ｆ技术园地 ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｃｏｐｅ ２０１ ５年第３ ３卷第１１期 福州海峡奥林匹克体育中心 金属屋面施工质量控制的研究与应用 陈久勇 （福州市建设工程质量监督站，福建福州３５０００３） 【摘要】福州海峡奥林匹克体育中心属于大型体育场馆，每个场馆均有其独具特色的金属屋面系统，形式多样、面； 较大、结构复杂、施工困难。重点对该项目金属屋面的施工质量控制难点与要点进行分析。 【关键词】金属屋面；檀条；异形板：质量控制 【中图分类号】ＴＵ７６５ 【文献标志码】Ａ 【文章编号】１６７１－３７０２（２０１５）１１一Ｏ１ｌ４—０４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｒｏｏｆｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｆｕｚｈｏｕ Ｓｔｒａｉｔ Ｏｌｙｍｐｉｃ Ｓｐｏｒｔｓ Ｃｅｎｔｅｒ ＣＨＥＮＪｉｕｙｏｎｇ （Ｆｕｚｈｏｕ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｆｕｊｉａｎ ３５０００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｕｚｈｏｕ Ｓｔｒａｉｔ ０１ｙｍｐｉｃ Ｓｐｏｒｔｓ Ｃｅｎｔｅｒ ｉｓ ａ ｌａｒｇｅ ｓｔａｄｉｕｍ，ｅａｃｈ ｖｅｎｕｅ ｈａｓ ｉｔｓ ｕｎｉｑｕｅ ｍｅｔａｌ ｒｏｏｆｉ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｗｈｉｃｈ ｍａｄｅ ｉｔＳ ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｅｄ ｆｏｒｍｓ，ｌａｒｇｅｒ ａｒｅａｓ，ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅＳ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｌｙｍｐｉｃ Ｓｐｏｒｔｓ Ｃｅｎｔｅｒ Ｆｕｚｈｏｕ Ｓｔｒａｉｔ ｍｅｔａｌ ｒｏｏｆ ＷａＳ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ．．ｍｅｔａｌ ｒｏｏｆｉｎｇ：ｐｕｒｌｉｎ：ｓｋｅｔｃｈ ｐｌａｔｅ：ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ０引 言 金属屋面的构造层次较多，施工工艺复杂，现场 馆、网球馆顶面设有电动排烟天窗，给金属屋面系统 深化、制作与安装等带来极大的困难（见图１）。 由于本工程金属屋面类型较多，故将具有代表性 体育馆屋面构造层次进行详细列述。体育馆金属屋面 造层次详见表１。 安装困难，细部构造节点多样。针对本工程的特点，从 檩条安装、异形板的制作、铝单板及铝蜂窝板的精确制 作、电动排烟天窗的安装、成品保护等几个方面对质量 进行重点把控，做到对整个金属屋面质量的严格把控， ２质量控制要点 金属屋面的构造层次较多，施工工艺复杂，现场 确保整个金属屋面质量。 １工程概况 福州海峡奥林匹克体育中心为特级特大型体育建 筑，建筑占地面积７３－３公顷，是第一届全国青年运动会 装困难，细部构造节点多样，要想做到对整个金属屋 赛事主场馆及开闭幕式场馆，主要由主体育场、体育 馆、游泳馆、网球馆等四个场馆组成。四个场馆在结构 形式上包含双向斜交斜放空间网格结构、单层网壳结 构、片式桁架结构等多种复杂结构，且在体育馆、游泳 作者简介：陈久勇，男，高级工程师，研究方向为工程质量管理。 