大跨度大弧形彩鋼屋面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

1、大跨度大弧形彩鋼屋面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)2007-11-29吳璇璇 施永平 陸冬鳴 （ 上海市第一建筑有限公司 200120）【摘要】上海市浦東郵件處理中心改擴(kuò)建工程，本工程設(shè)計(jì)施工特點(diǎn)是大面積 （8000 m2）大跨度（50-62m）高空大弧型（高度39m弧半徑25m及大小弧型屋面造型較復(fù)雜，針對(duì)本工 程施工中遇到的一些技術(shù)難題， 抓住關(guān)鍵所在。 在大小弧形相交接處的構(gòu)造， 放射弧形屋面 構(gòu)造及各處防水采取一系列相對(duì)應(yīng)的措施，達(dá)到了質(zhì)量和功能的預(yù)期目標(biāo)?！娟P(guān)鍵詞】大跨 大小弧形交接 彩鋼 屋面 防水 采光1 工程概況上海市浦東郵件處理中心占地約 150畝，本擴(kuò)建工程主要內(nèi)院加蓋彩板屋蓋， 擴(kuò)建成新

2、 處理車間，主結(jié)構(gòu)為大跨度箱形截面的鋼拱架結(jié)構(gòu)，圓拱屋頂中部高 29.239m.跨度5062m其中布置15道寬為2.52m、弧長(zhǎng)為43m的玻璃采光帶。拱架兩邊懸挑參觀走道雨篷， 為挑出8.8m、半徑4.5m的連續(xù)小圓拱。整個(gè)建筑中間低，東西高，兩端呈喇叭型張開從南 面看，猶如大鵬展翅。本工程主體結(jié)構(gòu)凈空高、 跨度大， 屋面及裝飾施工同步進(jìn)行， 設(shè)計(jì)及施工周期都比較短， 業(yè)主需要控制總價(jià)。2 設(shè)計(jì)及施工中主要技術(shù)難點(diǎn)和解決方案為滿足業(yè)主的功能及屋面造型需要， 我們?cè)O(shè)計(jì)的屋面工程方案主要由主體大屋面和連續(xù) 小拱屋面兩部分組成。主屋面采用0.53mm厚高張力（張力強(qiáng)度為550Mpa）鍍鋁鋅鋼板，屋面

3、保溫采用 50mm厚玻璃 纖維棉，下拉鋼絲網(wǎng)，吊頂采用 XBBII 一 2 型壓型彩鋼板；連續(xù)小拱屋面為單層 0.53 mm 厚普通強(qiáng)度的鍍鋁鋅鋼板，小拱屋面下為參觀走道，吊頂為增強(qiáng)型無(wú)紙石膏。主屋面上弧形采光帶采用表面陽(yáng)極氧化鋁處理過(guò)的鋁合金型材，型材壁厚2mm玻璃采用（6+0.76+6） 雙面鋼化白片夾膜玻璃。2.1 主要構(gòu)造深化設(shè)計(jì)時(shí)節(jié)點(diǎn)處理的控制屋面排水設(shè)計(jì)由于該項(xiàng)目為改擴(kuò)建工程，原建筑兩層框架，平屋面四周天溝排水，直徑100PVC的落水管，改建后增加了 8000 m的排水面積，雨水經(jīng)大拱頂向兩側(cè)排放，在兩側(cè)各十七個(gè)小拱 和兩個(gè)喇叭口的分流下，匯成各十八股小水流， 大小拱屋面共計(jì)100

4、00 m2的排水面積的雨水經(jīng)小拱間的天溝流入預(yù)埋的直徑100PVC的落水管，再流入原結(jié)構(gòu)屋面。我們驗(yàn)算了上海一年中雨量的最大峰值，判斷原屋面排水系統(tǒng)能夠承擔(dān)新增的排雨量。但為了加快排水速度， 減輕鋼結(jié)構(gòu)屋面天溝水壓力，我們將原排水管直徑由100 mm增至150mm同時(shí)在新建鋼結(jié)構(gòu)屋面和原鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屋面連接處按實(shí)際情況增加小天溝與落水管。2.1.1 大拱小拱連接處的節(jié)點(diǎn)處理及防水排水的處理技術(shù)在大小拱交接處鋪貼 2mm鍍鋅鋼板，交接處滿焊處理，接著鋪設(shè)愛維龍防水卷材，然后在小拱之間的天溝采用 3mm厚鍍鋅鋼板，天溝高度由通常計(jì)算的200mm提升至450mnl.,并且在天溝與彩板交接處做止水處

