直立锁边铝镁锰扇形屋面板在球型屋面的应用
张瑞源
【摘 要】随着社会的发展，人们对建筑造型的追求也提升到一个新的层次，更多的大型建筑选用钢结构作为其主体及附属结构，屋面围护的灵活应用也上升到一个新的台阶，尤其在大型公共建筑如体育场、大剧院、展览馆及各种娱乐场馆中得到广泛的应用。论文着重介绍直立锁边铝镁锰扇形屋面板在球型屋面的应用。
【Abstract】With the development of society， people's pursuit of architectural modeling has also been promoted to a new level. More large buildings choose steel structure as its main body and ancillary structure， and the flexible application of roof protection has risen to a new level， especially in large public buildings such as stadiums， theaters， exhibition halls and various entertainment venues， it has been widely used. This paper focuses on the application of the upright locking aluminum-magnesium-manganese fan-shaped roof plate in the spherical roof.
【关键词】直立锁边铝镁锰屋面板；扇形板；球形屋面
【Keywords】aluminum-magnesium-manganese standing seam roof panel； fan-shaped plate； spherical roof
【中图分类号】TU2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0162-02
1 工程概述
华夏文化旅游综合体项目演艺剧场位于西安浐灞区灞河东路以东，世博大道以西，建筑平面为一个近似椭圆，长轴外径142m，短轴外径128m，总建筑面积35650㎡，建筑高度为50m。本工程外部结构形式主要为钢框架，屋面为大跨度双层网壳螺栓球穹顶结构，屋面围护部分为铝镁锰直立锁边金属屋面。金属屋面有两部分组成，标高+45.800m以上部分为直板屋面区，标高+46.800m以下至天沟部分为扇形屋面区域。
2 施工难点及解决方法
①本工程外形为椭球型，为完美表达出建筑造型，需采用扇形板安装，且每块板规格不相同，扇形板大小头宽度确定是本工程的难点。本工程平面轴线有四组半径不等的圆弧组成，因此将屋面分为四个区域，根据各区域半径及弧长确定扇形板大小头的宽度，并结合现场实测实量情况和其他区域扇形板规格进行调整，确保扇形板规格符合现场实际情况，保证屋面外观效果。②本工程跨度大，网壳失高为20.8m，屋面最长弧长为73.3m扇形板长度为37.5m，屋面板运输为难点。因扇形板的加工工艺问题，需二次成型，且需进行弯弧处理，需在地面进行加工，然后利用所制作运输架，通过塔吊进行水平运输和垂直运输。③本工程屋面扇形板面积占屋面总面积的70%以上，传统屋面扇形板的加工工艺复杂，调试机械周期较长，屋面板加工为本工程的重点。④本工程屋面板为椭球型，屋面为双曲屋面，因此所有板都需要进行弯弧，以达到所需的外观要求。
3 施工工艺流程（图2）
4扇形板金属屋面系统施工的关键技术
4.1 施工测量
①檩条安装施工测量：根据屋面檩条模型图，倒出檩条两端上表面的坐标，依据轴线控制网，利用GPS对檩条端部上表面坐标进行复核，并利用檩条上的长扁孔对檩条标高进行调整，直到檩条上平面表高满足规范要求。②铝合金支座安装：铝合金支座安装直接关系到屋面板的纵向自由伸缩、屋面板槽口扣合的严密性及屋面板的抗风性能能否符合标准，整体屋面的外观及弧度能否达到设计要求的关键问题。
铝合金支座安装前，根据模型倒出的铝合金支座底部中心坐标，在檩条上放出屋面板小头端和最大头端铝合金支座安装控制线，并记录标高，然后把1mm钢丝线两端紧固在上下铝合金支座同侧上，画出中间部分铝合金支座安装控制线，并利用全站仪对控制线进行校核。
4.2 屋面扇形板的加工
屋面扇形板和屋面标准板的加工设备工作原理基本相同，异型屋面板子的机械加工是由两次完成的，即每次加工一个单边。