ｍｌ 福州海峡奥林匹克体育中心效果图 一１ １ ４． 第１ １期 表１ 体育馆金属屋面构造层次表 序号 构造层次 １ 装饰层：２０ｍｍ厚装饰铝蜂窝板 ２ 防水层：０．９ｍｍ厚直立锁边铝镁锰板 ３ 隔声层：２ｍｍ厚隔声毡 ４ 保温层：５０ｍｍ厚袋装岩棉 ５ 隔汽层：０．３ｍｍ厚ＰＥ膜 ６ 衬檩：７０ｘ４０ｘ２ｍｍ几型钢衬檩条 ７ 钢承板：０．８ｍｍ厚镀铝锌压型钢板 ８ 空腔层：钢檩条，不小于１００ｒａｍ厚空腔 ９ 吸音层：１００ｍｍ厚玻璃棉吸声板，外包白玻璃丝布 １０ 底板层：１．０ｍｍ厚穿孔铝合金压型板 １１ 檩条 １２ 钢结构桁架 质量的严格把控，须从深化设计、原材料进ｙ－加工制 作、现场安装等多方向，全覆盖地进行质量把控，才能 确保整个金属屋面质量。针对本工程的特点，将从以下 几个方面对质量进行重点把控。 ２．１檩条安装 檩条是整个金属屋面的基础，承载着整个金属屋 面，是金属屋面与主体钢结构的连接体，且各个场馆的 主檩、檩托等构件均为可视构件，对其结构的美观性有 较高要求，檩条的安装质量将影响整个金属屋面的安全 性能与美观性。由于结构的特点，本工程存在大量非常 规檩条，例如主体育场的端头弯折檩条及弯弧次檩条， 体育馆的檐口六段弯折檩条等（见图２）。 塞兰兰三三三兰多 ／ 弯弧次擦条 体育馆瞻口檩条主体育场弯参．槽Ｉ条 图２部分非常规檩条示意图 檩条系统的安装质量控制主要有两点：安装精度 控制与节点强度控制…。 安装精度控制：由于存在大量非常规的檩条，故檩 条安装定位时，不能采用常规的弹线、尺量等粗犷式定 位，须用定位精度更高的全站仪测量定位方法进行定位 与校核。 节点强度控制：节点部位的安装质量将直接影响金 属屋面的受力好坏，故节点处的连接必须严格按照图纸 上的节点要求进行施工，严格按照焊接要求进行焊接施 工。施工完毕后，对所有节点进行仔细检查与验收，验 收通过的檩条方能移交给下—工序。 经过上述一系列的控制，最终完成了各个场馆檩条 的高精度安装，使金属屋面的安全性能得到保障。 ２．２主体育场异形板的制作 由于主体育场采用复杂的双向斜交斜放空间网格体 系，故其金属屋面系统中的直立锁边铝镁锰屋面板的排板 极为复杂，包含直板、扇板、腰鼓板及扇形腰鼓板等异形 板（见图３）。异形板的加工制作要求较高，须保证其加工 精度，且在现场压制过程中容易出现金属板的破损，无论 是尺寸上的偏差还是金属板材的破损均导致金属屋面的 防水性能与抗风揭性能的降低，造成较大安全隐患。 一一～～～－＿ 腰鼓板 扇板 图３异形板示意图 金属板材现场加工制作过程为将铝卷压制成压型 板，腰鼓板则需要在前述基础上再进行弯制才能够完 成，其质量控制的关键点在于加工精度的控制与成品板 材质量的验收。 加工精度的控制：金属板材现场压制过程中，板型 的精确控制，主要通过对压板机的调制实现，在批量进 行金属板材压制前，须通过反复的压制实验，将压板机 的参数调整为最佳数值。实验完成的实验板需要通过 严格验收，将加工精度控制在规范要求范围内后方能进 行大批量板材的压制。在本工程所有的直立锁边铝镁锰 金属屋面板中，￣ｎ－ｒＮ作难度最大的为主体育场中弯弧 半径为１．２ ｍ的扇形弯弧板的加工制作，在达到１．２ ｍ极 小弯弧半径的同时，还须将其压制成扇形板。在经过大 量实验后，通过吸取经验、调试设备、研究分析等综合 实验方法最终确定了其多步多道弯弧工艺：对于所有的 扇形弯弧板采取分边分步弯弧，即先弯公扣边再弯母扣 边，公母扣两边各分６次弯弧，弯弧的各项尺寸、角度以 及起弯和终弯点均在弯弧设备中由人工输入确定，实行 全机器控制弯弧。图４为多步多道弯弧工艺流程图。 