異形曲面直立鎖邊金屬屋面施工技術(shù)

1建立鋁合金鎂錳合金板調(diào)濕景觀南通大劇院（以下簡稱大劇院）總面積11.1萬米。大劇院屋面系統(tǒng)為分離式復(fù)合屋面系統(tǒng)，上層為800mm高鋁合金裝飾線條及鋁合金百葉，下層為直立鎖邊金屬板屋面系統(tǒng)（見圖1）。內(nèi)層鋁鎂錳合金板直立鎖邊體系結(jié)構(gòu)包括：上設(shè)1.0mm直立鎖邊金屬板、鋁合金T型支座、0.3mm防水透氣膜、50mm隔音巖棉、1.5mm厚液體橡膠，下設(shè)1.5mmTPO防水卷材、8mm厚中密度水泥纖維板、150mm保溫巖棉、0.8mm厚彩鋼底板，鋼龍骨支撐結(jié)構(gòu)。直立鎖邊鋁鎂錳合金板金屬屋面板系統(tǒng)，頂部設(shè)置鋁合金裝飾線條，線條兩側(cè)帶有鋁合金百葉。鋁鎂錳屋面系統(tǒng)橫向接逢采用獨(dú)有的直立鎖邊固定方式，既保證了整個屋面系統(tǒng)的透氣性，又保證了其防水的可靠性。2施工面積2.1施工質(zhì)量控制(1）本項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)為“魯班獎”，且直立鎖邊金屬屋面構(gòu)造復(fù)雜，屋面曲率多變，金屬屋面下無混凝土剛性防水屋面，所以對造型施工精度以及防水要求處理需嚴(yán)格把控，若拼接節(jié)點(diǎn)處理不妥，存在偏差，則質(zhì)量很難達(dá)到保證。(2）在屋面鋼結(jié)構(gòu)安裝時會產(chǎn)生一定的結(jié)構(gòu)偏差，因此，在屋面系統(tǒng)設(shè)計時也會根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際定位做出一定的調(diào)整幅度，但調(diào)整幅度是有限的，當(dāng)結(jié)構(gòu)偏差超范圍時，這些調(diào)整余量就不能滿足結(jié)構(gòu)的偏差調(diào)整要求，因此各個工序的施工精度都要在復(fù)核設(shè)計的偏差允許范圍以內(nèi)，避免產(chǎn)生較大的累積誤差。2.2節(jié)點(diǎn)連接施工難點(diǎn)及定位由于屋面造型為不規(guī)則曲面，給施工放線、構(gòu)件加工帶來了很大的難度；復(fù)雜的連接節(jié)點(diǎn)，較高的施工精度，以及多種構(gòu)件的定位，尺寸，也給施工帶來了極大難度。同時，金屬屋面下方為凈空20～28m的超高大空間，屋面工程施工屬于高空作業(yè)，因而其技術(shù)措施、安全措施也大大增加了施工難度。2.3金屬屋頂?shù)氖┕ひ蟾甙凑帐┕た偘鼏挝缓贤て冢?800m3現(xiàn)場裝配式施工結(jié)合金屬屋面施工過程中的重難點(diǎn)，對施工方案進(jìn)行綜合考慮后，選擇了如下施工方案。(1）針對本項(xiàng)目復(fù)雜的不規(guī)則造型的難題，應(yīng)用BIM結(jié)合三維掃描建模技術(shù)，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工精度復(fù)核、指導(dǎo)現(xiàn)場材料加工、下料以及施工技術(shù)交底，在提高工作效率的同時也能確保施工精度。(2）考慮高空安裝難度大，精度不好控制的狀況，本項(xiàng)目在工廠以及現(xiàn)場加工廠內(nèi)完成部分構(gòu)件的組裝拼裝工作，形成屋面單元體后整體吊裝，以減少吊次，大大減少垂直運(yùn)輸壓力。垂直運(yùn)輸可分配于其他專業(yè)進(jìn)行穿插施工，形成流水作業(yè)，解決了工期緊張的難題。(3）對部分細(xì)部節(jié)點(diǎn)優(yōu)化，以加快施工效率，節(jié)約工期，降本增效。