任彬
上海精锐金属建筑系统有限公司 上海市 201199
摘要：本文以某工程为例，本文从体育场的复合金属屋面系统的设计、加工制造、重难点及施工方案等方面对该项目做了介绍。
关键词：复合金属屋面系统；装饰板；龙鳞板；单元化施工
1工程概况
体育场屋墙面围护系统面积约为3万m2；体育馆屋墙面面积约为1.8万m2；多功能综合馆屋墙面面积约为1.3万m2；体校屋面面积约为5000m2；连桥屋面面积约为2400m2。本文以其中的体育场为例，对复合金属屋面系统进行介绍。
2设计方案
本体育场屋面形状为双曲造型设计，直立锁边金属屋面系统采用两道防水层，下层为屋面卷材防水，上层为金属屋面板防水，该组合可以有效保证屋面系统的防水性能。直立缝锁边屋面系统之上又设置了一层复合铝板装饰层，装饰铝板的侧边颜色采用中国红，装饰板正面颜色采用银灰色，从不同的视角观看会呈现不同的色彩变换效果。复合金属屋面的标准构造包括4mm厚装饰铝板、龙鳞板单元骨架、0.9mm厚直立锁边铝镁锰屋面板、1.5mm厚PVC防水卷材、50mm厚容重100kg/m3的岩棉、2mm厚几字型镀锌钢衬檩条、0.8mm厚镀铝锌压型钢板和底部的屋面檩条（图1）。
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图1 屋面系统构造
墙面部分和屋面部分以天沟为分界线，天沟系统隐藏于装饰板下面，墙面部分仅保留复合铝板装饰层（图2）。体育场屋面中间内圈部分为阳光板区域，阳光板采用30mm厚中空聚碳酸酯阳光板，骨架表面作油漆处理，包括环氧富锌底漆，环氧云铁中间漆和聚氨酯面漆，从而保证外露骨架的防腐防锈要求。阳光板构造见图3。
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图3 阳光板构造
3主材加工工艺
3.1屋面檩条
由于檩条加工的精确性直接影响到屋面板的安装精度，为了保证屋面的双曲造型效果，使屋面美观顺滑，满足建筑师的设计初衷，在部分曲率较大的部位，檩条和龙骨采用弯弧处理（图4）。
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图4 龙骨（左）和檩条（右）弯弧处理
另外，部分檩条的加工需要根据现场实际情况进行修正，在屋面钢结构卸载完成后，需要对结构进行测量并与原有模型进行比较，对存在的差异及时进行调整，从而保证檩条的加工精度和安装质量。
3.2屋面板
本工程体育场屋面板采用0.9mm厚AA3004铝镁锰合金直立锁边板，标准宽度400mm,肋高为65mm。该板型截面参数合理，计算数据可靠，可以满足屋面造型要求，进行正反弯、变截面处理，直立锁边系统表面无穿孔、无穿刺，防水性能良好。屋面板在长度方向无搭接，从而可以最大限度地展现建筑的设计效果。体育场屋面板最长约30m，直接将集装箱式屋面板压型机运至工地现场，在现场加工成型，避免在运输过程中导致屋面板的变形，也可以大大降低运输成本和难度（图5）。
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图5 屋面板现场压型
3.3复合装饰铝板
本体育场项目中，屋面及外立面全部采用复合铝板作为装饰板，板分格的大小宽度为2.8m，长度为5m左右，厚度为4mm复合铝板，铝板尺寸随整体建筑效果渐变。由于铝板生产工艺限制，铝板宽度不得超过1.5m，为满足建筑设计要求，需要将2块复合铝板拼接成一块龙鳞板单元。为保证铝板在风荷载作用下不会变形，在复合铝板背部增加加劲肋来保证板的强度。本项目龙鳞板的侧边为中国红，正面为银灰色，而单块铝板加工时无法同时辊涂上不同颜色，因此在龙鳞板加工时，采用中国红和银灰色两种不同色复合铝板进行转角拼接，并配以高强铝折件予以加强。这样就实现了同一块装饰板不同部位的两种颜色，详见图6。
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图6 龙鳞板由2块复合铝板转角拼接
4重难点分析及解决方案
4.1装饰板的结构安全
本项目采用的龙鳞板单元共有2000多个，构造体系高低错落，形状复杂，对构造受力要求非常高。因此，如何保证屋墙面龙鳞装饰构造体系的受力稳定性和安全性是该项目的重点。在大部分屋面区域和墙面区域，龙鳞装饰板倾斜角度较大，并且在墙面区域没有设置内层防水构造，装饰板受正负风压影响极为明显，因此对装饰板结构安全提出了极大的挑战。在设计时充分考虑到这方面的影响，将所有龙鳞板的受力全部通过结构件的有效连接完全传递到下部的屋面钢结构体系，避免直接作用在屋面构造系统上。龙鳞板构造的设计传力路径详见图7。
