曲面懸挑網(wǎng)架檐口弧形鋁板封邊施工技術(shù)研究

張 偉

(中鐵十六局集團城市建設(shè)發(fā)展有限公司 北京 100018)

1 引言

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是目前大跨度、空間曲面造型建筑屋面的主流結(jié)構(gòu)形式，其屋面多采用直立鎖邊鋁鎂錳板金屬屋面，檐口四周多采用鋁單板封閉。鋁單板具有重量輕，可加工性能好，安裝方便，抗侵蝕性與抗外力變形性能出眾等諸多材料優(yōu)勢，已經(jīng)在外裝飾幕墻及檐口封邊中廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)在很多大跨度網(wǎng)架屋面追求藝術(shù)表現(xiàn)力和空間效果，多為曲面異形形態(tài)，也不乏高大懸挑位置，無疑為金屬屋面檐口施工帶來了很大的挑戰(zhàn)[1]。傳統(tǒng)建筑屋面高大懸挑位置施工，一般采用搭設(shè)滿堂架進行，不僅施工困難而且造價高昂。本文依托盤錦市中醫(yī)醫(yī)院項目，針對施工過程中遇到的諸多問題，研究了一種針對特殊弧形檐口的鋁單板封邊施工技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用一種懸掛式鋼爬梯輔助平臺實現(xiàn)了高空作業(yè)的安全、靈活、快捷，為作業(yè)人員提供安全、穩(wěn)定作業(yè)面的同時，也為檐口鋁板安裝質(zhì)量提供了設(shè)施保障。

2 工程概況

盤錦中醫(yī)院項目位于遼寧省盤錦市雙臺子區(qū)勝利街，總建筑面積43 780 m2，新建門診病房綜合樓地上部分建筑面積24 579.54 m2、地下部分建筑面積9 754.64 m2，部分屋面采用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)[2]。屋面檐口最高處為43.90 m，南北向出挑6.5 m，東西向出挑3.3 m，弧形檐口鋁板半徑為1.25 m，為廠家預(yù)制加工后運達現(xiàn)場安裝，以50 mm×50 mm×3 mm方鋼為龍骨與屋面鋼網(wǎng)架檁條焊接連接。

檐口出挑長度大，出挑位置高，施工時搭設(shè)腳手架困難，且無法為弧形鋁板上部施工安裝提供有效、穩(wěn)定的作業(yè)面，仍需在屋面鋪設(shè)腳手板俯身進行作業(yè)，既無法保證安全，也給作業(yè)人員作業(yè)增加了難度。

3 弧形鋁單板封邊技術(shù)原理及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 技術(shù)原理

曲面懸挑網(wǎng)架檐口弧形鋁單板封邊施工原理[3]:(1)根據(jù)深化設(shè)計確定鋁單板單元板材規(guī)格，使用數(shù)控折彎技術(shù)進行工廠預(yù)加工，安裝龍骨完成形成吊裝單元后，再進行整體吊裝。(2)使用一種懸掛式鋼爬梯輔助作業(yè)平臺，為作業(yè)人員提供安全、穩(wěn)定作業(yè)面的同時，也為檐口鋁板安裝質(zhì)量提供了設(shè)施保障[4]。

3.2 施工關(guān)鍵技術(shù)

主要施工流程:一是鋁單板的加工、龍骨安裝、運輸；二是懸掛作業(yè)平臺的制作與吊裝；三是最終進行連接件安裝、吊裝焊接安裝等工序。

(1)工作面準備

施工前保證屋面網(wǎng)架安裝完成，螺栓球檁托安裝完成。

(2)測量放線

檐口鋁單板分格依據(jù)主體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)施工預(yù)留的基準線(軸線、標高)進行測量放線。

以鋼結(jié)構(gòu)提供的軸線進行檢驗、核實，確保準確無誤，嚴格控制測量誤差，確保垂直、水平標高統(tǒng)一，以確定鋁單板的平面及立面分格，找出鋁單板幕墻龍骨安裝的控制線，測設(shè)到相應(yīng)已經(jīng)安裝完成的網(wǎng)架檁托之上。