①异型屋面板的加工流程：测量、下单—>剪板—>裁切—>公扣加工—>母扣加工。②测量、下单：屋面板安装班组需要把屋面板块的长度和两端头的成型板材宽度填写成加工单交给板材制作班组；③剪板：制作班组按加工单上屋面板块的长度，用剪板机把铝板卷材开卷成平板。④裁切：按加工单上屋面板块的两端头成型板材宽度，分别加上175mm；在平板两端头上作标记，为了保证屋面板立边的成型质量，需要用墨斗弹线，以标示出裁切的位置，然后用云石机裁切成需要的异型板。⑤屋面板的加工：屋面板的两个立边分别叫做公扣和母扣，异型屋面板的两个立边的压型是分别进行的，压制顺序没有特殊的要求，为了防止出错，往往在习惯上是每张的板子的立边压制顺序是相同的。本工程采用的直扇一体机两侧滚轴分别对公扣和母扣进行加工，避免加工过程的机器反复调试，提高加工效率。⑥屋面板弯弧处理：局部墙面安装的铝镁锰板由于长度不足，无法做到自然弯弧，需要专业的弯弧机器进行弯弧处理，专门的金属立边板块预制弯弧成型加工设备的使用，可制作内外弯弧板，板块的弯弧可一次完成。
4.3 屋面板的运输
根据现场实际情况，本工程屋面板垂直运输采用塔吊运输，水平运输采用人工运输的方式。
4.4 屋面板安装
施工人员将板抬到安装位置后，就位时先对准板端部控制线，然后将搭接边用力压入前一块板的搭接边。检查搭接边是否能够紧密接合，如不能緊密结合，则应找出问题，及早处理。金属板的铺设要注意常年风向，板肋搭接需与常年风向相背。
屋面板安装调整好位置，安装端补泡沫封条，然后进行锁边。锁边应连续、平整，不能出现扭曲和裂纹。在锁边机前进的过程中，其前方1m范围内必须用力使搭接边接合紧密。对本工程而言，锁边的质量关键在于在锁边过程中是否用强力使搭接边紧密接合。当天就位的面板必须完成锁边，如图所示，保证夜晚来风时板不会被吹坏或刮走。
5 结语
本工程屋面扇形板安装采用现场制作，根据现场实际情况确定屋面板大小头尺寸及长度，保证工程质量的同时，加快了施工进度，确保计划工期，为演艺剧场顺利竣工奠定基础，同时减少了不必要的浪费，从而节约了成本。
本工艺在不同程度上解决了球型网壳屋面板的安装难题，对屋面施工中的施工测量、屋面板的加工、屋面板的运输及屋面板的安装进行较全面、细致的研究，实现了技术先进、经济合理和施工便捷等目标，为保证工程质量提供了理论依据，可为同类工程积累宝贵的施工经验。
【参考文献】
【1】马人乐， 何敏娟. 大型场馆异形钢结构屋面概念设计若干问题探讨[J]. 建筑结构学报， 2006， 27（4）：61-64.
【2】叶志青. 深圳湾体育中心屋面系统的设计[J]. 建筑技术， 2011， 42（6）：563-565.
【摘 要】随着社会的发展，人们对建筑造型的追求也提升到一个新的层次，更多的大型建筑选用钢结构作为其主体及附属结构，屋面围护的灵活应用也上升到一个新的台阶，尤其在大型公共建筑如体育场、大剧院、展览馆及各种娱乐场馆中得到广泛的应用。论文着重介绍直立锁边铝镁锰扇形屋面板在球型屋面的应用。
【Abstract】With the development of society， people's pursuit of architectural modeling has also been promoted to a new level. More large buildings choose steel structure as its main body and ancillary structure， and the flexible application of roof protection has risen to a new level， especially in large public buildings such as stadiums， theaters， exhibition halls and various entertainment venues， it has been widely used. This paper focuses on the application of the upright locking aluminum-magnesium-manganese fan-shaped roof plate in the spherical roof.
【关键词】直立锁边铝镁锰屋面板；扇形板；球形屋面
【Keywords】aluminum-magnesium-manganese standing seam roof panel； fan-shaped plate； spherical roof
【中图分类号】TU2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0162-02
1 工程概述
