《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》是湖南省第四工程有限公司完成的建築類施工工法。完成人是張海韻、施旭光、陳亞魁、程勛明、劉林。該工法適用於一定規模、屋蓋結構為桁架或網架結構，造型不規則，屋面防水性能要求高的大型公共場館金屬板屋面施工。
《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》的主要特點是：施工成本低，定位精準度高；安裝效率高，利用Revit、3DMAX等軟體模擬施工過程；安裝精度高，等比建立屋面模型；節約工期，工廠加工與現場安裝相結合；結構整體性好，防水為整體結構防水。
2021年11月5日，《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》被湖南省住房和城鄉建設廳評定為湖南省2020年度工程建設省級工法。
基本介紹
- 中文名：大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法
- 工法編號：HNJSGF317-2020
- 完成單位：湖南省第四工程有限公司
- 完成人：周星煜、宋禹銘、吳愛莊、楊楓、劉覓
- 審批單位：湖南省住房和城鄉建設廳
- 主要榮譽：湖南省2020年度工程建設省級工法
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,技術理論,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
隨著中國經濟的高速發展，大型公共建設項目結構形式日漸複雜，對屋面系統的美觀及功能要求同步提高，異型屋面結構越來越多，金屬材質屋面板套用逐漸廣泛。鋁鎂錳合金屋面板是一種新型的屋面板，結構強度適中、耐候、耐漬、易於折彎焊接加工等優點，被普遍認可作為建築設計使用壽命50年以上的屋面材料。中南大學新校區體育館含游泳館工程位於湖南長沙，每年雨季時間較長，屋面設計為波浪形，對屋面防水性能要求較高，對屋面板拼縫嚴密性要求極高。對此，湖南省第四工程有限公司利用BIM技術輔助施工，採用直立鎖邊法形成面板結構防水。相較傳統放線與柔性防水膠，有效實現屋面板精準安裝，屋面結構整體性良好，防水系統耐久性提升。經細緻總結後，形成《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》。
工法特點
《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》有以下特點：
1.施工成本低，定位精準度高，有效解決異形屋面構件放線定位難，安裝精度低，放線過程繁複等問題。
2.安裝效率高，利用Revit、3DMAX等軟體模擬施工過程，對各構件排版編號，理順安裝順序，提高施工質量和安裝速率。
3.安裝精度高，等比建立屋面模型後可確定任意構件精確坐標，反饋到三維軸網實現現場精確定位安裝，提高屋蓋的整體性，提升整體美觀度。
4.節約工期，工廠加工與現場安裝相結合，簡單、快速的機器卷合，施工效率高，安裝方便快捷，有利於提高施工速度，縮短工期。
5.結構整體性好，防水為整體結構防水，無須化學嵌縫膠免除污染與老化問題。
操作原理
適用範圍
《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》適用於一定規模、屋蓋結構為桁架或網架結構，造型不規則，屋面防水性能要求高的大型公共場館金屬板屋面施工。
技術理論
《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》充分將BIM技術與實際施工相結合，預先在鋼桁架及建築主體上進行空間坐標定位，根據坐標點等比例建立屋面模型並形成三維軸網。通過模擬施工過程將模型構件編號，按編號順序安裝檁條、壓型鋼板，幾字支撐，天溝及虹吸排水管等，通過三維坐標控制關鍵構件位置，提高拼縫嚴密性，屋面板安裝採用直立鎖邊工藝收邊收口，形成自體結構防水，提高耐久性。
施工工藝
《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》的工藝流程及操作要點如下：
- 工藝流程
施工工藝流程見圖1：
圖1 施工工藝流程
- 操作要點