由于本工程中的异形板规格较多，须多次进行大量 ．１ １ ５． 工程质量 第３３卷 实验才能确定其压制工艺，待工艺成熟后方可投 入现场使用，最终才能保证压型板的质量。 成品板材质量的验收［２］：由于金属板材压制 以１５ｍ为弯弧半径，对扇形弯 弧板公扣边进行第一次弯弧 扇形弯弧板弯弧 以６ｍ为弯弧半径，对扇形弯 弧板公扣边进行第三次弯弧 以１．２ｍ为弯弧半径，对扇形弯 弧板公扣边进行第五次弯弧 的工艺复杂性，在压制过程中往往会出现板材开 裂、褶皱等致命缺陷，故现场压制完毕后必须派经 验丰富的质量专检员进行严格验收，对于验收不合 格的产品均作废处理。验收的项目主要是用尺量 方法检验其加工精度与用观察方法检验金属板的 板面是否有开裂、褶皱、剥落和擦伤等缺陷。 以１５ｍ：￣弯弧半径，对扇形弯 弧板母扣边进行第一次弯弧 以６ｍ为弯弧半径．对扇形弯 弧板母扣边进行第三次弯弧 以１．２ｍ为弯弧半径。对扇形弯 弧板母扣边进行第五次弯弧 弯弧机松开，扇形弯弧扳 弯矩释放，板身理论反弹 以踟为弯弧半径，对扇形弯 弧板公扣边进行第二次弯弧 以３ｍ为弯弧半径，对扇形弯 弧板公扭边进行第四次弯弧 以１．２ｍ为弯弧半径。对扇形弯 弧板公扣边进行第六次弯弧 ２．３铝单板、铝蜂窝板的精确制作 铝单板被设计在主体育场的墙面作为装饰 以８ｍ为弯弧半径，对扇形弯 弧板母扣边进行第二次弯弧 以３珂为弯弧半径，对扇形弯 弧板母扣边进行第四次弯弧 以１．２ｍ为弯弧半径，对扇形弯 弧板母扣边进行第六次弯弧 图４多步多道弯弧工艺流程 层，其规格各异，包括不规则四边形与弯弧板等多种形 精确制作：要达到铝单板与铝蜂窝板精确制作的 关键在于其２ＤＴ尺寸的精确度，对于其加工尺寸的获 得，采取以下控制步骤。 １）从原始龙骨模型Ｊ中读取龙骨的理论尺寸数据Ａ； ２）按照理论数据Ａ进行龙骨的安装： ３）龙骨安装后用全站仪对龙骨实际尺寸进行复核， 得到龙骨的实际尺寸数据Ｂ： ４）根据Ｂ建立对应的实际龙骨模型ｌＩ； ５）根据ｌｌ进行单块铝单板或铝蜂窝板的深化ｉ 式；２０ｍｍ厚的铝蜂窝板则作为体育馆、游泳馆、网球 馆的金属屋面装饰层，位于该三个场馆的最外层，由于 结构特点，存在三角板、矩形板、菱形板、梯形板、多边 形板等多种规格的板型，且在体育馆檐口位置还存在弯 折板，制作与安装精度要求极高（见图５）。 １圈（ 四边形铝单板 弯弧铝单板 弯弧铝单板轴测图 ６）将单块铝单板或铝蜂窝板的深化模型还原至龙 骨实际模型ｌＩ中，进行最终效果修正； 图５（ａ） 典型铝单板板型图 ７）修正完毕后，才能将数据发至制作厂进行加工 ＼ —口——— ＼ 矩形板 ｂ ａ… ／ 制作。 三角板 多边形板 上述数据获取途径虽然工序繁琐且工作量极大， 但是能够获得非常精；隹的尺寸数据，能够保证铝单板与 铝蜂窝板的安装精度与效果，也能够在后续的安装过程 中缩短施工工期与降低施工难度。 Ｌ』｝厂 —～——…——～—一ｊ１ 口＜ ◇ 梯形板 弯折板 菱形板 ＜＞ 多边形板 多边形板 多边形板 ２．４电动排烟天窗的安装 在体育馆、游泳馆、网球馆的金属屋面均存在大量 的电动排烟天窗，总面积约３ ５００ｍ ，数量约１ ０００扇。在 该部分电动排烟天窗中，天窗整体轮廓以矩形与条形为 主，部分为三角形，制作与安装难度大（见图５）。 图５（ｂ） 典型铝蜂窝板板型表 本工程铝单板与铝蜂窝板的板型各异，且单板的 边长、弯折夹角、对角线、弯弧角度等参数不尽相同，虽 可从数据模型中输出各类尺寸数据，但是由于铝单板与 铝蜂窝板均为预制金属板，理论数据并不能保证其安装 精度，故均需现场进行测量复测得到实际尺寸数据才能 进行加工制作。综上所述，铝单板与铝蜂窝板的安装质 三角形天窗矩形天窗条形天窗 量关键在于其非常精确的制作尺寸 】。 