南沙体育馆“海螺”金属屋面工程的深化设计与施工

1、南沙体育馆“海螺”金属屋面工程的深化设计与施工摘要：本文以广州南沙体育馆“海螺”金属屋面的深化设计与施工为案例，分析了无变化规则造型金属屋面的深化设计要点及其施工的重点和难点，总结了该类型金属屋面的安装方法，为以后同类工程施工提供借鉴。关键词：金属屋面工程， 深化设计 ， 三点定面 ， 防水收边1.工程背景 广州南沙体育馆为大型集会的综合性体育馆，位于南沙体育中心南区，是2010年广州亚运会武术比赛场馆。馆内设观众席8000多个，长轴约为330米，短轴约为125米，总建筑面积30265米2，建筑总高度29米，采用混凝土框架结构及钢结构屋面相组合的结构形式。 屋面钢结构分内、外两个部分，内围钢结

2、构直径跨度98米，为目前世界最大的弦支穹顶结构。而外围钢结构由九块造型各异，高低错落的板块构成，单元之间片片层叠，结合广东海洋文化的特征，呈螺旋放射状展开，如富有肌理变化的“海螺”外壳一般.效果图如图1所示。 图1：“海螺”金属屋面俯视图 2.设计与施工的重点难点分析 2.1 屋面次钢结构（造型结构）的定位 屋面系统与钢结构关系最为密切，直接影响后期施工质量及外立面效果。由于外围屋面结构每榀主梁的尺寸、外形均不同，安装的位置及高度也不同，甚至每根结构檩条的位置都随主梁的造型而变化，而屋面板的安装精确度与檩条等构件的定位准确度息息相关，因此屋面板安装对定位精度要求很高。 2.2 屋面的防水设计与

3、施工 屋面覆盖面积大，约2万平米，结构复杂，施工难度大，防水收口面广。根据过往施工经验，雨水主要是通过搭接缝隙或节点进入金属屋面，而金属板自身导热系数大，当外界温度发生较大变化时，由于环境温差变化大，因温度变化造成板材收缩变形而在端头处产生较大位移，因而在金属板端头极易产生漏水隐患。 2.3 确保屋面完成后整体曲面效果 金属屋面造型酷似“海螺”，属双向多曲面设计，造型迭岩起伏，结构高低错落，跨度大，节点多而复杂，要顺利实现“海螺”造型存在一定技术难度。各构件根据结构造型布置，在水平、垂直方向错落大，无一定布置规律，而且部分构件造型特殊，双向弯曲，对制作与安装精度要求很高。 3.深化设计 3.1

4、 造型构件（次钢构件） 通过对各构件的深化设计，采用“三点定面”的方法实现外围屋面各构件的定位。在平面与立面过渡部分加密檩条等构件减小构件折线角度，对平面与立面过渡部分采用方管弯弧与面板弯弧来实现整体面板的圆滑过渡，充分体现设计效果。详见图2。 图2：“三点定面”实现定位 3.2屋面系统分析及主要材料的选用 根据本工程的使用性质，该工程金属屋面板系统应具有绝对可靠的防水性能和较高的耐久性，合理的吸声、保温性能等；另屋面板的板型、咬合方式、材料的选择，加工方法等方面直接影响屋面系统的性能。现在一些大型工程双曲、单曲圆弧形且坡度较长的屋面，其上还设有采光天窗，对防水、抗风及耐久性方面的要求特别高。

5、而现在常用的普通屋面板就无法满足上述要求。考虑到上述原因我们采用直立锁边铝-镁-锰合金压型屋面板。 3.3 防水收边设计与施工 通过细心的深化设计，在板材端头与幕墙、天沟、天窗等部位交界处设置收边板、泛水板主动防止交接部位的漏水；在板材端头设置铝合金专用堵头主动阻挡因较大降水造成端头严重积水；同时将面板端头进行翻边处理，被动防止雨水由面板端头进入屋面内部。 4.施工方法 4.1施工方法概述 南沙体育馆整个金属屋面分内、外两个部分，进行区域划分，具体是将屋面工程分为3个合理有序的施工流水段，内围为一区段，外围1块至4块为二区段，外围5块至9块为三区段。 4.2操作平台选择 金属屋面内围各构件相对

