金属屋面 常州机场航站楼双曲面金属 屋面系统施工技术 庄 彤 ，章 俊 （１．常州第一建筑集团有限公司，江苏常州２１３００２；２．江苏后肖幕墙装饰有限公司，江苏 常州２１３００２） 摘要：常州机场航站楼大面积双曲面金属屋面施工中，涉及一系列难题，通过设置高空作业安全设施、控制屋面弧形、处 理好节点、一布一底二度涂刷纯丙烯酸涂料防渗漏以及现场加工超长金属屋面板等针对性措施，取得了满意的施工效 果。 关键词：机场航站楼；双曲面；金属屋面；直立锁边；施工 文章编号：｛００７－４９７Ｘ（２０１１）一２３—０ｏ０１－０５ 中图分类号：ｒｒＵ２３１；ＴＵ７４５ 文献标识码：Ｂ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ａｉｒｐｏｒｔ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｈｙｐｅｒｂｏｌｏｉｄ Ｍｅｔａｌ Ｒｏｏｆ Ｓｙｓｔｅｍ Ｚｈｕａｎｇ Ｔｏｎｇ ，Ｚｈａｎｇ Ｊｕｎ （１．Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｎｏ．１ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３００２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｈｏｕ Ｘｉａｏ Ｃｕ￣ａｉｎ Ｗａｌｌ Ｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ａｉｒｐｏｒｔ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｈｙｐｅｒｂｏｌｏｉｄ ｍｅｔａｌ ｒｏｏｆ ｓｙｓｔｅｍ． Ｄｅｓｉｒｅｄ ｒｅｓｕｈｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔａｋｅｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｗｏｒｋｉｎｇ ｈｉｇｈ ａｂｏｖｅ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ，ｗｅｌｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｕｒｖｅｄ ｒｏｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ，ｃａｒｅｆｕｌｌｙ ｄｅａｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｄｅｔａｉｌｓ，ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇ ｗｉｔｈ ｐｒｉｍｉｎｇ ａｎｄ ｔｗｏ ｃｏａｔｓ ｏｆ ａｃｒｙｌｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ａｎｄ ｏｎ－ｓｉｔｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｅｘｔｒａ－ｌｏｎｇ ｍｅｔａｌ ｓｈｅｅｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｉｒｐｏｒｔ ｔｅｒｍｉｎａｌ；ｈｙｐｅｒｂｏｌｏｉｄ；ｈｙｐｅｒｂｏｌｏｉｄ；ｓｔａｎｄｉｎｇ ｓｅａｍ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ １工程概况 １．１建筑概况 常州机场航站楼金属屋面系统面积２６ ０００ ｍｚ， 由大厅和指廊两大部分组成。