大型場館異形金屬屋面施工技術

謝 博

（中鐵城建集團北京工程有限公司，北京 100024）

0 引言

隨著社會的不斷發展進步和我國綜合實力的增強，各類民生類建筑應運而生。體育場館建筑更是如雨后春筍般成為各地展現人民風貌的重要體系。在大型場館的建設過程中，復雜多變的屋面造型成為施工過程中較為重要的部分。其中2022 年北京城建北方集團有限公司張楊等[1]的發明專利對底板安裝的技術做了進一步規范要求。2022 年胡江煜[2]對屋面板安裝定位線的方式和標準進行了專項研究。2021 年趙歡、李銳、江宏佳[3]對體育場鋁鎂錳直立鎖邊屋面板的技術誤差積累，及時糾偏技術進行了研究。本文在此基礎上，對大型場館異形金屬屋面安裝過程中的鋁合金支座安裝的縱向控制、鋁錳鎂合金直立鎖邊板、金屬屋面安裝時設置固定點，以及同步控制、異形結構測量定位放線等做了進一步論述，提出了大型場館異形金屬屋面采用鋁鎂錳金屬屋面最能符合設計要求，并呈現出造型建筑美感。

1 工程概況

內蒙古冰上運動訓練中心建設項目大道速滑館工程位于呼倫貝爾市，建筑面積26 957.71m2，地下1 層，地上2 層，設置座椅3 000 個，建筑最高點40.28m。該工程下部結構為混凝土框架結構，上部屋面造型為鋁鎂錳金屬屋面系統。屋蓋平面呈“矩形”，橫向寬度為187.2m，縱向尺寸為88.9m，縱向整體立面造型呈“飛舞哈達”狀，造型波瀾起伏，如圖1 所示。

圖1 大道速滑館效果圖

工程建設積極響應“三億人上冰雪”的號召，貫徹落實內蒙古自治區政府和體育局關于發展冬季冰雪運動的要求，建成后作為全國第十四屆冬運會的賽事主場館，同時也可承擔世界性國際大型滑冰賽事，為推動冰雪運動發展奠定了強有力的基礎。

2 工程特點及難點

（1）本項目位于我國北部邊境地區，氣候相對寒冷，易出現冰凍、寒流等極端氣候，受氣候影響，每年實際可施工的時間僅為6 個月，故建設時間短、技術難度大。

（2）屋面造型復雜，鋁鎂錳板金屬屋面與排煙天窗、不銹鋼天溝、山墻裝飾鋁板的銜接處是控制的重難點，如果處理不當，勢必引起屋面滲漏水。

（3）本工程跨度為88.9m，為了降低屋面滲漏的可能性，應避免屋面板在同一坡度內出現搭接。鋁鎂錳板下料長度及固定方式應充分考慮屋面板熱脹冷縮，屋面板下料長度較長，且要求固定支撐屋面板鋁合金支座安裝的順直度必須滿足設計要求。

（4）鋁鎂錳金屬屋面作為本工程的“臉面”，工程量巨大，工序眾多，尤其是鋁鎂錳金屬屋面與結構屋面結合部位，鋼結構焊接節點眾多，更增加了本工程工序的復雜性。

3 工藝流程及施工方法

3.1 工藝流程

總體施工安排→底板安裝→鋁合金支座安裝→各構造層鋪裝→鋁錳鎂合金直立鎖邊板金屬板安裝→細部節點處理。

3.2 主要施工方法

3.2.1 總體張拉安排

根據屋脊線將屋面分為12 個區段進行施工，現場施工過程是按照1 區→2 區→3 區→4 區→5 區→6 區→7 區→8 區→9 區→10 區→11 區→12 區的順序進行流水施工。屋面板施工時利用現有塔吊配合移動汽車吊進行吊裝、轉運。屋面板采用現場壓制成型，鑒于本工程屋面跨度較大，屋面板利用專用起吊器具將屋面板運輸至屋面，吊裝時一次性吊裝15 塊金屬屋面板，然后通過人工搬運至安裝位置，如圖2 所示。

圖2 屋面分區施工示意圖

3.2.2 底板安裝

本工程屋面沖孔底板采用0.47mm 厚TD 高強（G550）鍍鋁鋅穿孔壓型鋼板，肋高29mm，板寬995mm，自檁條上安裝，采用自攻釘固定。在安裝基礎上，應對工作面進行檢查，滿足標準后，方可施工，待安裝完畢后，要注意對其進行最后的防護，不得直接踩踏或放置重物，在后續工序施工前要對底板進行必要的保護措施。