华夏文化旅游综合体项目演艺剧场位于西安浐灞区灞河东路以东，世博大道以西，建筑平面为一个近似椭圆，长轴外径142m，短轴外径128m，总建筑面积35650㎡，建筑高度为50m。本工程外部结构形式主要为钢框架，屋面为大跨度双层网壳螺栓球穹顶结构，屋面围护部分为铝镁锰直立锁边金属屋面。金属屋面有两部分组成，标高+45.800m以上部分为直板屋面区，标高+46.800m以下至天沟部分为扇形屋面区域。
2 施工难点及解决方法
①本工程外形为椭球型，为完美表达出建筑造型，需采用扇形板安装，且每块板规格不相同，扇形板大小头宽度确定是本工程的难点。本工程平面轴线有四组半径不等的圆弧组成，因此将屋面分为四个区域，根据各区域半径及弧长确定扇形板大小头的宽度，并结合现场实测实量情况和其他区域扇形板规格进行调整，确保扇形板规格符合现场实际情况，保证屋面外观效果。②本工程跨度大，网壳失高为20.8m，屋面最长弧长为73.3m扇形板长度为37.5m，屋面板运输为难点。因扇形板的加工工艺问题，需二次成型，且需进行弯弧处理，需在地面进行加工，然后利用所制作运输架，通过塔吊进行水平运输和垂直运输。③本工程屋面扇形板面积占屋面总面积的70%以上，传统屋面扇形板的加工工艺复杂，调试机械周期较长，屋面板加工为本工程的重点。④本工程屋面板为椭球型，屋面为双曲屋面，因此所有板都需要进行弯弧，以达到所需的外观要求。
3 施工工艺流程（图2）
4扇形板金属屋面系统施工的关键技术
4.1 施工测量
①檩条安装施工测量：根据屋面檩条模型图，倒出檩条两端上表面的坐标，依据轴线控制网，利用GPS对檩条端部上表面坐标进行复核，并利用檩条上的长扁孔对檩条标高进行调整，直到檩条上平面表高满足规范要求。②铝合金支座安装：铝合金支座安装直接关系到屋面板的纵向自由伸缩、屋面板槽口扣合的严密性及屋面板的抗风性能能否符合标准，整体屋面的外观及弧度能否达到设计要求的关键问题。
铝合金支座安装前，根据模型倒出的铝合金支座底部中心坐标，在檩条上放出屋面板小头端和最大头端铝合金支座安装控制线，并记录标高，然后把1mm钢丝线两端紧固在上下铝合金支座同侧上，画出中间部分铝合金支座安装控制线，并利用全站仪对控制线进行校核。
4.2 屋面扇形板的加工
屋面扇形板和屋面标准板的加工设备工作原理基本相同，异型屋面板子的机械加工是由两次完成的，即每次加工一个单边。
①异型屋面板的加工流程：测量、下单—>剪板—>裁切—>公扣加工—>母扣加工。②测量、下单：屋面板安装班组需要把屋面板块的长度和两端头的成型板材宽度填写成加工单交给板材制作班组；③剪板：制作班组按加工单上屋面板块的长度，用剪板机把铝板卷材开卷成平板。④裁切：按加工单上屋面板块的两端头成型板材宽度，分别加上175mm；在平板两端头上作标记，为了保证屋面板立边的成型质量，需要用墨斗弹线，以标示出裁切的位置，然后用云石机裁切成需要的异型板。⑤屋面板的加工：屋面板的两个立边分别叫做公扣和母扣，异型屋面板的两个立边的压型是分别进行的，压制顺序没有特殊的要求，为了防止出错，往往在习惯上是每张的板子的立边压制顺序是相同的。本工程采用的直扇一体机两侧滚轴分别对公扣和母扣进行加工，避免加工过程的机器反复调试，提高加工效率。⑥屋面板弯弧处理：局部墙面安装的铝镁锰板由于长度不足，无法做到自然弯弧，需要专业的弯弧机器进行弯弧处理，专门的金属立边板块预制弯弧成型加工设备的使用，可制作内外弯弧板，板块的弯弧可一次完成。
4.3 屋面板的运输
根据现场实际情况，本工程屋面板垂直运输采用塔吊运输，水平运输采用人工运输的方式。
4.4 屋面板安装
施工人员将板抬到安装位置后，就位时先对准板端部控制线，然后将搭接边用力压入前一块板的搭接边。检查搭接边是否能够紧密接合，如不能緊密结合，则应找出问题，及早处理。金属板的铺设要注意常年风向，板肋搭接需与常年风向相背。
屋面板安装调整好位置，安装端补泡沫封条，然后进行锁边。锁边应连续、平整，不能出现扭曲和裂纹。在锁边机前进的过程中，其前方1m范围内必须用力使搭接边接合紧密。对本工程而言，锁边的质量关键在于在锁边过程中是否用强力使搭接边紧密接合。当天就位的面板必须完成锁边，如图所示，保证夜晚来风时板不会被吹坏或刮走。
5 结语
本工程屋面扇形板安装采用现场制作，根据现场实际情况确定屋面板大小头尺寸及长度，保证工程质量的同时，加快了施工进度，确保计划工期，为演艺剧场顺利竣工奠定基础，同时减少了不必要的浪费，从而节约了成本。
本工艺在不同程度上解决了球型网壳屋面板的安装难题，对屋面施工中的施工测量、屋面板的加工、屋面板的运输及屋面板的安装进行较全面、细致的研究，实现了技术先进、经济合理和施工便捷等目标，为保证工程质量提供了理论依据，可为同类工程积累宝贵的施工经验。
【参考文献】
【1】马人乐， 何敏娟. 大型场馆异形钢结构屋面概念设计若干问题探讨[J]. 建筑结构学报， 2006， 27（4）：61-64.
【2】叶志青. 深圳湾体育中心屋面系统的设计[J]. 建筑技术， 2011， 42（6）：563-565.