5、理。 這樣排水和防水措施共同確保了雨水快速排放， 雨量 過(guò)大的情況下層層防護(hù),保證雨水不會(huì)流入滲入結(jié)構(gòu)層。2.1.2 弧形采光天窗與大弧屋面彩板連接處的技術(shù)節(jié)點(diǎn)及防水處理技術(shù)在天窗與屋面彩板間加 2mm折邊鋁板，將玻璃上的雨水導(dǎo)入屋面彩板，屋面彩板的鋼板部分600mm上彎折進(jìn)鋁板下，接口打密封膠，以防止雨水在風(fēng)力大時(shí)進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)。2.2 喇叭口大圓弧屋面的鋪設(shè)節(jié)點(diǎn)處理技術(shù)大弧屋面是二維圓弧, 喇叭口處是錐形三維圓弧面, 在二維和三維圓弧處要仔細(xì)解決技 術(shù)節(jié)點(diǎn)處理, 從而保證喇叭口造型美觀大方, 過(guò)渡和諧還要有良好的防水處理,現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)進(jìn)行喇叭口排版, 排版確立了彩板鋪貼方向, 在兩種圓弧面相交處用

6、陰陽(yáng)扣相接,上敷同色愛維龍防水卷材,達(dá)到了預(yù)期效果。2.3 施工時(shí)需處理好的幾個(gè)要點(diǎn)2.3.1 施工環(huán)境特點(diǎn)本工程位于上海郵件處理中心大院內(nèi)；院內(nèi)道路通暢,用地開闊,綠化設(shè)施好,環(huán)境整潔,原車間設(shè)備設(shè)施完整。 為此, 屋面及裝飾施工組織設(shè)計(jì)是在施工工藝要求的前提下參照 總體施工安排部署,必須考慮對(duì)原車間設(shè)備、設(shè)施和院中綠化的保護(hù)。2.3.2 施工部署2.3.2.1 本組織設(shè)計(jì)方案分為屋面工程、吊頂工程、采光帶（窗）工程和墻面涂料工程 四個(gè)部分部署施工。2.3.2.2 屋面工程及吊頂彩鋼板制作考慮采用現(xiàn)場(chǎng)加工的方式,鋁窗型材和玻璃制作由廠家制作成型后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),小圓拱龍骨彎圓等制作由現(xiàn)場(chǎng)完成。2.

7、3.2.3 施工時(shí)在原車間北面 （S 軸北面）和屋頂各布置一座滑道支架, 供吊運(yùn)彩鋼板用。 在新建處理車間大廳內(nèi)搭設(shè)吊頂用滿堂腳手, 原車間屋頂搭設(shè)小圓拱氣窗安裝用腳手架。 在 原車間南北屋頂搭設(shè)斜道,供施工人員上下和零星運(yùn)料用。3 施工方案及質(zhì)量控制要求3.l 檁條連接板的焊接由于原檁條布置圖中檁條間距太大, 無(wú)法滿足屋面鋪板的需要, 我們?cè)谠瓩_條問(wèn)加沒(méi)檁 條,具體布置見新檁條布置圖。 檁條的加設(shè)需要在原主、 次結(jié)構(gòu)間焊接連接耳板。 本項(xiàng)工作 最好在鋼結(jié)構(gòu)吊裝前完成,盡可能避免在高空施焊。焊接耳板。用4 臺(tái)焊機(jī)同時(shí)施工； 先在將要焊接的耳板位置劃好定位線,然后按線準(zhǔn)確施焊,并保證質(zhì)量。焊工施

8、焊時(shí),嚴(yán)格遵守焊接工藝的各項(xiàng)參數(shù), 不得自由施焊以及在焊道外的母材上引弧, 焊縫終端的弧坑必須填滿。焊接完畢， 焊工應(yīng)清理焊縫表面的熔渣及兩側(cè)的飛濺物， 檢查焊縫外觀質(zhì)量。 每塊耳板 焊畢后，立即清除藥皮，除去焊渣及飛淺物，涂刷焊縫油漆。在保證焊縫質(zhì)量的前提下，采用適當(dāng)?shù)碾娏鳎?快速施焊， 以減少熱影響區(qū)和溫度差，以 便減少焊接變形和焊接應(yīng)力。3.2 檁條安裝檁條與檁托板的連接方式采用螺栓連接； 運(yùn)到工地的檁條運(yùn)至原車間屋頂上， 有規(guī)律地 堆放在墊木上。檁條的堆放每堆放點(diǎn)不可過(guò)多， 保證不壓傷屋頂。 安裝時(shí)可由兩側(cè)同時(shí)用人工吊運(yùn)至安 裝位置就位安裝。保證安裝質(zhì)量，不合格檁條不能安裝。安全措施

