王兵团
（陕西建工第三建设集团有限公司，陕西 西安 710054）
随着人们物质文化生活需求的提升，城市施工的范围和难度越来越大，尤其是体育场馆、博物馆、高铁站和机场航站楼等大型公共建筑。范伟和莫涛等对城市地下空间盾构的曲线施工进行了研究和总结[1-2]。
简单朴实的建筑造型已难以满足审美和功能的需求，屋面的设计越加复杂，功能要求多样，施工的难度越来越大。王海发[3]认为建筑屋面对建筑外观造型的影响非常大，必须进行严格的质量控制。蔡碧蓉[4]结合具体工程对一种索结构的金属屋面进行了详细的研究。王志刚[5]对近几年北方地区网架钢结构屋面的发展现状与存在问题进行了综述。王自伟等[6]结合国家速滑馆的施工经验对马鞍形金属屋面的施工重难点和创新技术进行了总结。
本文结合企业多年工程实践经验，结合某医院中心、某市文化中心、某展览馆和某国际机场项目，在现场工艺创新和现有技术总结的基础上，总结了一种新型的组合式大坡度金属降噪曲屋面施工技术。
1.1 加工精度要求高
大坡度金属降噪曲屋面施工中，檩条、檐口系统、天沟系统及装饰系统采用常规加工方式精度较低、效率较慢，经济价值不突出。如果不考虑曲面变化较大的影响，机械地划分单元和加工生产，将会导致现场拼装误差大，直接影响建筑效果。曲屋面坡度过大处，如果不进行优化，加工厂难以制造满足要求的构件，误差超过±3mm 现场将难以施工。
1.2 构件保护要求高
施工构件很多为特制加工构件，可替换性较差。部分构件刚度并不高，缺少支承和保护时，易发生翘曲、扭转、变形和破损等，对现场施工和成品效果带来非常大的影响。任何构件一旦有掉色、破损和超过3mm 的变形，都必须回厂加工，所以现场运输、放置和施工完成后时，必须加强保护。
1.3 现场管理难度大
散件高空安装和高空焊接，效率低，风险大，焊接质量控制难度大。大型公共建筑面积大，现场造型复杂，结构较高，很多位置常规机械、常规运输和现场管理难以满足日常施工需要。一个屋面施工可能涉及成百上千个构件，每个构件的尺寸都不一样，如果不进行数字编码、现场预拼装和施工顺序优化，几乎无法完成施工工作。
1.4 安全风险大要求高
大坡度曲屋面造型陡峭，如果没有可靠的防护措施（1.2m高扶手和防滑条），容易滑倒跌落，材料堆放、运输及施工风险大，安全隐患多。大坡度曲面檐口须强化安全防护，作业人员面临高空坠物、物体坠落、火灾和坍塌等多种危险，安全防护的管理要求极高。现场除常规的塔吊安全管理人员和高空作业监督人员外，并需另设一位屋面施工专项安全管理人员，对现场的安全工作进行检查和处理。
大坡度曲面金属屋面，多采用 Rhino 进行放样设计，结合Grasshopper 插件，二次开发智能化算法，自动生成模型，无论速度还是精度，比传统模式有大幅提升。
大坡度金属降噪曲屋面，由于屋面高差变化较大，必须建立三维空间模型，同时对受力构件受力进行三维分析，防止因使用二维分析软件对构件的实际情况模拟不足，使计算结构的真实性、有效性带来不良影响。
双曲屋面面板的加工制作难度大、工艺复杂、费用高，深化加工处理难度大。施工方须在保证建筑外观符合原设计的同时，对屋面板进行曲率分析，结合工厂加工工艺，对方案进行深化设计和优化，尽可能优先采用平板和容易加工的单曲板，减少双曲板的数量，同时也便于施工的定位安装。结合BIM 技术进行曲屋面的设计优化，可以方便施工各参与直观地进行讨论和修改，可以有效地节约成本，缩短工期，保障安全和质量，达到降本增效的作用。
图1 某大坡度屋面设计的BIM 图
基于混凝土大坡度曲形屋面实施金属屋面系统的隔音、降噪、保温、防水、防腐蚀等特殊工艺，以达到大幅延长屋面使用寿命、造型优美、节能环保等功效。
3.1 工艺流程
施工准备→结构复核→BIM 计算→测量放线→安装角码及龙骨→铺设岩棉板→安装压型钢板→找平板施工→防水卷材施工→多功能降噪网→镀锌折件施工→安装金属面板→安装收边、泛水→检查验收。
3.2 结构复核、测量放线
对混凝土结构曲屋面依据规范及设计要求，进行标高、尺寸、曲率、强度等检查复核，记录须完整齐全合格。