其中大厅每间设一条采 光天窗、指廊每间设一条光伏采光天窗。屋面呈弧形 如双翼飞翔，如图１所示。 收稿日期：２０１１—０７一ｌ９ 图１屋面效果图 作者简介：庄彤，男，高级工程师、一级建造师，常州第一建筑 集团有限公司副总工程师。联系地址：２１３００２江苏省常州市迎 花路４号。 屋盖主体结构采用弧形Ｈ型钢梁、檩条。大厅屋 面圆弧Ｒ－－－２７３ ７８０ ｍｉｌｌ，最高点２４．５ ｍ；指廊屋面圆 ２０１１．２３ 工程 Ｏ１ 一 金属屋面 图２屋面构造 １．２工程特点及施工难点 １）在结构承重压型钢板未形成以前，屋面施工现 场面临高空悬空施工，安全隐患大，需重点防范Ⅲ； ２）屋面呈双弧形，为保证屋面曲率一致、平顺美 观的最终成型效果，需对钢结构屋面的原始偏差及 金属屋面本身的安装偏差，进行大量的调节和有效的 控制； ３）屋面系统每一构造层与采光天窗、光伏采光天 窗、排水天沟、檐口、避雷带等相交接节点、天沟与虹 吸雨水节点等处的处理，比较复杂； ４）承重压型钢板要求形成一道密闭防水层，其排 版、长短边搭接等需精心处理； ５）设计要求直立锁边铝镁锰合金屋面板分段应 在屋面最高点，使得面板最长段达到７０ ｍ。尺寸超 长，现场加工、运输和安装难度极大。 ２施工部分 ０２４ ＣＢＷ－Ｒｏｏｆｉｎｌｚ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０——１—１— ２．１ 总体施工技术路线 １）总体施工顺序：首先完成采光天窗、光伏采光 天窗、排水天沟、檐口等部位骨架安装，将整个屋面板 边界确定；接着迅速全面实施承重压型钢板底板施 工，为整个屋面施工提供安全操作平台，同时也为室 内装饰装修提供工作面；然后分问一次完成屋面所有 构造层，避免施工人员反复踩踏屋面板引起过大变 形。 ２）材料、构件采购、加工组织方式：承重压型钢板 可直接按标准采购；直立锁边铝镁锰合金屋面板在现 场按实际情况加工；光伏采光天窗、光伏采光玻璃，分 别由光伏专业厂家和玻璃专业加工厂家集成至单元 送工地安装。 ３）每一构造层在大面积展开施工以前，均在工程 原位首先进行样板间施工。在原位样板施工过程中， 可在现场进一步确认设计、工艺、节点处理是否合理、 施工组织方式是否合理，同时也可对操作班组、操作 人员进行工艺、要求等的全面现场交底，为全面施工 创造条件。 ２．２主要针对性技术措施 １）针对高空悬空施工的安全难题，采取在屋面纵 横向设置安全生命钢丝绳，并在操作区域下方设置移 动式双层安全平网的双重安全防护措施，确保施工安 全［２】。 ２）屋面弧形控制，通过在结构主檩上设置次檩、 同时对每一道次檩按圆弧坐标进行标高的严格控制， 使屋面弧形在最底层承重压型钢板安装前就得到了 控制。在以后屋面各构造层安装中，只需控制相对安 装误差，即可达到设计弧形要求。 ３）在屋面深化设计阶段，重点做好屋面系统每一 构造层与采光天窗、光伏采光天窗、排水天沟、檐口、 避雷带等相交接节点，以及天沟与虹吸雨水节点等处 的细化、优化工作，最大限度实现节点的标准化加工 和安装；施工现场严格执行样板验收制度，合理安排 工艺和流程。 金属屋面 一 ４）底层承重压型钢板搭接接缝处，原设计要求粘 贴防水胶皮（三元乙丙，图３）。通过现场样板，发现防 水胶皮与承压钢板在波峰、波谷阴阳角处无法粘结牢 固，形成渗漏隐患。经过在现场进一步反复试验，最 终确定在承压钢板纵、横向搭接等节点处，采用一布 一底二度纯丙烯酸屋面防水浸润涂料，充分利用其 可靠的粘结性、在阴阳角等复杂节点涂刷方便的可 施工性及适应变形的能力，达到使承重压型钢板形成 一道密闭防水层的效果。 防水胶皮（粘在压型钢板表面） 图３纵向接缝处示意图 ５）为确保面板防水效果，大厅屋面板分段在屋面 最高点，使得面板最长段达到７０ ｍ，若在地面加工成 型，在垂直运输过程中极易发生变形。