9、地面安全，在檁托板、檁條施工段屋面鋼架下拉設(shè)大眼安全網(wǎng)，安全網(wǎng)規(guī)格為3.0 X 6.0 X 0.25m,主跨采用鋼絲繩吊耳與鋼架焊接連接，網(wǎng)與網(wǎng)之間用鐵絲扎牢，整跨拉 設(shè)，分工段推移換位。3.3 主板安裝(1) 屋面彩板沿南北方向分三段安裝,三段弧長(zhǎng)分別約為16m, 18m, 16m。(2) 彩板吊運(yùn)成型后,彩板經(jīng)專用吊架由人工吊至屋面。鋼板吊運(yùn)至屋架上,板肋朝上,所有板面均應(yīng)朝鋪設(shè)方向, 陰、 陽(yáng)肋分向。 屋面板應(yīng)盡量放置檁條的支撐處, 盡量避免置于檁條跨度中 央。(3) 安裝固定座固定座以兩個(gè)平頭十字自攻螺絲與檁條相連, 固定兩端孔。 先將每一個(gè)固定座以自攻螺 絲固定在檁條最左側(cè)邊上, 再

10、以墨線為基準(zhǔn) (使同一行的固定座均在同一直線上) ,然后沿垂直檁條方向,組合肋向邊側(cè),中間肋朝內(nèi)側(cè),安裝固定座。3.4安裝KD板屋面板安裝： 由兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行小弧屋面板安裝, 安板前先裝好泛水然后安裝面板, 兩側(cè) 同一方向作業(yè)。在安裝三組小弧頂板后，開始安裝大弧頂板兩則下端板16m,最后安裝頂部弧型板I 8m=基本形成由下往上順序安裝。屋面板材邊將同樣從兩側(cè)上料。將第一塊KD板用力壓于已安裝的固定座上,并注意使固定座的組合肋和中間肋分別嵌入板的陰肋與中肋。 將第二列固定座的組合肋扣合在已安裝板陽(yáng)肋上,安裝固定座,扣合時(shí)務(wù)必有輕微喀嗒聲, 確保陽(yáng)肋板邊卡人固定座的組合肋內(nèi)側(cè)倒鉤。 將第二片板的陰肋

11、扣合在第二列固定座的組合 肋上 ( 即第一片板的陽(yáng)肋上 ) ,依次類推。板陽(yáng)肋每隔一段有一個(gè)反鉤槽,如恰在檁條上方, 為不影響固定座的安裝,須敲平后,才可安裝固定座。安裝者應(yīng)一腳踩已鋪設(shè)屋面板的第二個(gè)波谷， 另一腳向下壓合咬合部分的肋部， 使已安 裝板片的陽(yáng)肋反鉤槽， 完全嵌入新鋪板片的陰肋。 若檁條跨度大， 應(yīng)立于新鋪設(shè)板第二個(gè)波 谷，利用小錘沿切合面敲入，確保咬合部分完全扣合。3.5 緊密性檢查每一片板同一墨線上扣合完成后，都要進(jìn)行扣合緊密性檢查。檢查板片是否完全扣合： 可立于前置板片的檁條跨度中央的第一個(gè)波谷處來(lái)檢視扣合部 分是否緊密。陽(yáng)肋與固定座：陽(yáng)肋端頭是否卡入固定座鉤槽中。陰肋與固

12、定座：固定座鉤槽是否完全被陰肋包住。陽(yáng)肋與陰肋：陽(yáng)肋的反鉤槽是否完全嵌入陰肋。3.6 鋪設(shè)收尾 如鋪設(shè)到最后所剩檁條長(zhǎng)度小于 l 2 板寬時(shí)，可將固定座多余部分剪掉，其余部分則 由收邊覆蓋。若鋪設(shè)到最后所剩檁條長(zhǎng)度小于板寬，大于l2 板寬時(shí)，可將板片超出部分剪掉，而固定座完整安裝。3.7 采光帶 （ 窗）工程3.7.1 天棚采光帶 '現(xiàn)場(chǎng)放線， 確定桿件的安裝位置 （ 標(biāo)高、水平尺寸 ） 。要求玻璃天棚分格軸線的測(cè)量與主 體結(jié)構(gòu)的測(cè)量相一致，其引起的誤差應(yīng)及時(shí)調(diào)整，不使其積累。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙安裝連接件，并根據(jù)放線位置進(jìn)行調(diào)整。在鋼、 鋁接觸面裝上膠片防電化腐蝕。檢查鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量，并進(jìn)