檐口曲率較大時，適當(dāng)增加細部分格的數(shù)量以保證曲率完成面的順滑[5]。同時，控制點也應(yīng)根據(jù)分格數(shù)量加密以保證不出現(xiàn)累計誤差。

(3)懸掛作業(yè)平臺吊裝

研制了一種檐口安裝用懸掛式鋼爬梯輔助作業(yè)平臺，“懸掛式鋼爬梯”裝置(國家實用新型專利號ZL.2018.2.2206158.0)[6]，其采用鉤狀懸掛裝置掛鉤端與建筑主體連接，安裝方便簡單，并且更加便于立面橫向局部作業(yè)的移動，極大地提高了施工的安全性。

將懸掛操作平臺吊裝至作業(yè)位置，鉤狀懸掛裝置鉤在外墻洞口、網(wǎng)架檁條或金屬龍骨上，結(jié)合支撐桿將操作平臺固定于檐口位置[7]，如圖1所示。利用操作平臺進行后續(xù)連接件(固定件)安裝、預(yù)制鋁單板單元焊接固定、打膠、清理等工作，安全保障極大提高。

圖1 懸掛操作平臺安裝示意

(4)連接件(固定件)安裝

將連接件與鋼構(gòu)網(wǎng)架檁托進行焊接固定，見圖2。若無鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架檁托位置，需在主體結(jié)構(gòu)上設(shè)預(yù)埋鐵件，或打孔安設(shè)錨栓與連接鐵件固定[8]。

圖2 連接件示意

安裝連接件之前引一根水平線，以保證水平以及進深符合要求。連接件安裝完畢之后，進行臨時固定，固定方式一般采用點焊即可，點焊之前再次檢查水平位置、豎直位置、進深深度，以保證連接誤差在2 mm以內(nèi)。點焊時可能會導(dǎo)致連接件移位，因此點焊完成后進行焊接質(zhì)量以及位置驗收，驗收合格即可進行滿焊固定。

(5)鋁單板加工

根據(jù)檐口鋁板設(shè)計深化文件中的板材分割圖出具下料加工圖(見圖3)。單元板材在加工車間根據(jù)下料加工圖加工成型，板材加工時注意保護面層不被劃傷，每塊板件均進行編號，嚴格追溯機制，保證板件的生產(chǎn)、加工、運輸與安裝有跡可循，時刻保持可追蹤狀態(tài)[9]。

圖3 鋁板加工詳圖

(6)龍骨安裝

檐口復(fù)雜部位必須進行工程預(yù)安裝，其他部位可直接安裝。檐口鋁板豎向主龍骨采用80 mm×60 mm×3 mm熱鍍鋅方鋼管，按照分割線位置及寬度進行設(shè)置，次龍骨、背楞次龍骨為50 mm×50 mm×3 mm熱鍍鋅方鋼管，每塊鋁單板板材主要采用三條主龍骨，背楞次龍骨三條，兩塊鋁單板組裝成一個吊裝單元。背楞次龍骨根據(jù)檐口鋁板造型進行彎折，主次龍骨連接角度為90°，且對角線滿足要求再進行滿焊，然后清除焊渣并涂兩道防銹漆[10]，見圖4。

圖4 檐口鋁單板龍骨安裝

鋁單板使用角碼與龍骨之間進行固定，需保證每塊鋁單板高度或者寬度有一個或兩個面加長角碼進行固定。主次龍骨組框批量加工前，先做一個模板，經(jīng)檢驗合格后進行定位，再批量生產(chǎn)，滿焊位置清除焊渣，檢查焊縫是否有裂紋、孔隙、夾渣，合格后上兩道防銹漆[11]。面板板塊與鋼龍骨連接用不銹鋼鉆尾釘擰緊固定，角碼間距不得大于300 mm，安裝連接必須可靠牢固，見圖5。

圖5 吊裝單元

(7)吊裝與焊接

將鋁單板吊裝單元的主次龍骨連接處用吊裝帶掛在塔吊吊鉤上，扶住吊裝單元板塊，防止晃動。吊鉤升高至1 m位置，在吊裝單元使用纜風(fēng)繩加以固定，防止旋轉(zhuǎn)晃動，確定正常后，底部作業(yè)人員從起吊點撤離，吊鉤提速上行，啟動時應(yīng)低速運行[12]，將吊裝單元運至安裝指定位置，作業(yè)人員進行微調(diào)后對吊裝單元進行預(yù)焊接固定。