本工程在大厅 和指廊间，设计有一间与大厅纵向平行等长的混凝土 结构屋面，将面板成型机放置在混凝土结构屋面，并 搭设与檐口等高的面板加工平台，面板可免去垂直运 输，直接由多人抬运便可至设计位置安装，可最大限 度地避免垂直运输、吊装过程中面板变形、损坏的发 生，在确保施工质量的同时可大幅度提高施工效率。 ３金属屋面系统安装工艺、操作要点 ３．１高空悬空施工安全防护设施 设置人行上下屋面安全通道，在操作人员立足、 移动位置设置生命钢丝绳网。并在操作区域下方设 置移动式双层安全平网（图４），形成一个高空悬空施 工立体安全防护体系【３ｊ。 ３．２现场测量放线 采用计算机建模，先确定屋面现场基准点、线位 置，并对原钢结构屋盖进行复核；然后根据计算机建 模数据，确定屋面天窗、檐口、天沟等构造边线、屋面 图４移动式双层安全平网 与外墙（幕墙）连接界面位置；最后逐一放出上述构造 骨架、屋面次檩具体位置（三维坐标）。 ３－３次檩安装 “ｕ”字形次檩采用Ｑ２４５Ｂ、２．５ ｍｍ厚镀锌钢板制 作。其安装位置与结构主檩平行，采用间断焊接连接， 并严格按建模确定的三维坐标定位。设置次檩的目的 除了一次将屋面位、形调整到位，还方便压型钢板与 结构的连接。 ３．４底层承重压型钢板安装 压型钢板相邻板块长边搭接一个波，短边在次檩 位置搭接３５０ ｍｍ。压型钢板位置调整到位后，直接在 波谷通过自攻自钻螺钉与次檩连接。 压型钢板固定后在其接缝处及与采光带连接处， 采用一布一底二度纯丙烯酸涂料进行密封处理，并通 过淋水试验确定效果。施工工艺为：在搭接处先涂一 层基层涂料，在其仍为湿润时将缝织聚酯布（水平搭 接宽２５０ ｍｍ，垂直搭接宽１５０ ｍｍ，相互搭接至少 １００ ｍｍ）嵌入其中，用刷子将其刷平，确保聚酯布不 起泡、不起皱，再在上面涂刷一层基层涂料充分浸润 聚酯布，至全干（至少１２ ｈ）后涂刷一层表层涂料。施 工情况，见图５。 图５接缝处理 ・屋面工程Ｉ＇０３ ｜ 金属屋面 ３．５衬檩安装 “几”字形衬檩采用Ｑ２４５Ｂ、２ ｍｍ厚镀锌钢板制 作，与次檩平行，间距１ ２００ ｍｍ，采用自攻自钻螺钉 与压型钢板连接。衬檩是安装面板铝合金Ｔ型码支 座的支撑构件，要求位置准确。 ３．６波谷保温棉及铝箔防潮层安装 保温棉运到施工现场后，根据压型钢板波谷形状 及尺寸裁剪。剪裁完成后，直接铺设在压型钢板波谷 处，要求平整覆盖、紧贴、铺满。 铝箔防潮层均匀铺贴于压型钢板上。由于压型 钢板较为光滑，铝箔防潮层如有滑动，可适当用胶带 进行粘贴固定，玻璃纤维网附在铝箔背面。由于施工 中暴露室外会汇集部分水分，铝箔防潮层具有一定的 空腔可以带走一部分潮气，减少对结构件的腐蚀，提 高其耐久性。 ３．７ Ｔ码安装 Ｔ码即直立锁边金属屋面系统的Ｔ型固定座。Ｔ 码是将屋面风载传递到衬檩的受力配件，它的安装质 量直接影响到屋面板的抗风性能；其安装误差还会影 响到金属面板的纵向自由伸缩。因此，Ｔ码安装成为 本工程的关键工序。 Ｔ码安装主要有以下几个施工步骤： １）放线：用经纬仪将轴线引测到衬檩上，作为Ｔ 码安装的纵向控制线。第一列Ｔ码位置要多次复核， 以后的Ｔ码位置用特殊标尺确定。Ｔ码沿板长方向的 安装位置，要保证其在檩条顶面中心；Ｔ码的数量决 定屋面板的抗风能力，应严格按设计确定，尤其是转 角和边缘部位更是重点。 ２）钻孔：本工程Ｔ码用不锈钢螺栓固定。不锈钢 螺丝不具备自攻能力，需要先用电钻预钻孑Ｌ。钻孑Ｌ直 径应据不锈钢螺丝的规格确定，一般应比螺丝直径略 小，这样才能保证直攻螺丝的抗拔能力。 ３）安装：钻好孑Ｌ后，用电钻螺丝枪打人不锈钢螺 丝，要求不锈钢螺丝松紧适度，不出现歪斜；每个Ｔ 码需要对称打入４颗不锈钢螺丝。 ０４￣ＣＢＷ－Ｒｏｏｆｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１ ４）位置复查：Ｔ码位置如出现较大偏差，屋面板 安装咬边后，会影响屋面板的自由伸缩，严重时板肋 将在温度的反复作用下磨穿，因此必须严格复核。