超大空間展廳金屬屋面的施工技術(shù)

白智勇，羅 晶，譚紹斌（1.深圳國際會展中心建設(shè)指揮部辦公室，廣東 深圳 518000；2.深圳市寶安區(qū)大空港新城發(fā)展事務(wù)中心，廣東 深圳 518100；3.深圳市建筑工務(wù)署土地投資開發(fā)中心，廣東 深圳 518000；4.深圳市招華國際會展發(fā)展有限公司，廣東 深圳 518100）

0 引 言

金屬屋面是大型公共建筑經(jīng)常使用的一種屋面建筑形式，但因各類建筑外觀不同，異形金屬屋面增大了大面積金屬屋面材料加工、現(xiàn)場運(yùn)輸、安裝的施工難度，并且常常因構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計不合理，現(xiàn)場施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格，出現(xiàn)屋面拼縫對接不嚴(yán)密、漏水，或坡度不合理，不能順暢排水。筆者根據(jù)深圳國際會展中心金屬屋面施工的描述，對超大面積金屬屋面的深化設(shè)計、施工進(jìn)行探討，為提高金屬屋面的施工質(zhì)量提供可借鑒的經(jīng)驗。

1 工程概況

深圳深圳國際會展中心地處大空港新城片區(qū)錦程路以東，福州大道以北，位于珠江口。整個會展建筑面積 147 萬 m2，展廳面積 40 萬 m2，有 18 個 2 萬 m2的標(biāo)準(zhǔn)展廳，1 個 4 萬 m2的超大展廳；2 個登錄大廳。文中所述的金屬屋面是南側(cè)的 4 個屋面。本次施工的屋面范圍為位于南區(qū)的 A1～A4、C1～C4 8個展廳的金屬屋面工程（見圖 1）。

圖1 屋面位置示意圖

本次施工的屋面工程的地上部分結(jié)構(gòu)體系為鋼結(jié)構(gòu)；展廳高度為 27.0 m，登錄大廳高度為 44.5 m，中央廊道高度為 37.34 m；單個展廳屋面面積約為 2.25 萬 m2，總計約 18 萬 m2。展廳屋面檐口高度為 19.95 m，屋面最高點(diǎn)為25.968 m。

圖2 屋面建筑幾何尺寸示意圖

屋面系統(tǒng)包括常規(guī)金屬屋面系統(tǒng)、天溝、豎向百葉系統(tǒng)、彩色鋁板裝飾系統(tǒng)、檐口鋁板＋蜂鋁板＋型材吊頂系統(tǒng)、防墜落系統(tǒng)等。

圖3 屋面系統(tǒng)分布示意圖

圖4 屋面大樣節(jié)點(diǎn)示意圖

2 本項目的施工難點(diǎn)

（1）屋面造型實現(xiàn)難度大。屋面裝飾鋁板與屋面板成45°，且要求裝飾板鎖夾與支座一一對應(yīng)，施工難度大。

（2）屋面系統(tǒng)的抗風(fēng)揭性能保證是重點(diǎn)。屋面檐口周邊為風(fēng)荷載較為集中區(qū)域，極易受到強(qiáng)風(fēng)的破壞；天溝處屋面板收口及天溝部位屋面板斷面處，為抗風(fēng)薄弱環(huán)節(jié)，需加固。

（3）屋面抗腐蝕是難點(diǎn)。本工程屋面板采用 0.8 mm厚的鍍鋁鋅鋼屋面板，屋面板加工和收邊收口時面板兩端難免要切割一部分，切割時會破壞鋼屋面板表面的防腐涂層，導(dǎo)致屋面板中的鋼板裸露，從而產(chǎn)生腐蝕。因此，施工中屋面板和裝飾板的防腐是本工程一大難點(diǎn)。

（4）高空施工安全保障要求高。屋面圍護(hù)板材施工均為高空施工，人員高空行走、材料搬運(yùn)等工作較多。同時，由于屋面施工屬于外圍護(hù)工程，施工過程中可供施工人員連系保險安全帶的位置不多，且屋面施工時在高空材料運(yùn)輸、堆放及安裝等方面需注意防止材料、機(jī)械高空墜落，進(jìn)而砸傷行人，造成安全事故。因此，安全施工是本工程的第一要務(wù)。

針對以上工程特點(diǎn)，本項目采用以下深化設(shè)計、施工工藝進(jìn)行工程實施。

3 金屬屋面的深化設(shè)計

3.1 深化設(shè)計的原則

金屬屋面深化設(shè)計是整個屋面系統(tǒng)施工的基礎(chǔ)，很大程度上決定了整個屋面系統(tǒng)的施工速度、安裝難度及安裝質(zhì)量，必須嚴(yán)格遵循屋面細(xì)化的原則，保證整個工程施工滿足要求。其具體原則如下。

（1）按照建筑師批準(zhǔn)的施工圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核后，再進(jìn)行加工細(xì)化。

