旧城改造中轻钢结构屋面施工关键技术研究

1 工程概况

城厢天府文化古城是成都保存完整的龟背格局，核心区域保存大量川西民居木结构建筑，给古城复原提供大量基础依据，项目集文化、旅游、休闲、商业为一体综合开发，建设内容涉及装配式房屋建筑、文物古建、风貌提升、厂房改造、其他配套设施等，新建建筑面积13.54万m ² 、文物修缮面积3.26万m ² 、风貌建设面积3.58万m ² 、厂房建筑改造类面积4.38万m ² 。新建建筑和厂房改造结构形式以装配式钢结构为主，要与古城木结构民居建筑风格协调一致。

部分坡屋面设计形式为0.4mm厚镀锌钢板+ 70mm保温材料采用挤塑聚苯板（XPS）+20mm厚度木望板+2层1.5mm高分子三元乙丙防水卷材+ 265mm×400mm凡尔纳陶土上釉瓦的结构形式，防水等级一级，防水层采用正置作法，排水采用外排水形式；以川西传统民居建筑为原型，将金属材料、水泥制品材料、木材有机结合，发挥各种材料的优越性，创新建筑屋面，将防水、防火、防潮、隔声、保温组合效果达到最佳，保证屋面的安全结构性能，体现川西建筑的院落式特点，通过抽象艺术造型钢木结构材料的综合运用，既不失传统韵味，又不失现代简洁，在视觉上与传统建筑形成联系。

2 关键施工技术

2.1 工艺流程

施工准备→钢檩条检查→镀锌钢板安装→保温板铺设→木望板铺设（螺钉固定）→1.5mm防水卷材 施工（25mm×15mm杉木条顺水固定+30mm× 25mm杉木条固定）→凡尔纳陶土上釉瓦铺设→检查、调整、清理→完工验收。

2.2 屋面钢板的安装

镀锌钢板采用0.4mm厚瓦楞型（宽度900mm）钢板，使用六角头尾不锈钢，长度为25mm自攻螺丝的钻（横向间距100mm，纵向间距同钢檩条）将其固定于钢檩条，镀锌钢板搭接长度为150?mm。起吊前顺风铺装，以山墙边为起点依次展开，基线布置在安置好第一块钢板后的一条边沿上，每块板都按基线安装，并随时对平面位置进行检查，用自攻螺丝钉固定在每块板心上沿铺装的各块板面上。

随铺随检查，每隔一跨都要对钢板脊与檐口是否平行复核一次；安装镀锌钢板后，将螺栓经钢板焊接在长120mm、直径10mm的大六角头M8.8级不锈钢螺栓上（横向间距1000mm，纵向间距同为钢钎）；收边和搭接方式按加工图制作，并标明各种配件的材质和特性，将铆钉孔打上密封胶水，以防止漏水。

2.3 木望板铺设

木望板是防水层的基层板，选用20mm杉木板，含水率不高于15%；检查挤塑聚苯板的平整度，木望板拼缝底部采用通长木望板搭接，应使用电钻钻孔，防止木板开裂，用M10×120mm沉头自攻螺栓固定；施工前确保木板材料合格、成型良好、无变形、缺角、开裂等缺陷；搭接位置下方加设木板垫块，通过螺栓或钢钉固定，铺设相邻板材时预留1~3mm施工间隙作为伸缩缝，施工结束后检查基层平整度。确认无误和隐蔽验收合格后进入防水施工。

2.4 铺设防腐木板基层

选用国内或进口的柳桉木板材，其尺寸为3600mm（或2400mm）×150mm×20mm，并在此基础上进行一次抽吸，并进行阻燃处理。在钢框基础顶部的方形钢板上，使用钻尾式自钻螺钉（带电镀、防锈的钻尾式螺钉，尺寸为4.8mm×35mm）。

2.5 纵、横向方钢连系梁安装

纵、横向钢连接梁的上部与人字形钢的上部同一条水平线，并进行全熔透焊接，焊接质量达到二级。研究内容包括：（1）采用250mm×150mm×6mm的横断面，与人字形钢梁正交配置，并与梁面平高；（2）纵副连杆梁的断面尺寸140mm×80mm×3mm，其端部与人字形钢梁相连接，上部与梁面平齐，与人字形钢梁相平行，其间距700~900mm；（3）横方钢连系梁的断面尺寸为40mm×40mm×4mm，与人字形钢梁相平行，其端部各有一根与纵向连接梁相连接，顶部与梁平齐，间隔1200mm。