第一塊吊裝單元吊裝上升到安裝位置時，作業(yè)人員輕扶吊裝單元到連接件安裝位置，對位后進行點焊，當(dāng)檢查標高、水平、進出與圖紙相同后進行滿焊。第二塊及以上吊裝單元吊裝到指定位置后，需要對相鄰鋁單板板塊進行平整度、板縫(縫寬允許偏差±1 mm)調(diào)整，合格后進行滿焊固定，滿焊位置清除焊渣，上兩道防銹漆。應(yīng)保證鋁單板左右、上下偏差±1.5 mm，注意接頭處應(yīng)打密封膠密封，膠縫應(yīng)大于5 mm且應(yīng)保證其密封性。

(8)打膠與清洗

打膠時要注意打膠順序，且保持膠的均勻性，打膠過程盡量保持持續(xù)進行。先進行豎向縫的打膠工作，為避免膠的下墜，由上而下依次進行。完成一條縫的打膠工作后即刻進行刮膠工作，避免停滯時間過長膠凝固。刮膠時順便查驗是否飽滿均勻，防止出現(xiàn)漏縫現(xiàn)象。

水平縫膠在豎直打膠完成后進行，水平打膠從交界處開始按順序進行，從一段向另一端一次推進，盡量避免兩端同時開始，完成當(dāng)日一段鋁板的打膠工作后立即驗收，保證膠縫平直，無凹凸，厚度要滿足設(shè)計及相關(guān)施工規(guī)范要求。下一段鋁板打膠時清除上一段施工遺留尾部，保證交界處平直順滑，無明顯斷茬。

膠縫美化采用膠紙，完成后立即封存保護，清潔時須避免損傷氟碳噴涂表面。清潔完成后撕去注膠用的膠帶，除去鋁單板塊表面的保護膜。

4 經(jīng)濟效益分析

盤錦中醫(yī)院項目，整體施工工期較計劃的40 d節(jié)省了7 d。機械材料租賃費:檐口部位需要對在進行鋁板施工作業(yè)時仍然需要搭設(shè)滿堂腳手架以提供足夠的工作面，同時需使用汽車吊吊籃進行輔助；使用懸掛鋼爬梯時無需搭設(shè)滿堂腳手架，僅需使用汽車吊進行輔助，減少了腳手架以及汽車吊的租賃費用，汽車吊租賃費500元/h×6 h×7 d＝2.1萬元，腳手架租賃費1 150元/d(折算費用)×7 d＝0.8萬元，共2.9萬元。人工費:在此項發(fā)明技術(shù)指導(dǎo)下實際節(jié)省工期7 d，人工費成本降低17.5%，減少施工安裝人工投入105工日，減少后期返工處理投入20工日，取施工人員工日費400元，實際節(jié)約人工費(105+20)×400＝5萬元。

根據(jù)上述綜合測算，采用本文技術(shù)節(jié)省了施工成本約7.9萬元。

5 結(jié)束語

(1)提出的弧形鋁板預(yù)加工吊裝單元的方法，避免了危險性較高高空吊裝作業(yè)的工作風(fēng)險，降低了一定程度的能耗排放，降低了作業(yè)時對周邊環(huán)境的影響，符合綠色安全文明施工的基本要求。

(2)采用鉤狀懸掛裝置掛鉤端與建筑主體連接，安裝方便簡單，并更加便于立面橫向局部作業(yè)的移動，采用支撐桿結(jié)構(gòu)使鋼爬梯整體穩(wěn)定性好，受施工時人員走動或戶外惡劣天氣的影響較少。

(3)本工程通過對曲面懸挑網(wǎng)架檐口弧形鋁單板封邊施工技術(shù)的綜合研究，解決了施工中面臨的實際問題，為后續(xù)類似施工提供了思路與帶有實踐意義的案例，同時結(jié)合此項目應(yīng)用辦法開發(fā)出“懸掛式鋼爬梯”并獲得了國家實用新型專利，較傳統(tǒng)施工方法提高了安全性、穩(wěn)定性、節(jié)約了工期與成本，具有較強的行業(yè)推廣意義。