形，導致安裝精度降低和造成后續(xù)施工不良影響。作業(yè)時，要求鎖邊連續(xù)、平整，禁止出現(xiàn)扭曲和裂口。鋁合金T型支座安裝時，應嚴格控制支座水平位置、傾斜角度及相對高差。施工過程中，盡可能的減少對面板反復踩踏，避免使其受損變形，影響其咬合力，減少安裝質量潛在風險。

4.3 合理的施工安裝

（1）把好材料的源頭關：材料進場后，施工單位應組織自檢，并報監(jiān)理單位抽檢，根據(jù)設計施工圖的要求，對面板、支座等材料的規(guī)格尺寸及出廠合格證、檢驗報告、質保書等質量證明資料進行檢查，確保資料齊全、質量可靠。

（2）支架安裝：安裝前，應對主體結構進行施測。測量控制過程中，關鍵是要做好檁托位置與高度控制測量、做好金屬T型碼位置與直線度、垂直度、相鄰支座位置差測量。支座安裝時，需控制好豎向方向的傾斜度，避免面板在長期的高差作用下，產生板肋受損、摩裂，導致漏水。

（3）面板安裝：面板安裝的質量控制重點在于鋪設的整體性、連續(xù)性。施工時，應注意分區(qū)之間的對接，分區(qū)內各板塊的平順，板塊咬邊應緊密且連續(xù)、平整，確保板塊放線、就位、咬邊、修剪、折邊和打膠工作的施工質量。

（4）泛水安裝：泛水的施工應嚴格按設計節(jié)點進行施工。施工前，對泛水搭接處進行清理，施工過程中，嚴格按照設計搭接長度、搭接方式進行構造施工，確保質量可靠。

4.4 注重日常維修與養(yǎng)護

隨著時間的推移，自然環(huán)境的影響會對金屬板的防水效果會產生一定影響，但有效的維修保養(yǎng)會加強防水效果，減慢質量下降速度。日常維護時，主要對屋面板進行清洗、排查天溝、檐口、分區(qū)處質量情況。對天溝內部進行打掃時，避免垃圾、落葉等雜物堵住水口，導致屋面發(fā)生滲漏。當板面出現(xiàn)較大程度積破損時，應更換新面板。更換時，先在面板上劃出待更換的范圍，利用無齒鋸將其切開，用螺絲刀將咬合邊撬開，利用手動鐵皮剪，將咬合邊的30mm部分剪掉；重新制作新板填入，并進行平整；在支架處使新板塊得以咬合；在兩端相距50mm的位置以交錯的形式打孔，并向內部填充硅膠，1h后硅膠初干，此時打鉚釘，并在釘頭與新板周圍打入硅膠，最后將金屬碎屑與破舊板清除即可。

5 結束語

目前，我國施工建設中，直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)因其適用性強，具有較強的防水性、抗風性、耐久性及防火性，在大跨度空間結構中的屋面得到廣泛的應用，在高速鐵路站房和場館建設中都得以實踐。