底板安裝前，在已架設好的檁條上，用水平儀、經緯儀，先測放一排板的安裝基準線，以該條線為基準，按20 片板寬為一組間距，對底板安裝位置進行測量。在施工之前，先在屋面次檁條上測量每一塊板的安裝位置。用這條線作為基準，用板的寬度作為間隔，放出每一塊板安裝位置線。在安裝底板時，首先在檁條的安裝面上安裝一排底板，再把已經安裝好的面板作為工作平面，按順序往前安裝，搭接長度不小于50mm。在安裝基礎板之前，首先松開定位板的邊線，然后進行定位。按照定位板的順序進行基板的安裝，每隔10 行進行一次測量。為避免出現過大累計誤差，安裝過程中對底板的安裝尺寸偏差及時進行檢查和校正。

安裝過程中，嚴禁將壓型鋼板拖在凹凸不平的地面或鋼結構方通上，不得將其他雜物和工具拖到壓型板上。將第一塊壓板安裝到位后，將其兩端和頂部分別拉出一條不間斷的準線鋼絲。這兩條鋼絲與前一條鋼絲作為導向鋼絲，方便隨后的沖壓成型。在安裝完一段面積后，進行頂面檢測，通過測量已經固定好的壓板的寬度，從上至下進行測量，確保無移位或缺邊的情況。在下一次放樣的標志點上安裝，檢查鋼板的安裝偏差，符合設計要求后，再對鋼板進行整體緊固。如不能達到要求，可在下一個標識區段中進行調整，此時可在此標識區段上調整好，將標識區段調整到原來的區段后，再完全擰緊。安裝完畢后，要及時檢查是否有漏接的地方，對壓型鋼板的角隅部位，要用隔熱材料填補。

3.2.3 鋁合金支座安裝

鋁合金板支撐結構是將風載荷傳給次梁的承載構件，其安裝質量對屋蓋結構的抗風能力有很大的影響。另外，鋁合金支架的裝配誤差也會對頂板縱向自由膨脹和前屋蓋切口的緊密性產生影響。所以，屋面支撐件的安裝是整個施工過程中的一個重要環節。

面板固定座在施工過程中，對支座的水平位置偏差，傾斜角，平面角進行控制。當支座的橫向位移大于5mm 時，就意味著支座與其他支座的縱長不在一條線上，就會對面板的縱向自由膨脹產生一定的影響。當板材受熱膨脹時，在偏心支座上會產生較大的阻力，或者由于長時間的摩擦，板筋斷裂而導致漏水。支座傾斜角度大于2°時，板肋在咬合時會咬破板肋，造成漏水[4]。

利用經緯儀將檁條上的軸線引出，作為安裝鋁合金支架的縱向線。第一排鋁合金支架的安裝是一個非常重要的環節，它對后面支架的裝配精度有很大的影響。為此，對首行支承的位置進行了反復的檢查，并用刻度尺測定了它們之間的距離。此外，在屋蓋結構中，支撐板的數目也直接影響到屋蓋的抗風承載力。因此，在板材長度方向上，要嚴格按照圖紙要求布置，不得有遺漏。屋面板支架的安裝質量控制，是在屋面板安裝之后，由于熱脹冷縮的作用，可以讓屋面板自由滑動，避免了由于支架安裝不當而導致的屋面板滑動時撕裂。在安裝鋁合金支架時，首先要在支架下面安裝隔熱墊。支架上的兩個自攻絲是對稱的。在安裝過程中，首先安裝一根自攻釘，再對支架進行一次矯正，調整好偏差，并注意支座端頭安裝方向應與屋面板鋪板方向一致。再將第二個螺絲插進去，并將它固定住。安裝完成后，要對螺絲擰緊情況進行檢查，防止出現沉釘、浮釘。首先，對每個鋁合金支架進行目視檢查，以確定其與同一直線。當鋁合金支撐變形量過大時，屋面變形過大，屋面板的自由膨脹將受到一定的影響，嚴重時，板肋還會因溫差而發生磨損。所以，如果出現了很大的偏差，要及時校正，直到符合安裝要求為止。在支架安裝完畢后，對支架進行全面檢測，并利用拉線的方法對固定支架的梅花頭位置進行復查，如有錯位，坡度不一致，與頂板不平行，應立即進行校正，如圖3 所示。

