异形曲面直立锁边金属屋面施工技术

异形曲面直立锁边金属屋面施工技术

1建立铝合金镁锰合金板调湿景观南通大剧院（以下简称大剧院）总面积11.1万米。大剧院屋面系统为分离式复合屋面系统，上层为800mm高铝合金装饰线条及铝合金百叶，下层为直立锁边金属板屋面系统（见图1）。内层铝镁锰合金板直立锁边体系结构包括：上设1.0mm直立锁边金属板、铝合金T型支座、0.3mm防水透气膜、50mm隔音岩棉、1.5mm厚液体橡胶，下设1.5mmTPO防水卷材、8mm厚中密度水泥纤维板、150mm保温岩棉、0.8mm厚彩钢底板，钢龙骨支撑结构。直立锁边铝镁锰合金板金属屋面板系统，顶部设置铝合金装饰线条，线条两侧带有铝合金百叶。铝镁锰屋面系统横向接逢采用独有的直立锁边固定方式，既保证了整个屋面系统的透气性，又保证了其防水的可靠性。2施工面积2.1施工质量控制(1）本项目质量目标为“鲁班奖”，且直立锁边金属屋面构造复杂，屋面曲率多变，金属屋面下无混凝土刚性防水屋面，所以对造型施工精度以及防水要求处理需严格把控，若拼接节点处理不妥，存在偏差，则质量很难达到保证。(2）在屋面钢结构安装时会产生一定的结构偏差，因此，在屋面系统设计时也会根据钢结构实际定位做出一定的调整幅度，但调整幅度是有限的，当结构偏差超范围时，这些调整余量就不能满足结构的偏差调整要求，因此各个工序的施工精度都要在复核设计的偏差允许范围以内，避免产生较大的累积误差。2.2节点连接施工难点及定位由于屋面造型为不规则曲面，给施工放线、构件加工带来了很大的难度；复杂的连接节点，较高的施工精度，以及多种构件的定位，尺寸，也给施工带来了极大难度。同时，金属屋面下方为净空20～28m的超高大空间，屋面工程施工属于高空作业，因而其技术措施、安全措施也大大增加了施工难度。2.3金属屋顶的施工要求高按照施工总包单位合同工期，2800m3现场装配式施工结合金属屋面施工过程中的重难点，对施工方案进行综合考虑后，选择了如下施工方案。(1）针对本项目复杂的不规则造型的难题，应用BIM结合三维扫描建模技术，进行钢结构施工精度复核、指导现场材料加工、下料以及施工技术交底，在提高工作效率的同时也能确保施工精度。(2）考虑高空安装难度大，精度不好控制的状况，本项目在工厂以及现场加工厂内完成部分构件的组装拼装工作，形成屋面单元体后整体吊装，以减少吊次，大大减少垂直运输压力。垂直运输可分配于其他专业进行穿插施工，形成流水作业，解决了工期紧张的难题。(3）对部分细部节点优化，以加快施工效率，节约工期，降本增效。由于原主题钢结构上焊接耳板，在耳板上再焊接转接件，工序较为复杂，且热焊接会造成钢结构翼缘板的热变形，故取消耳板，节约了工序，同时提高了施工质量。4屋面施工方案直立锁边屋面系统为外围护构造，其下方为主体钢结构支撑结构。金属屋面及装式线条安装流程为：放线→檩条安装→底板安装→保温棉、水泥纤维板和防水卷材的铺设→直立锁边屋面板的安装→临时施工平台施工→清洗维护钢踏板施工→屋面装饰线条、百叶施工→临时施工平台拆除→临时施工平台处屋面装饰线条、百叶施工→清洗维护由于本工程屋面系统的不规则性，故需要对屋面系统进行重点控制，以提高檩条安装位置和标高的准确性、施工效率，保证金属屋面施工进度和质量。本项目采用三维扫描+BIM+防线机器人的放线方案（见图2），先将钢结构架构层进行扫描后的点云拼接后进行逆向建模，然后在此基础上进行金属屋面模型的建模工作。在逆向建模的模型中选择出所有需要的控制点位置的坐标及标高，随后将坐标输入到天宝防线机器人中进行放线工作。4.2定位安装及质量控制(1）檩托定位。檩托焊接在主体钢结构梁上（见图3）。根据对屋面钢结构三维扫描逆建模的成果，在模型中选取金属屋面檩条的三维坐标进行位置标高的定位。(2）檩托焊接。檩托定位后，在焊接过程中要采取减小变形的措施，先对称点焊，检查檩托的角度，合格后再焊接。(3）檩条固定。本工程所有檩条采用螺栓与檩托连接，当檩条吊装就位后，穿入螺栓，安装时应尽量将两相邻檩条顶面调成一致。