（2）對屋面的抗風(fēng)性能，屋面整體安全性，檐口、天溝、開孔等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗算，確保屋面系統(tǒng)滿足加工要求，保證建筑設(shè)計達(dá)到屋面防水、保溫、采光等技術(shù)指標(biāo)要求。

（3）整個屋面的細(xì)化，除了必須滿足結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等指標(biāo)以外，必須同時考慮并滿足現(xiàn)場施工要求。

（4）屋面節(jié)點(diǎn)細(xì)化盡可能響應(yīng)原設(shè)計，如發(fā)現(xiàn)原設(shè)計確實需要更改，則提出合理化建議。由原設(shè)計審核后方可按合理化建議的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更改。

（5）在將原施工圖紙轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的加工安裝圖紙的過程中，板材和節(jié)點(diǎn)根據(jù)每個分區(qū)進(jìn)行歸類編號，加工和安裝形成流水作業(yè)以提高加工及安裝的精度和進(jìn)度。

3.2 屋面 BIM 建筑信息化模型

本項目造型復(fù)雜，建筑物屋面承載的信息越來越多，傳統(tǒng)的二維軟件無法滿足此類工程的施工深化、放線定位、材料下單的要求，需要建三維模型來完成。金屬屋面BIM 模型完成，相應(yīng)的金屬屋面信息即基本完善。

深圳國際會展中心工程屋面施工 BIM 的應(yīng)用，可以總結(jié)概括為“一個平臺、兩大功能、三個階段、六個應(yīng)用點(diǎn)”（見圖 5），具體如下。

一個平臺：在屋面 BIM 建模軟件支持下，建立屋面數(shù)據(jù)庫，通過實體模型和加工、安裝構(gòu)成“本次屋面工程的BIM 信息管理系統(tǒng)”。其作為應(yīng)用施工管理的信息系統(tǒng)，發(fā)揮與施工實際相結(jié)合的功能，首先作為屋面工程 BIM 信息的存儲基礎(chǔ)平臺，其次發(fā)揮從屋面深化設(shè)計、采購、材料加工、運(yùn)輸、安裝到運(yùn)維的設(shè)計施工一體化應(yīng)用功能。最終這個系統(tǒng)的所有信息將提交給業(yè)主，為業(yè)主所擁有。

兩個功能：發(fā)揮 BIM 的可視化功能與全過程信息管理功能。利用可視化功能使參與施工的設(shè)計、施工、運(yùn)輸人員信息保持一致，防止信息傳遞失誤；而利用全過程信息管理功能則可發(fā)揮其數(shù)據(jù)庫的作用：將數(shù)多類別、多規(guī)格的屋面材料，歸一到各個屋面單元的模型中，依靠后臺數(shù)據(jù)庫的檢索功能，進(jìn)行設(shè)計、施工各階段的信息管理，進(jìn)而指導(dǎo)整個工程。

三個階段：將 BIM 應(yīng)用到屋面工程的深化設(shè)計、施工、運(yùn)營三個階段。通過六個應(yīng)用點(diǎn)，即三維協(xié)同設(shè)計施工、BIM 信息管理、清單備料、生產(chǎn)運(yùn)輸、施工進(jìn)度應(yīng)用和屋面維護(hù)應(yīng)用，將現(xiàn)場實際工作與管理平臺結(jié)合，實現(xiàn)虛擬建造。

六個應(yīng)用點(diǎn)：將 BIM 的兩大功能（可視化與全過程信息管理）結(jié)合起來，再結(jié)合屋面工程的傳統(tǒng)流程，產(chǎn)生六個直接的應(yīng)用點(diǎn)。

4 金屬屋面現(xiàn)場施工要點(diǎn)

4.1 施工平面布置

屋面上人通道及出板索道的位置應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場施工時的具體情況，盡量選擇在中間區(qū)域，以減少工人在屋面上的搬運(yùn)距離。

圖6 A1～A4、C1～C4 展廳屋面先裝區(qū)施工平面布置圖

4.2 屋面標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)施工方案

屋面標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)施工方案詳見圖 7。

圖7 屋面標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)施工流程

4.3 施工檢驗措施

（1）安裝過程檢驗和試驗標(biāo)準(zhǔn)。按照招標(biāo)文件規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并參考國家和當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗。

（2）檢驗程序：檢驗屋面工程的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)以及天溝、檐口等工程節(jié)點(diǎn)；檁條、外裝飾板、夾具、壓型鋼板、防水卷材、找平層、保溫巖棉、隔汽膜等每道工序完成后，操作人員之間進(jìn)行“自檢、互檢”合格后，現(xiàn)場小組長進(jìn)行檢查，屋面檐口、開孔等關(guān)鍵工序和異型防水特殊工序，則由項目技術(shù)負(fù)責(zé)人先進(jìn)行檢驗。

工序檢查合格后，提前 8 h 通知經(jīng)理部質(zhì)檢工程師檢驗，檢驗合格后再報監(jiān)理工程師、總監(jiān)理工程師共同進(jìn)行檢驗。在特殊或緊急情況下，可提前 4 h 檢驗。