6、集中，因此安装时在a10a12轴、a12a14轴范围的原屋面结构主梁附近搭设通道用于屋面次结构和屋面底板的安装。 外围金属屋面构件较为分散，采用铝合金标准化移动式操作平台来实现。移动式操作平台共布置了20台，高度按各板块高差不同分若干规格，以满足现场安装需要为原则。 4.3构件安装 4.3.1测量定位 屋面次结构、檩条的测量定位是前期测量放线工作的重中之重。屋面系统与钢结构关系的定位，主要通过对现有钢结构标高、轴线的复核，确定屋面檩条各点三维坐标位置，以确保屋面施工能实现屋面设计理念和建筑效果，保证后期施工质量。 4.3.2次结构安装 竖向次结构使用汽车和塔吊将构件吊至所安装位置处，测量竖向尺

7、寸及标高，保证误差在误差范围内后在进行焊接。水平向次结构安装过程主要确保纵横向误差在误差范围内，后进行焊接固定。斜撑安装应在纵横向次结构焊接牢固后在进行。 4.3.3檩条安装 檩条安装时采用汽车吊和塔吊将其垂直运输至次结构，到达安装位置上方时，缓慢下降就位。由于屋面存在坡度的关系，主檩条须先点焊牢固，防止侧翻掉落，固定时必须将檩条中心到准支托中心，注意控制檩条的侧向直线度和扭曲。 4.3.4压型穿孔底板施工 底板安装采取从边线处开始，从一侧向另一侧展开施工。安装时，以分块的边处骨架为基准线，以确定底板的安装轴线。安装前，利用水准仪和全站仪在安装好的檩条上先测放出第一列板的安装基准线，以此线为基

8、础测放出测控网。测控网测设完成后，安装前将板的安装位置线测放至屋面檩条之上。以此线为标准，板宽为间距，放出板的安装位置线。当第一块板固定后，在板端与板顶各拉一根连续的准线。这两根线和第一块板将成为引导线，便于后续压型板的快速固定。 4.3.5铝合金固定支座施工 高强度铝支座的施工是屋面板施工的关键程序。安装前，应先安装支座下方的隔热垫。支座的安装采用对称打二颗自攻螺钉。安装时，应先打入一颗自攻螺钉，然后对支座进行校正一次，调整偏差，并注意支座端头安装方向应与屋面板铺板方向一致。校正完毕后，再打入第二颗螺钉，将其固定。安装好后，应控制好螺钉的紧固程度，避免出现沉钉或浮钉。 4.3.6造型屋面板施

9、工 屋面板的固定方式采用无孔锁扣式连接，杜绝了传统屋面上成千上万个螺钉孔造成的漏水隐患。而咬合方式为立边单向双重折边并依靠机械力量自动咬合，水密性强，能有效防止毛细雨入侵。 屋面板的平面控制以固定支座来定位。在固定支座安装后，根据板出排水沟边沿的距离设板端控制线。就位时先对准板端控制线，然后将搭接边压入前一块板的搭接边，最后检查搭接边是否紧密接合。待位置调整好后，用电动锁边机进行锁边咬合，要求咬过的边连续、平整，不能出现扭曲和裂口。安装完成后，需对边沿处的板边进行修剪，以保证屋面板边缘整齐、美观。修剪完毕后，在屋面檐口部位屋面板的端头，需要利用专用夹具，将其板面向上部翻起，角度控制在45角为宜，以保证檐口部位雨水向内侧下泻，不从堵头及泛水板一侧向室内渗入。 5.总结 经过对“海螺”金属屋面安装重点、难点的分析并逐一制定对策，结合工程的实际情况进行有针对性的深化设计，通过细致精心的施工，确保了广州南沙体育馆屋面的安装质