(4）防腐处理。檩托焊接后应对焊缝及其四周进行防腐处理。防腐材料选用防锈漆或富锌漆，要求涂刷2道。防腐前清除干净焊缝表面的药皮和污物。4.3安装基准线调整屋面底板是安装在屋面檩条下部（见图4）。在底板安装前，利用水准仪和经纬仪在安装好的檩条上先测放出第1列板的安装基准线，安装前将每组距间每块板的安装位置线测放至屋面檩条之上。此线为标准，以板宽为间距，放出每块板的安装位置线。当第1块压型板固定就位后，在板端与板顶各拉1根连续的准线，这2根线和第1块板将成为引导线，便于后续压型板的快速固定。压型底板通过自攻螺钉与主檩条连接。4.4防潮层的安装屋面的保温是否达到要求，全靠保温层，因此保温棉是施工的关健，保温棉应与下层的防潮层充分紧贴，并防止屋面在加温后空气间层空气流动对保温效果的影响（见图5）。保温棉安装完成后应立即安装水泥纤维板，水泥纤维板用于承托防水卷材。防水卷材应紧随水泥纤维板施工，防水卷材应尽量连续铺设，搭接位置需做好防水密封处理。4.5铝合金合成枝条的安装铝合金支座是将屋面风载传递到檩条的受力配件，它的安装质量直接影响到屋面板的抗风性能；另外，铝合金支座的安装误差还会影响到屋面板的纵向自由伸缩，因此铝合金支座的安装也是本工程中的关键工序。第1排铝合金支座安装最为关键，将直接影响到后续支座的安装精度。因此，第1排支座位置要多次复核。安装铝合金支座时（见图6），应先安装支座下方的隔热垫，防止冷桥产生，即金属屋面内部产生冷凝水。铝合金支座的数量应准确不得缺失，因为其决定着屋面板的抗风能力。4.6棉棉的铺开先将吸音棉材料打开端帖在压型板上并用双面胶固定，然后边打开卷，边铺盖。铺垫要求平整覆盖、紧贴、铺满，棉与棉之间不能有间隙，吸音棉是用来吸收厅内的回音，确保厅内的音响效果。在保温棉铺设时，防水透汽膜设置在保温棉上侧，起隔气、隔温、反热辐射作用（见图7）。4.7“t”型连接件的安装直立锁边铝合金面板（见图8），因板材材质较软，多次运输倒运，难免会造成对板的损坏，所以在现场制作，可以根据屋面尺寸确定板长，从而避免出现在加工厂制作时由于设计尺寸和实际尺寸有误，导致生产出的板过长或过短浪费板材的情况；并且板长可根据需要尽可能加长加工尺寸，可加快施工进度，增加屋面板的整体性和适用范围。屋面板安装的流程为：放线—就位—咬边—板边修剪，详细介绍如下：(1）放线。在“T”型连接件安装合格后，只需设板端定位线，一般以板出排水沟边沿的距离为控制线，板块伸出排水沟边沿的长度以略大于设计为宜，以便于修剪。(2）就位。施工人员将板抬到安装位置，就位时先对准板端控制线，然后将搭接边用力压入前1块板的搭接边，最后检查搭接边是否紧密接合。(3）咬边。屋面板位置调整好后，用专用电动咬边机进行咬边，咬过的边须连续、平整，不能出现扭曲和裂口。在咬边机咬合爬行的过程中，其前方1mm范围内必须用力卡紧，使搭接边接合紧密，这也是机械咬边确保质量的关键所在。当天就位的屋面板必须完成咬边，以免来风时板块被吹坏或刮走，造成渗漏现象。(4）板边修剪。屋面板安装完成后，对边沿处的板边需要修剪，以保证屋面板边缘整齐美观。4.8装饰线条的固定装饰线条1通过钢踏板固定在3个直立锁边铝合金支座上，装饰线条2则固定于350mm×100mm×12mm镀锌钢管上（见图9）。针对铝合金百叶，将其在工厂内组装成1个单元板块，现场直接进行安装，提高整体的施工效率。5bim技术应用效果(1）工期成效。金属屋面整体施工方案采用工厂集中加工整体吊装的方案，加之优化工序，合理安排各专业之间的工序流水施工，通过方案的调整保证工期按时完成。(2）质量成效。结合BIM深化设计、三维扫描防线机器人等进行构件加工，提高了施工精度，通过合理的优化安排以及质量控制，金属屋面施工后经过南方雨季天气的考验，整个屋面系统无渗漏情况发生，且外观质量较好，一次成优。(3）节约成本。BIM技术结合三维扫描能下料减少浪费，提高施工精度，大大减少返工量，节约机械费、人工费；减少不必要材料的用量，节约了材料成本。6节能环保的发展前景