（3）見證點(diǎn)檢驗。本工程見證點(diǎn)設(shè)置為定位軸線、檁條、找平層、保溫層、天溝接口等，此類見證點(diǎn)必須由項目經(jīng)理部質(zhì)量工程師、監(jiān)理工程師、設(shè)計人員三方共同到場檢驗認(rèn)可。

（4）停止點(diǎn)檢驗。本工程停止點(diǎn)設(shè)置為單元標(biāo)準(zhǔn)材料、現(xiàn)場屋面實體樣板檢驗、實體工程首次安裝工藝、屋面面層等，進(jìn)行此類停止點(diǎn)作業(yè)前，屋面小組技術(shù)負(fù)責(zé)人按規(guī)定時間提前通知項目經(jīng)理部質(zhì)量工程師、監(jiān)理工程師、設(shè)計人員到現(xiàn)場共同交底、檢查，并進(jìn)行質(zhì)量簽認(rèn)記錄。

4.4 金屬屋面常見質(zhì)量通病及防治處理措施

4.4.1 變形縫漏水

現(xiàn)象：屋面形狀變化起伏，天溝、開工多，變形縫復(fù)雜，尤其是伸縮縫、沉降縫等無法進(jìn)行干鋪卷材層的貼緊施工，造成金屬板凸棱裝反，向中間泛水。變形縫的長度較長，長度方向按規(guī)定找坡難度大，有時甚至出現(xiàn)中間泛水，面板沒有順流水方向搭接，鐵皮安裝不牢被風(fēng)掀起變形。變形縫在屋檐處沒有斷開，卷材直接鋪貼過去，卷材被拉裂。

防治措施：首先做好檁條坡度，為變形縫基層平整創(chuàng)造條件；平整干鋪卷材層，卷材層在縫口外適度向上彎曲，以適應(yīng)溫度、結(jié)構(gòu)變形；在安裝面層金屬蓋板時注意沿流水方向搭接，并做好鉚釘釘設(shè)牢固，接頭打膠、封口拼接嚴(yán)密；變形縫在屋檐部位做好斷開措施，卷材在斷開處應(yīng)有彎曲，以適應(yīng)變形時材料的延伸。

4.4.2 屋面鎖邊不夠，未完全鎖

現(xiàn)象：屋面板漏水、遇大風(fēng)天氣屋面板被揭開。究其原因如下：施工操作鎖邊機(jī)不當(dāng)；鎖邊過程中遇大風(fēng)天氣；不銹鋼支座安裝時不在同一直線上，偏差較大；屋脊處屋面板立邊的公扣與不銹鋼支座未鉚固。

防治措施：將面板按事先排版位置，調(diào)整好周邊位置，開始安裝前，先安裝端部面板下的泡沫塑料封條，然后再進(jìn)行咬邊。要求屋面板咬邊時，咬邊處應(yīng)連續(xù)、平整，防止出現(xiàn)扭曲和裂口。在咬邊機(jī)前進(jìn)的過程中，其前方 1 m 范圍內(nèi)應(yīng)用力使搭接邊接合緊密。咬邊的質(zhì)量重點(diǎn)是：在屋面板咬邊過程中是否用強(qiáng)力使搭接邊的拼接材料緊密接合。當(dāng)天安裝就位的面板必須完成咬邊，做好收頭節(jié)點(diǎn)工作，保證歇工時，來風(fēng)板不會被掀起、吹壞或刮走。為了加強(qiáng)金屬屋面板的穩(wěn)定性，而不影響屋面板受熱脹冷縮，在屋脊處須將屋面板立邊的公扣與不銹鋼支座鉚固，然后再用相鄰屋面板塊的母扣蓋住，并咬合固定。

4.4.3 支座安裝傾斜

現(xiàn)象：高強(qiáng)支座安裝傾斜，不在同一直線上，易導(dǎo)致屋面板安裝時出現(xiàn)無法咬合或者咬合不緊等狀態(tài)。

防治措施：安裝高強(qiáng)支座時，采用傳統(tǒng)的測線放線工藝，在屋面防水卷材上用墨線彈出支座安裝的邊界線。

5 結(jié) 語

金屬屋面隨著大型公共建筑的建設(shè)，已經(jīng)發(fā)展多年，其建筑風(fēng)格、結(jié)構(gòu)形式和所用材料在不斷改進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)與材料加工在逐步提高，金屬屋面的施工安裝質(zhì)量在 BIM技術(shù)和精細(xì)化加工技術(shù)的支持下也在不斷提高。本工程采用 BIM 技術(shù)，使屋面施工質(zhì)量有了進(jìn)一步的提高，漏點(diǎn)較以往工程有所降低。本文借助深圳國際會展中心金屬屋面的安裝進(jìn)行了相應(yīng)技術(shù)的探討，希望為提高金屬屋面施工質(zhì)量提供相應(yīng)經(jīng)驗。