由于原主題鋼結(jié)構(gòu)上焊接耳板，在耳板上再焊接轉(zhuǎn)接件，工序較為復(fù)雜，且熱焊接會造成鋼結(jié)構(gòu)翼緣板的熱變形，故取消耳板，節(jié)約了工序，同時提高了施工質(zhì)量。4屋面施工方案直立鎖邊屋面系統(tǒng)為外圍護(hù)構(gòu)造，其下方為主體鋼結(jié)構(gòu)支撐結(jié)構(gòu)。金屬屋面及裝式線條安裝流程為：放線→檁條安裝→底板安裝→保溫棉、水泥纖維板和防水卷材的鋪設(shè)→直立鎖邊屋面板的安裝→臨時施工平臺施工→清洗維護(hù)鋼踏板施工→屋面裝飾線條、百葉施工→臨時施工平臺拆除→臨時施工平臺處屋面裝飾線條、百葉施工→清洗維護(hù)由于本工程屋面系統(tǒng)的不規(guī)則性，故需要對屋面系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)控制，以提高檁條安裝位置和標(biāo)高的準(zhǔn)確性、施工效率，保證金屬屋面施工進(jìn)度和質(zhì)量。本項(xiàng)目采用三維掃描+BIM+防線機(jī)器人的放線方案（見圖2），先將鋼結(jié)構(gòu)架構(gòu)層進(jìn)行掃描后的點(diǎn)云拼接后進(jìn)行逆向建模，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行金屬屋面模型的建模工作。在逆向建模的模型中選擇出所有需要的控制點(diǎn)位置的坐標(biāo)及標(biāo)高，隨后將坐標(biāo)輸入到天寶防線機(jī)器人中進(jìn)行放線工作。4.2定位安裝及質(zhì)量控制(1）檁托定位。檁托焊接在主體鋼結(jié)構(gòu)梁上（見圖3）。根據(jù)對屋面鋼結(jié)構(gòu)三維掃描逆建模的成果，在模型中選取金屬屋面檁條的三維坐標(biāo)進(jìn)行位置標(biāo)高的定位。(2）檁托焊接。檁托定位后，在焊接過程中要采取減小變形的措施，先對稱點(diǎn)焊，檢查檁托的角度，合格后再焊接。(3）檁條固定。本工程所有檁條采用螺栓與檁托連接，當(dāng)檁條吊裝就位后，穿入螺栓，安裝時應(yīng)盡量將兩相鄰檁條頂面調(diào)成一致。(4）防腐處理。檁托焊接后應(yīng)對焊縫及其四周進(jìn)行防腐處理。防腐材料選用防銹漆或富鋅漆，要求涂刷2道。防腐前清除干凈焊縫表面的藥皮和污物。4.3安裝基準(zhǔn)線調(diào)整屋面底板是安裝在屋面檁條下部（見圖4）。在底板安裝前，利用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀在安裝好的檁條上先測放出第1列板的安裝基準(zhǔn)線，安裝前將每組距間每塊板的安裝位置線測放至屋面檁條之上。此線為標(biāo)準(zhǔn)，以板寬為間距，放出每塊板的安裝位置線。當(dāng)?shù)?塊壓型板固定就位后，在板端與板頂各拉1根連續(xù)的準(zhǔn)線，這2根線和第1塊板將成為引導(dǎo)線，便于后續(xù)壓型板的快速固定。壓型底板通過自攻螺釘與主檁條連接。4.4防潮層的安裝屋面的保溫是否達(dá)到要求，全靠保溫層，因此保溫棉是施工的關(guān)健，保溫棉應(yīng)與下層的防潮層充分緊貼，并防止屋面在加溫后空氣間層空氣流動對保溫效果的影響（見圖5）。保溫棉安裝完成后應(yīng)立即安裝水泥纖維板，水泥纖維板用于承托防水卷材。防水卷材應(yīng)緊隨水泥纖維板施工，防水卷材應(yīng)盡量連續(xù)鋪設(shè)，搭接位置需做好防水密封處理。4.5鋁合金合成枝條的安裝鋁合金支座是將屋面風(fēng)載傳遞到檁條的受力配件，它的安裝質(zhì)量直接影響到屋面板的抗風(fēng)性能；另外，鋁合金支座的安裝誤差還會影響到屋面板的縱向自由伸縮，因此鋁合金支座的安裝也是本工程中的關(guān)鍵工序。