圖3 鋁合金支座安裝完成圖

3.2.4 構造層鋪裝

屋面各構造層材料用塔吊提升至屋面后，由施工人員轉移至安裝位置進行安裝。保溫材料在施工過程中運到屋面后要及時用完，避免大量堆放。在每一種結構層的鋪設之前，都要事先確定鋪設的方法，并按照鋪設的方法對其進行切割，切割邊的直線偏差不得超過5mm，接縫偏差不得超過2mm，板與板之間的接縫處要用特制的膠帶粘合。其安裝順序為：由屋頂一端向另一端安裝，相鄰兩片隔熱吸音棉之間的搭縫宜交錯排列，兩端及邊沿用專用工具釘牢。隔熱和吸音層的施工重點是防水，為了避免長期裸露在外，施工過程中要嚴格組織/集中施工，盡可能縮短保溫材料的外露時間，還要備好防雨苫布，施工完畢后，要將沒有覆蓋的隔熱吸音材料暫時遮蓋起來，以免晚上被雨水打濕。在施工過程中，應注意綁扎牢固，在接縫處進行重疊，以避免出現冷橋。保溫、吸音棉的安裝，特別要做好轉角部分的施工質量，例如，屋面與天窗交口處、山墻邊、泛水處、邊緣立面封堵等地方，這是施工中易被忽視的地方，冷空氣就會從這些地方進入到房間里，從而影響到整體屋面的隔熱性能，所以，它是施工中的關鍵控制區域。為了防止因氣候變化而影響鋪設，應盡量與屋面板平行施工。為確保項目的質量，嚴禁在雨天、雪天、大風等惡劣天氣進行施工。

3.2.5 鋁鎂錳金屬屋面板安裝

首先對面板的安裝位置進行放樣，通常以面板與天溝之間的距離作為控制線。面板出天溝的長度按板長1/1000+下彎15mm+30mm 寬+30mm 尺寸余量C 確定，其中，夏天安裝C 為25mm，冬天為15mm，但不少于100mm。例如：屋面板長度30m，屋面板伸入天溝長度為100mm。

屋面板在現場加工完成，按照屋面的總體施工次序，在屋面檐口的空地上各開一片屋面處理場地，作為屋面板和卷材的堆放場地。屋面板加工場地應平整，對加工場地承載力不足的地面，采取加固。用鋼扁擔將屋面板吊運至施工位置，并固定牢固。

工人將鋼板吊裝至安裝位置，檢查鋼板的小邊緣是否全部與固定座相扣，首先要對齊鋼板端部的控制線，再將其強行插入前面一片鋼板的搭接邊上。檢查搭接的接縫能否嚴密，不能拼接的要及時發現問題，及時進行處理如圖4 所示。

圖4 屋面板安裝示意

為確保屋蓋在熱脹冷縮時按預先確定的方向進行伸縮，在屋面上應設錨固點。同時，考慮到屋蓋長度較長，屋蓋具有一定的弧形，因此，為了避免屋蓋的滑移，在屋蓋上也必須設置相應的錨固點[5]。其安裝位置與屋面板長度、屋面坡度、板材寬度及屋頂荷載等因素有關。根據現場實際情況，將屋面板沿縱向的兩個方向進行自由伸縮，從而很好地解決了這個問題。固定點施工時必須注意不銹鋼螺栓的選用必須符合要求，以保證固定點既能鉚固穩定，又不至于伸出太多而導致面板磨損，如圖5 所示。

圖5 屋面板固定示意

面板位置調整好后，將端面板下面的泡沫密封蓋上，并將其鎖住。鎖邊要連續，平整，無變形，無開裂。當鎖邊機向前推進時，應將其前端1m 以內的壓力壓緊，以使其緊貼。對當日安裝的嵌板進行封邊處理，以防止夜間來風時，嵌板不會被風刮走。當板材的厚度為0.9 ～1.2mm 時，鎖邊的直徑在21±1mm 范圍內，通常選擇21mm。

對檐口及天溝處的板邊緣進行修整，使屋面板伸出天溝的長度不低于規范要求，從而能有效地避免因風力而將雨水刮進屋中。

金屬屋頂的部件等必須采取防護措施，避免碰撞變形，變色，污染。金屬屋面安裝完成后，及時對屋頂進行清掃；如果使用中性清洗劑清潔屋頂，清理前屋面必須做抗腐蝕性測試。用中性清潔劑清洗后，要立即用水清洗。

4 結論

本文對內蒙古冰上運動訓練中心建設項目大道速滑館金屬屋面施工，提出了一整套完整的異形金屬屋面施工技術，通過采用大跨度異型鋁錳鎂合金直立鎖邊板金屬屋面系統的安裝，提高了施工效率，并節約了施工成本。具體結論如下：

（1）異形金屬屋面鋁鎂錳板根據現場實際尺寸加工制作，有效提高了材料利用率，同一坡度范圍內屋面板沒有接頭，降低屋面滲漏概率，減少后期維修保養，經濟效益突出。

（2）通過對異形金屬屋面安裝施工的研發及應用，為大道速滑館的早日運營創造了必要的條件，得到業主及社會各界的一致好評。

（3）在今后大型場館異形金屬屋面施工技術中提供重要參考價值，可在生產現場制作所需不同長度板提供了借鑒，并減少材料浪費。