13、行防腐處理。 玻璃 板塊按標(biāo)號(hào)運(yùn)送到指定的部位， 在臨時(shí)堆放過(guò)程中用木塊或泡沫板墊開， 若當(dāng)天安裝不完需 次日接著安裝時(shí)，將采取加固保護(hù)措施，以防止板塊傾倒或遭到其它作業(yè)的損壞。板快垂直運(yùn)輸采用電動(dòng)葫蘆吊運(yùn)方式， 在原車間屋面及采光帶部位架設(shè)吊運(yùn)設(shè)備， 用以 吊運(yùn)材料和板塊。第一次試裝玻璃，調(diào)整安裝玻璃位置，使之處于中心位置，然后用壓板把玻璃板固定。 玻璃安裝前先進(jìn)行排版，確定位置。位置確定后，玻璃板從上到下安裝，玻璃安裝后，對(duì)玻璃拼縫進(jìn)行清潔，貼上保護(hù)紙， 然后對(duì)玻璃打耐候膠，嵌縫及密封應(yīng)飽滿密實(shí)，表面平 整、光潔。每次板塊安裝時(shí)， 從安裝過(guò)程到安裝完后， 全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制， 驗(yàn)收也是穿插

14、于全過(guò)程中， 驗(yàn)收的內(nèi)容有：板塊自身是否有問(wèn)題； 膠縫大小是否符合設(shè)計(jì)要求； 膠縫是否橫平豎直；板塊是否有錯(cuò)面現(xiàn)象。3.7.2 小圓拱氣窗 現(xiàn)場(chǎng)放線，確定桿件的安裝位置（標(biāo)高、水平尺寸），并彈安裝線。對(duì)誤差及時(shí)調(diào)整。對(duì)照洞口的彈線，安裝連接件，并根據(jù)放線位置進(jìn)行調(diào)整，位置正確后，臨時(shí)固定。在鋼、 鋁接觸面裝上膠片防電化腐蝕。 檢查鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量， 并進(jìn)行防腐處理。 安裝玻璃減震墊 塊。 安裝玻璃，調(diào)整安裝玻璃位置，使之處于中心位置，然后用壓板把玻璃板固定。玻璃安裝后，接縫處進(jìn)行清理，玻璃打耐候膠，嵌縫及密封應(yīng)飽滿密實(shí)，表面平整、光潔。 注耐候密封膠玻璃板塊安裝調(diào)正后即開始注密封膠，該工序是防

15、雨水滲漏和空氣滲漏的關(guān)鍵工序。 填泡沫條： 選擇規(guī)格合適質(zhì)量合格的泡沫條塞到擬注膠縫中，填賽后泡沫條凸出表面距鋁塑板表面約23mm清潔注膠縫： 選用干凈不脫毛的洗結(jié)布和二甲苯， 用“二塊抹布法”將擬注膠縫在注膠 前半小時(shí)內(nèi)清潔干凈。注膠：刮膠應(yīng)沿同一方面將膠縫刮平（或凹面）同事應(yīng)注意密封膠的固化時(shí)間。 在填泡沫條前要全面檢查壓塊的安裝并做好隱蔽驗(yàn)收記錄。現(xiàn)場(chǎng)要派人跟蹤清潔質(zhì)量。收膠應(yīng)光滑流暢。 注意事項(xiàng)施工過(guò)程中，禁止用金屬等硬物敲打鋁型材， 金配件、膠條等上面，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)擦洗干凈， 不銹鋼緊固件接觸之間，必須要有防腐處理。避免水泥砂漿直接粘到鋁型材、玻璃、五保護(hù)膜待工程驗(yàn)收時(shí)方可剝?nèi)ァ?窗框與非對(duì)運(yùn)進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)的材料、 玻璃、 五金 離地不低于10 mm嚴(yán)禁與石灰、禁止使用無(wú)吸引力的吸盤。施鋁合金窗的生產(chǎn)制作均在專業(yè)廠家制作完后運(yùn)進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)， 配件等應(yīng)妥善保管， 堆放在工地庫(kù)房的物資要用木塊墊高， 水泥、硬件等混放在一起。安裝玻璃時(shí)，應(yīng)對(duì)吸盤進(jìn)行檢查，現(xiàn)進(jìn)行吸附重量試驗(yàn)， 工遇到雷雨、暴雨、四級(jí)以上風(fēng)力等惡劣氣候，應(yīng)停止露天作業(yè)。窗框保護(hù)膠帶在未完成之前切勿撕除， 后期補(bǔ)漆要用塑料膜遮掩窗戶。 玻璃飾面在最后 工序時(shí)若已產(chǎn)生污染，應(yīng)用中性溶劑清洗后，若洗不干凈則應(yīng)同供應(yīng)商尋求其他辦法解決。嵌縫及密封