第1排鋁合金支座安裝最為關(guān)鍵，將直接影響到后續(xù)支座的安裝精度。因此，第1排支座位置要多次復(fù)核。安裝鋁合金支座時（見圖6），應(yīng)先安裝支座下方的隔熱墊，防止冷橋產(chǎn)生，即金屬屋面內(nèi)部產(chǎn)生冷凝水。鋁合金支座的數(shù)量應(yīng)準(zhǔn)確不得缺失，因?yàn)槠錄Q定著屋面板的抗風(fēng)能力。4.6棉棉的鋪開先將吸音棉材料打開端帖在壓型板上并用雙面膠固定，然后邊打開卷，邊鋪蓋。鋪墊要求平整覆蓋、緊貼、鋪滿，棉與棉之間不能有間隙，吸音棉是用來吸收廳內(nèi)的回音，確保廳內(nèi)的音響效果。在保溫棉鋪設(shè)時，防水透汽膜設(shè)置在保溫棉上側(cè)，起隔氣、隔溫、反熱輻射作用（見圖7）。4.7“t”型連接件的安裝直立鎖邊鋁合金面板（見圖8），因板材材質(zhì)較軟，多次運(yùn)輸?shù)惯\(yùn)，難免會造成對板的損壞，所以在現(xiàn)場制作，可以根據(jù)屋面尺寸確定板長，從而避免出現(xiàn)在加工廠制作時由于設(shè)計尺寸和實(shí)際尺寸有誤，導(dǎo)致生產(chǎn)出的板過長或過短浪費(fèi)板材的情況；并且板長可根據(jù)需要盡可能加長加工尺寸，可加快施工進(jìn)度，增加屋面板的整體性和適用范圍。屋面板安裝的流程為：放線—就位—咬邊—板邊修剪，詳細(xì)介紹如下：(1）放線。在“T”型連接件安裝合格后，只需設(shè)板端定位線，一般以板出排水溝邊沿的距離為控制線，板塊伸出排水溝邊沿的長度以略大于設(shè)計為宜，以便于修剪。(2）就位。施工人員將板抬到安裝位置，就位時先對準(zhǔn)板端控制線，然后將搭接邊用力壓入前1塊板的搭接邊，最后檢查搭接邊是否緊密接合。(3）咬邊。屋面板位置調(diào)整好后，用專用電動咬邊機(jī)進(jìn)行咬邊，咬過的邊須連續(xù)、平整，不能出現(xiàn)扭曲和裂口。在咬邊機(jī)咬合爬行的過程中，其前方1mm范圍內(nèi)必須用力卡緊，使搭接邊接合緊密，這也是機(jī)械咬邊確保質(zhì)量的關(guān)鍵所在。當(dāng)天就位的屋面板必須完成咬邊，以免來風(fēng)時板塊被吹壞或刮走，造成滲漏現(xiàn)象。(4）板邊修剪。屋面板安裝完成后，對邊沿處的板邊需要修剪，以保證屋面板邊緣整齊美觀。4.8裝飾線條的固定裝飾線條1通過鋼踏板固定在3個直立鎖邊鋁合金支座上，裝飾線條2則固定于350mm×100mm×12mm鍍鋅鋼管上（見圖9）。針對鋁合金百葉，將其在工廠內(nèi)組裝成1個單元板塊，現(xiàn)場直接進(jìn)行安裝，提高整體的施工效率。5bim技術(shù)應(yīng)用效果(1）工期成效。金屬屋面整體施工方案采用工廠集中加工整體吊裝的方案，加之優(yōu)化工序，合理安排各專業(yè)之間的工序流水施工，通過方案的調(diào)整保證工期按時完成。(2）質(zhì)量成效。結(jié)合BIM深化設(shè)計、三維掃描防線機(jī)器人等進(jìn)行構(gòu)件加工，提高了施工精度，通過合理的優(yōu)化安排以及質(zhì)量控制，金屬屋面施工后經(jīng)過南方雨季天氣的考驗(yàn)，整個屋面系統(tǒng)無滲漏情況發(fā)生，且外觀質(zhì)量較好，一次成優(yōu)。(3）節(jié)約成本。BIM技術(shù)結(jié)合三維掃描能下料減少浪費(fèi)，提高施工精度，大大減少返工量，節(jié)約機(jī)械費(fèi)、人工費(fèi)；減少不必要材料的用量，節(jié)約了材料成本。6節(jié)能環(huán)保的發(fā)展前景