施工前以建築主體結構為基準建立坐標系，定位坐標原點及關鍵控制點。基於坐標系等比建立屋面模型，對構件進行定位排版並編號，按編號順序進行構件安裝，控制邊角、造型起伏處，屋脊屋檐等關鍵構件位置，分階段校對構件坐標，採用直立鎖邊法收邊收口。
1.施工準備，建立三維軸網：以現有結構主體為參照，選取建築主體固定處設立坐標原點與關鍵控制點，建立施工控制網，各相鄰控制點必須通視，控制點必須穩固，不易擾動，各控制點設定固定的保護措施。選取鋼結構屋蓋主桁架穩定節點設立參考坐標關鍵點，與控制網相結合形成空間坐標系。運用BIM技術，利用revit軟體等比例建立空間坐標系，定位校準好所有關鍵點，參照現場實體尺寸，建立等比例屋蓋模型。如圖2~4所示。
圖2 控制點保護墩構造圖
圖3 空間坐標系示意圖
圖4 屋蓋模型示意圖
2.建立模型，排版編號：在模型中對屋蓋所需各類別構件進行分類，並按使用功能與安裝部位分別排版並編號，並定位構件坐標輸出統計表。對照細部構件統計表內容針對進場材料進行逐一編號，便於安裝過程中的定位，如圖5，6所示。
圖5 構件編號圖
圖6 構件編號圖
3.坐標轉化，構件定位：基於已建立現場實體空間坐標系，且屋面各構件模型按照現場實物等比例繪製，故根據所輸出的明細表中構件對應的坐標，經過簡單計算便可轉化為現場實際坐標，再以全站儀進行坐標定位，按構件編號順序放出坐標點，指導構件安裝，見圖7。
圖7 構件坐標定點陣圖
4.檁托安裝，幾字形檁條安裝：基於放出的坐標進行彈線，比照定位線精準安裝。檁托焊接在鋼結構梁和支撐上，根據檁距和軸線確定出檁條和鋼桁架次結構的交線（彈出的定位線），該交線即為檁托板的安裝線。檁托定位後，其與鋼樑的翼板平面的夾角要保證為90°±1°度，位置偏差在5毫米內。在焊接過程中要採取減小變形的措施，先對稱點焊，檢查檁托的角度，合格後再焊接。焊接後應對焊縫及其四周進行防腐處理。檁條採用與檁托螺栓連線，當檁條抬運就位後，首先應檢查正在安裝的檁條頂面是否與已安裝的相鄰檁條頂面平齊，如不平齊應作調整。相鄰檁條頂面高差在2毫米以內時方可螺栓緊固，安裝完畢後用全站儀覆核檁條端部坐標位置。如圖8，9所示。
圖8 檁托、檁條安裝動畫交底圖
圖9 檁托、檁條安裝示意圖
5.壓型鋼板安裝：安裝時用塔吊把板吊運到屋面上，吊裝時在包裝與吊帶或包裝之間插入保護性木條，防止板沿變形。安裝前清理板材表面，板的鋪設方向為逆主導方向鋪設，安裝過程中及時校準，以免出現累積誤差。兩塊平行面的邊緣搭接平直，面板的接縫方向應避開主要視角，屋脊蓋板和防水堵頭安裝同步跟上，如圖10所示。
圖10 壓型鋼板安裝圖
6.T型碼安裝：採用直立鎖邊點支撐屋面系統，根據模型確定起始T碼坐標，將T型碼安裝在檁條預定位置，安裝時保證T型碼與檁條垂直，其下隔熱墊必須同步安裝。安裝完成後嚴格覆核安裝位置及與垂直度，確保T型碼在同一直線，偏差度在允許範圍內，出現坐標偏差及時調整，如圖11，12所示。
圖11 T型碼安裝質量控制圖
圖12 T型碼安裝圖
7.隔氣層、保溫層、防水層施工：屋面系統滿鋪無紡布作為隔氣層，採用玻璃纖維棉作為保溫材料，採用塔吊將保溫棉吊運至屋頂，施工前確保溫棉乾燥。保溫棉必須滿鋪，擠密板間縫隙，其上鋪設鋼絲網拉結固定，而後鋪設無紡布與高分子防水卷材，如圖13所示。
圖13 保溫層安裝圖
8.天溝安裝：該工程部分天溝為內天溝。施工時，屋面板端部設通長鋁合金角鋁，在滴水角鋁與屋面板之間，塞入與屋面板板型一致的防水堵頭，尺寸定位後再進行統一咬合。
圖14 天溝安裝模型交底圖
9.屋面板安裝：屋面板採用鋁鎂錳金屬板屋面，屋面板面層固定方式為直立鎖邊咬合連線。施工時先定位波浪造型底部和頂部板位置，畫出控制線，將板抬到安裝位置，先檢查是否完全扣入固定座，無誤後就位。就位時先校對板端控制線，然後將搭接邊用力壓入前一塊板的搭接邊。用專用電動鎖邊機進行鎖邊咬合，即安裝即咬合。咬邊機前進的過程中，其前方1米範圍內必須用力使搭接邊接合緊密，鎖邊咬合動畫交底圖如圖15所示。
圖15 鎖邊咬合動畫交底圖
10.節點處理，收邊收口：屋面板安裝完成後，對邊沿處的板邊修剪，伸入天溝內的長度不小於80毫米。折邊的原則為水流入天溝處折邊向下，下彎折邊先安滴水片再折彎板頭。面板高端（屋脊）折邊向上。折邊的角度保持一致，上彎折邊後安裝密封件，對各點安裝位置進行複測，如圖16所示。
圖16 收邊收口示意圖
材料設備
《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》對材料設備有以下要求：