清理基层，测量放线。放出檩条的分布线及角码的固定点位，间距不大于1 500mm，对混凝土结构层曲面弧度等不满足图纸或BIM 计算结果要求的部分进行高度调整。
图2 确定檩条及角码位置
3.3 角码及龙骨
龙骨的定位安装位置必须精确，将龙骨安装于作业面，严格按三维BIM 设计图纸放置，保证构件在同一水平面上，误差控制在±5mm，上下左右各方不平整处需用角铁等填充物垫平，误差控制在±3mm。
焊接龙骨时，重点检查焊缝成型质量、焊缝长度、焊脚高度等符合设计计算要求和规范规定。焊缝处须除渣，打磨并补涂防锈漆满足相关要求。
3.4 岩棉保温
檩条安装并验收后，铺设120mm 厚岩棉保温板（80kg/m2），保温板须铺设密实，板与板之间无缝隙。在坡度较大部位处须采用保温钉固定，保温钉≥6 个/m2，呈梅花形布置，边角处需加强保温钉数量。
3.5 压型钢板的施工
在工厂内压制镀锌压型钢板卷材，板长、厚度和数量根据BIM 计算的数据进行加工，一般项目的彩色瓦楞钢板尺寸根据BIM 策划现场布置，可以考虑选择500～1 000mm。成型后的压型钢板运输放置安装时注意保护，变形和破坏都可能导致无法施工。
压型钢板推荐采用电动葫芦或塔吊运输到屋面施工处，部分难以用塔吊直接就位的构件可采取人工运输到屋面施工作业面，需有可靠安全措施。
根据大坡度曲屋面BIM 三维设计图纸铺装底板，首先按照角度、位置的要求在龙骨上用自攻螺丝固定压型钢板，螺丝的间距按照受力计算和设计要求，底板与龙骨的锚固应牢固可靠，不能在曲面因重力变形滑移，底板搭接顺序为从下到上，先局部处理后整体，长度大于三分之一的板宽。
安装完压型钢底板后须进行三维设计的验收，与龙骨相交处，即开口部分尺寸位置准确，连接部位牢固可靠，板面无污染或垃圾，周边用2.5mm 厚的镀锌角钢进行强化固定，防止边缝处理不到位带来缝隙。
压型钢底施工完毕后须达到接缝严密，整体表面平整，接搓顺直，锚固可靠，其不足处可人工修补。
3.6 镀锌找平钢板
找平钢板采用0.7mm（或1.0mm）厚镀锌钢板，置于不锈钢固定座的下部，压型钢板上部，起到支撑和找平作用。其主要作用是用于固定不锈钢支座，其次作为防水面的基层，找平钢板使用铆钉固定在压型钢板上，边角处要加强。
3.7 防水卷材
防水采用1.5mm 厚自粘聚合物改性沥青防水卷材，此种卷材防水性能好，低温柔度、抗变形性能及自愈性能好，且易于施工，与钢板之间有较好的粘结力。由于大坡度曲面，在转角处必须做加强层处理，有坡度处必须满粘施工。
3.8 降噪网施工
降噪采用通风降噪丝网（6mm 厚），平铺防水卷材上面。通风降噪丝网由单纤维高聚物粘接制成的柔软三维网状物，其空隙率大、降噪效果好、耐久性强、安装施工方便、价格实惠。搭配铝锰镁合金板，采用新型工艺可以有效保证连接效果，位置固定不滑移，在金属屋面中经常使用。主要作用可以“抗噪声层”，减少风雨雪在金属层面上的噪音，同时有通风、排除冷凝水等的作用，其次平铺在防水卷材上部减少安装面板时对防水卷材的破坏。
3.9 铝镁锰金属屋面
屋面板的尺寸为板宽450mm，板肋高是25mm，板厚0.7mm的氟碳涂层铝镁锰金属压型板，推荐施工采用暗扣式工艺，180°咬合工艺，水密性强，不用嵌缝胶密封，不存在胶体老化、污染和漏水问题，该板型截面计算数据可靠，参数经过优化，满足现场施工和功能使用的需要。由于大跨度屋面的曲面变化多样，板型要按照三维BIM 的结果，顺应屋面造型要求，进行正弯反弯、变截面、双向弯处理，从而可以更好地还原建筑效果。铝镁锰金属板采用无孔隐蔽式施工工艺，材料和连接须按照计算结果，屋面板用25mm 板肋，用H25 固定支座，屋面板的固定支座用止水铆钉在找平板上固定，再用锁边机锁合，尺寸和强度符合计算要求，施工中作为重点验收部位。
利用创新的锁边工艺将屋面板与龙骨连成一个抗风防水的整体结构，因为没有螺钉穿透屋面板，如果热胀冷缩，整个屋面板系统可变形、伸缩、滑动，避免了屋面板与龙骨咬合之间的缝错位和渗漏现象，通过改进有效提高了该工艺的施工速度和质量。
3.10 泛水包边
从第一块板的起始基准线开始定位放线，顺序方向确定板两边线的控制线。