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图7 龙鳞板构造传力路径
4.2穿屋面圆管的防水
由于所有的龙鳞板单元都是穿过双层防水屋面固定到主檩条及主体结构上的，所以本项目穿屋面圆管的数量特别多，处理不当漏水的隐患也就特别大。为了确保整个屋面不漏水，在圆管出屋面处采用了特别防水加强措施。首先在圆管穿底层防水卷材处，严格按照卷材施工操作规范进行手工焊接，将卷材上翻规定高度并用抱箍固定。其次，在圆管穿金属屋面板处，采用了防水性能优异的德泰盖片与平钢板连接，结合胶条和胶泥密封，确保该区域无渗漏现象发生（图8）。
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图8 穿屋面圆管防水
4.3直板扇板的合理运用
体育场铝镁锰金属屋面为双曲弧面造型，采用标准宽度的直板板型无法很好地满足屋面的整体性和美观性，因此采用直板与扇板在不同区域进行合理排布的方式进行排板。直板与扇板的合理使用和灵活处理有利于提高板材利用率，提高屋面美观度，减少屋面漏水隐患，同时还能有效降低项目成本。
4.4阳光板与金属屋面板过渡处的屋面防水
阳光板屋面与金属屋面过渡部位的衔接区域易形成渗漏，如何保证两种屋面系统在衔接区域的防水成功率也是本项目需要关注的。该节点区域采用多种措施来保证屋面的无渗漏，首先在阳光板下端设置铝型材滴水片，防止雨水倒流，其次在阳光板底部和屋面板之间设立一体式泛水收边，另外在泛水板与屋面板之间设置连续堵头，并配以胶泥和硅胶，同时，将屋面板的最上端部位进行上翻，以阻挡可能的少量雨水或灰尘进入构造层内部（图9）。
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图9 阳光板和屋面板过渡处屋面防水
5施工措施
5.1屋面板的安装
屋面板压型机置于标准集装箱内运至现场，停放于事先规划好的符合出板要求加工场地，在施工现场完成屋面板加工，从而大大降低运输成本和难度。同时配备一台5t的叉车，配合铝卷的水平运输。鉴于本工程的实际情况，特别是屋面、檐口位置高低不一，屋面板的垂直运输，采用汽车吊直接吊运的垂直运输方案。屋面板本身为狭长形材料，最长约28m，非常容易折弯或变形。因此，在吊装过程中，采用定制吊架作为吊装辅助设备，以承载屋面板；吊索绑扎在吊架上，进而起到保护屋面板的作用。待屋面板成捆运至屋面以后，由安装人员在屋面上进行搬抬，铺设就位（图10）。
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图10 屋面板垂直运输（左）和高空水平运输（右）
5.2龙鳞板单元板块的吊装
本工程龙鳞板数量较多，且板块尺寸规格较大，长5m，宽2.8m，所以龙鳞板的安装对整个项目的顺利实施也是一个不小的挑战。首先在设计阶段，通过软件分析尽量将龙鳞板尺寸规格进行归并，减少规格种类，提高加工和吊装效率；同时将装饰板龙骨和面板分别进行单元化加工制作，在地面进行组装，尽量减少高空作业。在吊装阶段，根据单元分部图纸分别实施装饰板龙骨和装饰面板的单元化吊装。
5.3屋面穿圆管的安装
由于本项目穿屋面圆管数量众多，且同时穿过卷材屋面和金属屋面系统，如何保证如此大量的屋面穿孔件的防水性能是施工的重点（图11左）。首先，圆管周边的防水卷材铺设好之后，需另外按照圆孔的规格尺寸剪裁一块圆形盖片，与底层卷材搭接铺设并将圆管一起用防水卷材包裹并上翻至设计高度，然后上部用抱箍抱紧，以保证此部位的防水。卷材搭接前需对底层表面进行清理，保持焊接面干燥和清洁，最后采用手工焊枪进行热风焊接（图11右）。
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图11 穿屋面圆管布置（左）和圆管周边防水处理（右）
结束语
在建筑风格不断多样化的今天，越来越多的建筑都采用了复合金属屋面系统，它一方面可以勾勒出建筑的独特造型，另一方面可以呈现出多彩的完美效果。
参考文献
[1]金属屋面系统工程应用分析[J].汪明波.山西建筑.?2017(09)
[2]直立锁边金属屋面系统风吸破坏机理研究[J].张士翔,赖燕德,李庆祥.钢结构(中英文).?2020(05)