1.主要材料見表1：
序號 | 名稱 | 型號 | 數量 | 備註 |
|---|---|---|---|---|
1 | 鋁鎂錳板 | 0.9毫米厚鋁鎂錳板 | 約12000平方米 | / |
2 | 鍍鋅角鋼 | L40x4 | 若干 | / |
3 | T型碼 | / | 若干 | / |
4 | 保溫岩棉 | 100毫米厚、120千克/立方米 | 若干 | / |
5 | 吸音棉 | 400毫米厚、100千克/立方米 | 若干 | / |
6 | 沖孔壓型鋼板 | 0.5毫米厚 | 約12000平方米 | / |
7 | 不鏽鋼天溝 | 1.5毫米厚不鏽鋼板 | 約500米 | / |
8 | 高強自攻螺絲 | M8×50 | 若干 | / |
9 | 結構焊條 | E43 | 若干 | / |
2.主要設備見表2：
序號 | 名稱 | 型號 | 數量 | 備註 |
|---|---|---|---|---|
1 | 高配建模電腦 | / | 2台 | / |
2 | 塔式起重機 | TC5610 | 2台 | / |
3 | 電動鎖邊機 | / | 10台 | / |
4 | 砂輪切割機 | APC-110 | 若干 | / |
5 | 手電鑽 | JIZ-SD04-23A | 10把 | / |
6 | 大型數控折彎機 | / | 1台 | / |
7 | 大型數控剪板機 | / | 1台 | / |
8 | 水準儀 | / | 1台 | / |
9 | 鋼捲尺 | / | 若干 | / |
10 | 全站儀 | 中緯ZT10R | 1台 | / |
質量控制
施工企業採用《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》施工時，應遵循的質量控制要求如下：
- 質量標準
嚴格遵守工程所涉及的主要的國家、地方相關部門正式批准頒布的行業規範、規程、技術法規、標準、圖集等要求（包括但不限於）。
《建築工程施工質量驗收統一標準》（GB50300）
《屋面工程質量驗收規範》（GB50207）
《屋面工程技術規範》（GB50345）
《金屬與石材幕牆工程技術規範》（JGJ133）
- 質量控制措施
1施工準備階段，實施技術、物資、組織、人員等多方面的質量控制。做好現場交底和施工人員技術培訓工作，控制材料配件達到規範要求，施工環境符合作業標準。
2.鋁鎂錳金屬板的品種、規格、顏色必須符合設計要求，表面平整，無起拱、翹邊，色澤均勻無色差，其質量必須符合有關標準規定。
3.底板與檁條之間採用自攻螺絲連線，電鑽螺絲頭收緊。
4.測量儀器必須校準後使用，選派有經驗的測量員實施測量工作，嚴格控制誤差。
5.已安裝好的屋面板，要儘量減少人在上面走動，在上面走動時儘量腳踏在屋面板的肋上，不能踩在面板的平板處。6.為保證施工質量，嚴禁在雨雪、大風等天氣安裝。施工後將未鋪設屋面板裸露在外的隔音等功能層部分進行臨時覆蓋，以免夜間被雨淋濕。
安全措施
施工企業採用《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
- 安全標準
嚴格遵守工程所涉及的國家、地方相關部門正式批准頒布的行業規範、規程、技術法規、標準、圖集等要求（包括但不限於）。
《建築施工安全檢查標準》（JGJ59）
《建設工程施工現場消防安全技術規範》（GB50720）
《起重機械安全規程》（GB6067.1）
《施工現場機械設備檢查技術規範》（JGJ160）
《施工現場臨時用電安全技術規範》（JGJ46）
《建築施工高處作業安全技術規範》（JGJ80）
- 安全保證措施
1.吊裝前對相關車輛設備，施工人員的證件進行查驗。項目安全員對所有參與吊裝滑移施工的人員進行安全交底。
2.正確使用個人防護用品和安全防護措施。進入施工現場，必須帶安全帽，禁止穿拖鞋或光腳。在沒有防護設施的高空施工，必須系安全帶。
3.按規定對工人進行安全知識教育、三級安全教育、特種作業人員培訓等一系列的教育與培訓，做到事前控制。
4.高空作業攀登設施、結構構造必須牢固可靠，梯子踏板間距以30厘米為宜，梯子底部堅實，並有防滑措施，不可墊高使用，梯子上端有固定措施。
5.進行上、下立體作業時，不準在同一垂直方向操作，下層作業的範圍位置必須在上層作業高度可能墜落的半徑範圍之外，並設定安全防護棚。