主 要要求：直线偏差，≤２ ｍｍ；同向高差：≤，Ｊ的１／２００； 倾斜度，≤１。。 ３．８保温棉安装 将保温棉直接铺盖在玻纤网上，要求完全覆盖并 贴紧，保温棉与玻纤网之间不能有间隙，相邻两块保 温棉的接口处要用胶带粘牢。此道工序特别要注意 防潮防雨，必须在晴天施工，应安排分块与面板同时 施工，保证保温棉上均有面板覆盖。 ３．９金属屋面板安装 １）面板加工：生产屋面板的原材料为铝镁锰轧花 合金卷材，面板机出板方向设有辊轴支架，长约为ｌ０ ｍ；当生产出的屋面板超过１０ ｍ时，须由屋面抬板人 员抬着向前走，直至生产出足够长的铝板；当铝板长 度达到设计的板长时，停止压板并切割。面板长度宜 比设计略长１００ ｍｍ，便于将来板端的切割调整。 ２）面板运输：本工程采用在不上人屋面搭设脚手 架平台，作为屋面板加工基地，通过人工将面板直接 抬上屋面。该运输方式上行速度既快又方便控制，又 能够保证板块的安全运输。采用人力抬运，抬板人员 从两侧抬运，间距约３ ｍ。为保护抬板人员的手不受 划伤，须用胶带托住板底抬运。参与抬板的抬板人员 较多，必须由专人指挥协调，保持一致，才能保护施工 人员不受伤害和碰伤板块。 六级以上大风时，不宜进行面板抬运工作。 ３）面板安装：直立锁边板的安装工序较为简单， 但要求精度较高，否则将影响安装质量及观感效果。 首先校核Ｔ码安装情况（依据Ｔ码安装要求校核）， 确认可以安装后，采用人力抬运到安装部位并同步放 置在铝合金Ｔ码上。要保证锁边板边缘槽口均匀卡 接到位，依次平铺锁边板。铺设完成后，由锁边人员 统一通过专用锁边机锁边（图６）。每块板均应设置定 位点，并保证屋面板在热胀冷缩时向天沟方向滑动。 金属屋面 翳 嬲 蓊 嬲 糍融 嚣 糍曩 ： ■ 图６锁边 ４）节点处面板安装：节点处主要包括天沟檐口、 山墙及采光窗等，檐口构造见图７。泛水板必须在面 板安装前安装。屋面板安装时，将板的多余不齐端留 在天沟部分，然后用手提圆锯裁成一直线；裁剪完毕 后，进行檐口泡沫封口条及滴水片的安装；滴水片安 装完成后，再进行面板波谷下弯。 图７檐口构造 采光窗节点（图８）较复杂，施工先后顺序应严格 按照设计要求进行。采光窗横向迎水面节点屋面板 封口及其与泛水板的连接，采用焊接。焊接前先将锁 完边的板肋切成４５。斜角，然后用大力钳将其夹扁， 使其缝隙不大于２ ＩＴｌｍ。焊接时采用氩弧焊机及铝硅 焊条（税．４ ｍｉｎｘ９００ ｍｍ Ｒ４０４３ ｏ为防止泛水板变 形，安装了沿焊缝通长的“几”形支撑，“几”形支撑位 置应准确。焊波应均匀严密，焊缝宽度适宜，无焊瘤、 咬边。 ４结语 １）通过次檩一次性将双曲面屋面位置、形状调整 图８采光窗纵向构造（上）及横向迎水面构造（下） 到位，能确保最终屋面成型后的效果。 ２）采用一布一底二度纯丙烯酸屋面防水浸润涂 料，对高低起伏底层承压钢板接缝及复杂节点进行处 理，能有效形成一道密闭防水层。 ３）利用结构平面搭设与檐口等高的面板加工平 台，进行超长面板加工，可最大限度地避免垂直运输， 从而避免面板变形、损坏发生，确保施工质量、提高施 工效率。 ． 常州机场航站楼金属屋面工程已完工并已投入 使用，整个屋面双曲面外形美观，构造严密，防水效果 好。 参考文献： ［１】山西省建设厅．ＧＢ ５０３４５－－２００４屋面工程技术规范［Ｓ］．北 京：中国建筑工业出版社．２００４． ［２】山西建筑工程（集团）总公司．ＧＢ ５０２０７－－２００２屋面工程 质量验收规；芭［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２． 【３】毛杰，苟金瑞，彭其兵．直立锁边铝镁锰合金屋面施工技术 ［Ｊ］．施工技术，２００８（７）：６９—７１． ２０ １２３中国建筑防水・屋西工程Ｐ０５