结束第一块后，按照现场和BIM 图安装第二块板，调整面板的位置、距离和角度，在固定板上用防水结构胶将固定件密封，检查验收，不出现错缝或渗漏现象。
参考第一块板的位置，量测出与第二块搭接定位，注意大坡度曲面角度和曲率的影响，搭接部位防水结构胶，调整定位，固定件并使用胶密封，每完成一定量进行复测，严格按照三维BIM 设计图纸依次安装后续板。
3.11 验收
防水材料的外观、品质、规格和技术性能均应符合标准要求，进入现场前材料要抽样检查合格。
施工中分项交接检验，交叉工序未经验收不得后续施工。
检查安装完毕的屋面板外观是否符合验收要求，面板不得有裂纹，布置符合BIM 设计，曲率与坡度效果与设计一致，固定点精准，接口咬合紧密，板面无裂缝或孔洞。
检查屋面排水系统是否畅通、外观曲度是否符合设计要求。依据规范要求进行淋水实验，记录齐全。
4.1 加强成品保护
施工过程中要避免保温板过久暴露，必须在施工前进行BIM 施工现场布置模拟，优化组织施工工序和现场安排，减少二次搬运和暴露时间。临时搁置时注意铺设整齐，接缝搭接，上下错缝铺设，避免冷桥和破坏。随时备防雨布，及时覆盖，防止雨雪风或夜间结露淋湿。
4.2 严格执行公司质量管理制度
坚持线上审批制度、“举牌验收”制度和质量巡检制度，严格执行“三检制”，前一工序不验收合格不同意开始后面施工，每道工序责任到人，明确内容。对于易有质量通病、质量波动或对质量影响大的内容和工艺，加强预检、过程检查和复核验收工作，以保证工程质量。
4.3 压型板安装
大坡度曲面金属屋面施工人员必须穿特制鞋，防止滑倒，不能破坏面层。对已完成的屋面板，不允许尖锐、较重的物品放在屋面上，加强检查和保护。每安装完一批板，就必须对已安装板的尺寸、位置、角度进行验收，进行误差调整。每完成一批板的安装，进行清理，确保安全保护措施整洁有效，有序施工，避免遗留污杂物及有损板表面涂层在屋面。
4.4 防止变形
堆放构件的场地应平整，避免冲击、污染、磨损、雨水的浸泡。板材堆放应按要求设垫木或承垫材料，并保证板材成一角度放置，以便及时检查、清洁和排水。按施工顺序和材料要求管理板材，同种板材放在同一区域，避免不同种类、批次和型号的板材挤压或翻倒。用干净的防雨布覆盖板材，避免风霜雨露污染板材。运输、转运、堆放、吊装、拼装板材的过程中防止碰撞、冲击而产生变形和破损，影响构件观感质量和施工精度。
4.5 加强割焊控制
施工中，任何人不得随意割焊。凡对施工内容进行加工焊接时，须明确原因及审批方案，措施合理到位，报相关单位，由其设计院批准后方可实施。屋面防水一直是施工中的重中之重，板材的整体性直接关系着屋面防水质量的好坏，施工中应严格控制板材的切割、拼装和焊接，尤其是焊接如果工艺要求不到位，后期极易生锈和裂缝。
4.6 防止板材破坏
板材表面的质量直接决定工程的建筑外观给人的整体效果，属于“面子工程”，所以屋面工程施工难度大，成品保护难度高。现场禁止随意动电动火。所搁置点、固定点、连接点按照要求设置软垫等。有施工内容在运输、转运、放置、加工和安装过程中，均要注意轻拿轻放。安装到位置后，任何单位不得随意挤压、敲打、破坏构件，结构、装饰、室外景观、安装等各单位在穿插施工中应特别注意成品保护。
4.7 加强安全防护
大坡度曲面金属屋面高差大易滑倒，在结构移交工作面后，利用原有的水平安全网，临边安装立网防护，布置高空材料临时堆放平台以及人工通道，同时按要求设置12mm 径向活动生命线，在环向生命线两头采用防脱挂钩，其生命线在各分区屋面安装时可根据需要改变位置，重复循环使用，安拆方便。尤其在大坡度区域，满铺网孔加密型的水平安全网，临边安装1.5m加高的立网防护，增加监测监控设备随时对应急事件做出响应。
结合工程实践与创新，本文总结了在大坡度曲屋面的组合式降噪金属屋面施工技术的最新进展，主要有以下几点：
（1）结合BIM 技术进行设计、下料、加工和放样等，精度高，省时省工。
（2）优化施工工艺，测量精度高，质量可控，成品效果好。
（3）强化现场质量控制要点和安全管理，改进的施工技术经实践证明，经济节约，安全有效。
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