6.操作平台四周裝設防護欄桿，欄桿高度>900毫米。
7.電工必須熟悉電工安全技術規程持證上崗，動力、照明線路分路設定，並選用合理的額定漏電動作電源的漏電保護器，進行分組配合，嚴格執行“一機一閘”制，並選用與用電設備相匹配的漏電開頭。
環保措施
施工企業採用《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》施工時，應採取的環保措施是：
- 環保標準
滿足工程所涉及的主要的國家、地方相關部門正式批准頒布的行業規範、規程、技術法規、標準、圖集等要求（包括但不限於）。
《建築工程綠色施工評價標準》（GB/T50640）
《建築隔聲評價標準》（GB/T50121）
- 環保措施
1.休息室、工具房和設備器材，按施工總平面圖布置要求，擺放整齊有序，各種標誌、標識正確醒目。
2.利用新型鋁鎂錳屋面板材料代替傳統彩鋼材料，減少材料攝入，材料質地輕便，安裝便捷，降低人力物力消耗。
3.採用可重複利用的材料搭建施工平台，節約施工場地，節約施工材料，減少浪費。
4.屋面施工過程中焊接、切割等工作避免於休息時間施工，採取遮光措施，選取無風或微風天氣進行施工。嚴格遵守綠色施工相關要求。
效益分析
湖南省第四工程有限公司採用《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》施工的效益有：
1.經濟效益
採用空間坐標系定位構件，減少了測量員工作量，同時由於鋁鎂錳屋面板質地輕、結構加工性好，耐久性好，相比傳統的金屬屋面施工，採用鋁鎂錳屋面板施工，可節省大量人工搬運板材、加工板材的費用，提高了吊裝起重設備、現場工人的施工效率，經濟分析見表3。
類別 | 數量 | 備註 |
|---|---|---|
節約工期 | 30（天） | 節約1個月工期 |
設備租賃費 | 25000×2×1=50000（元） | 月設備租賃費 |
人工費 | 150000（元） | 月管理人員人工費 |
電費 | 1.32×8×30×30=9504（元） | 月機械消耗電費 |
合計 | 209500（元） | 20.95萬元 |
2.社會效益
該工法操作簡單、實用性強，能精確控制屋面各構件安裝位置，確保了波浪形屋面的整體性，屋面板拼縫嚴密，防水耐久性好，對於同類型異型屋面施工具有良好的示範作用，強取得了良好的社會效益。同時該工藝方法操作簡便，符合智慧型建造的理念，以BIM技術預先排版，最佳化施工過程，減輕測量員工作量，減少返工，節約了人力物力。同時培養了三名BIM工程師，形成了金屬屋面大型體育場館相關BIM施工成果。
註：施工費用以2019—2020年施工材料價格計算
套用實例
湖南省第四工程有限公司採用《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》的套用實例如下：
中南大學新校區體育館含游泳館工程屋面工程採用鋁鎂錳屋面板，項目由一座可容納8000餘人的體育館以及一座綜合性游泳館經連廊連線組成；屋面最大寬度為約92米，最大長度為117.6米，2019年12月至2020年5月，大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工技術成果套用於中南大學新校區體育館含游泳館工程。
該工法利用BIM技術模擬施工，建立空間軸網定位構件，採用新型鋁鎂錳屋面板施工，減小了對人力、物力的需要，又提高了屋面施工的效率，提升安裝精確度。縮短了工期；同時達到了節約環保的效果。
圖17 屋面工程完成實景圖
在成都天府國際機場國航基地工程（航空貨運一期）工程項目中，湖南省第四工程有限公司在鋼結構屋蓋施工過程中採用了大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法。充分利用計算機BIM技術，對屋面排版和放樣進行模擬分析，可有效提高了屋面構件安裝精準度，提高效率節約人力成本，提升了整體施工質量。同時鋁鎂錳金屬板自重輕，伸展性、可塑性、防腐蝕性好，無污染，採用直立鎖邊法形成結構防水，防水系統耐久性更好，其工藝質量、安全通過檢驗，符合國家相關規範要求。
榮譽表彰
2021年11月5日，湖南省住房和城鄉建設廳以湘建科〔2021〕206號檔案發布《關於公布湖南省2020年度工程建設省級工法名單的通知》，《大面積波浪形鋁鎂錳板屋面施工工法》被評定為湖南省2020年度工程建設省級工法。