图６天窗类型示意图 ．１ １ ６． 第１ １期 陈久勇：福州海峡奥林匹克体育中心金属屋面施工质量控制的研究与应用 在电动排烟天窗的安装过程中，最重要的是美观 性、功能性与防水性，故从这３点出发进行质量把控。 美观性把控：为保证电动排烟天窗的美观性，采用 现场测量放线的方法获取其制作尺寸，以保证其安装精 度。对于其所用的天窗型材、玻璃等构件严格按照设计 要求进行深化与制作，以保证其外观效果。 安全性把控：电动排烟天窗的主要功能为采光与排 烟，为保证其采光性与遮阳性，依据建筑节能的相关规 范及设计要求【４］，严格按照其传热系数与遮阳系数的要 求进行材料采购，并进行抽样送检以保证其质量；为保 证其排烟的功能，在天窗安装前先进行天窗的开启闭合 实验，安装完毕后再进行其开闭的调试，保证其满足消 防联动的要求。 防水性把控：在天窗与天窗交界处、天窗与屋面板 交界处为防水薄弱节点，须重点进行质量把控。本工程 从深化设计出发，通过型材的设计，避免铆接、钻钉等 漏水隐患－，Ｈ －￣…的存在，减小漏水的可能性（见图７）。 图７天窗节点示意图 天窗安装过程中通过精确施工，反复检查等方法 进行过程把控；安装完毕后进行￣ｔｔＩ－＝Ｉ检查与淋水试验来 检验其防水性以确保整个金属屋面的质量。 ２．５成品保护 金属屋面的面积大、层次多等特点导致其安装过 程中的成品保护工作存在较大困难。在前期的檩条安装 过程中的成品保护较为简单，主要是檩条表面油漆的保 护，即使由于某些无法避免的原因导致表面油漆的小面 积破坏可通过油漆补涂的方式进行修补。但是从底板 层的施工开始，由于构造层次均为板状构件，且多数构 造层次的厚度仅为１ ｍｍ左右，极易遭到破坏。主要破坏 的原因有以下几点：吊装时由于吊带的勒压或者堆放过 高而导致构件变形甚至破坏；吊装落地时的碰撞、工具 或构件等掉落至成品构造层上导致成品损坏；由于构件 堆放，导致已铺设完备的屋面成品构造层的破坏；施工 作业人员的踩踏导致成品构造层的损坏。 针对上述常见的成品破坏方式，将从以下几点质量 控制方法进行成品保护。 ①少量多点堆放，减轻下层构件的受力；②采用吊 篮等吊装措施，杜绝安全绳对构件的勒压破坏；③吊装 过程中严格遵守吊装的要求，做到缓慢下降吊物，减小 构件落地时的动载荷冲击；④在屋面搭设物料堆放平 台，杜绝因构件堆放导致的下部成品构造层的压迫破 坏；⑤加强管理，做到班前交底，增强施工作业人员的 成品保护意识，禁止在金属屋面施工过程中随手丢、扔 杂物、工具等物品，散落构件须集中堆放处理ｉ⑥增强 防火意识，禁止在金属屋面施工过程中动火，施工作业 人员不得将火种带上屋面，更加不允许在金属屋面上抽 烟；⑦搭设行走通道，尽量减少施工作业人员对成品构 造层的踩踏 ⑧通过合理的施工分区将施工区域划分为 若干较小区域进行施工，施工过程中及时进行质量检查 与验收，减小成品构造层外露的时间而减小成品破坏的 几率。 ３结语 金属屋面由于其保温、隔声、防水、装饰、采光等 复杂的功能性，铸就了其构造层次的多样性与复杂性。 通过福州海峡奥林匹克体育中心金属屋面施工的实例， 对金属屋面安装的精度、质量、效果等方面的研究分 析，总结了金属屋面安装的质量把控要点，希望能给其 他类似工程提供借鉴经验，以造就更多高质量的金属屋 面工程。＠ 参考文献 ［１］０３ｉ￣建筑工程（集团）总公司，浙江城建设集团股份有限公司． ＧＢ ５０３４５－－２０１２屋面工程技术规范［ｓ］一Ｅ京：中国建筑工业出版 社，２０１２． ［２］山西建筑工程（集团）总公司，上海市第二建筑有限公司．ＧＢ ５０２０７ 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