2.6 防水层施工

将1.5mm三元乙丙防水卷材平铺木望板上，采用30mm水泥钉和25mm×15mm杉木条顺水方向固定；粘结牢固并用压辊压实，保证卷材铺贴的方向顺直美观；在屋脊、屋檐、异材搭接、钢柱、边角、檐沟、天沟、山墙两端等细部构造部位的薄弱部位进行加强层防水敷设，防水卷材搭接缝采用手持压辊，对搭接带施加一定的压力，使搭接带均匀、压实，使搭接缝的接缝再用二次条形压紧搭接带的边缘，使其紧密粘合。脊瓦、斜脊、斜沟瓦要弹出墨线，编好数字，用切割机把多出来的瓦面剪掉，再按数字顺序挂上去。

2.7 钢屋架安装

在支架的施工中，通常要采用2个或多个支点来完成吊装。因其整体水准高，故需有专业人员指导及设计。在吊装过程中，要将整体吊装到地面200~300mm，经过仔细检验，确认吊索结构是稳定，缓慢抬到规范的位置和楼层，要用绳子把建筑内的屋架搬到固定位置，保证在主支撑结构的板材表面之上500mm，使其与相应的孔洞位置相匹配。

3 质量控制措施

轻钢型坡屋面施工应对每道工序进行严格的质量控制，针对原材料、防水搭接、防水基层等各项指标均应符合设计要求和质量控制标准。

3.1 主控项目

（1）木板材料。材质合格，塑型好，没有变形，缺角，开裂等瑕疵。

（2）钢檩条几何尺寸偏差和变形。对因运输、堆放、吊装等引起的钢构件变形、涂层脱落等不符合设计要求并符合标准规定的，予以纠正和修复。

（3）卷材防水基层。要做到结实、整洁、平整，无缝隙、无起沙、无裂缝，严格控制基层干燥度低于20%。

（4）卷材防水层是屋面防水构造，如檐口、檐沟、下水处、泛水、变形缝等。附加层搭接宽度不小于250mm。

（5）卷材防水层。不得有渗漏和积水现象。

（6）防水卷材原材料（三元乙丙橡胶防水卷材）。卷材厚度不大于1.5mm；不透水性3MPa，30min不透水；低温柔性–20℃无裂缝；耐热性90℃滑移距离不小于2mm；纵横向拉力不小于400N/50mm；纵横向延伸率不小于4.0。

（7）卷材防水层在檐口、檐沟、水落口、泛水、变形缝等屋面防水构造。附加层按要求附加，拼接宽度不小于250mm。

（8）卷材搭接。并列式房屋卷材的搭缝要顺着水流的方向进行；两个相邻的卷材短边的搭缝要错开，不能在500mm以内；上、下层卷材的长边搭缝要错开，宽度不能小于1/3。

3.2 基本项目

（1）屋面瓦铺设。合格：与设计图纸一致，基本齐整的行列，没有倒水的檐底瓦；优良：搭接吻合，行列齐直，檐口底瓦排水流畅。

（2）镀锌钢板铺设。合格：允许存在轻微划伤钝化斑、折印、皱纹；优良：无波浪起伏、起鼓、漏镀、白斑均匀、平滑。

（3）屋面檐口部分。合格：檐口平直，瓦楞均匀，基本没有任何起伏；优良：檐口平直，瓦楞匀称，没有高低起伏。

（4）屋面外观。合格：瓦楞平直平整，瓦楞均匀，瓦面平整，坡度曲线基本协调一致，房顶基本整齐。优良：瓦楞整齐划一，平直流畅，瓦面平整，坡面曲线圆滑，屋面整齐划一，美观大方。

按屋面结构特点定位屋脊、排水沟、檐口等特殊点位，弹出顺水条安装位线，顺水条安装位线每隔500mm间距在斜屋面垂直方向弹出，采用30mm× 25mm杉木条干料制作，结疤、开裂等材料剔除，垂直屋脊沿防水水平放置，使用水泥钉固定，水泥钉固定部位，上部采用油膏封堵，下垫1.2mm厚SBS自粘卷材，在屋脊、檐口、排水沟等部位附加顺水条，并进行防腐处理。

4 效益分析

4.1 社会效益

此项技术将富有江南古典园林风貌的屋顶形态与传统建材及现代的干挂仿古瓦作结合，确保了其高安全、高地震能力，并获得了业主的一致认可，社会效益显著。轻钢型坡屋面是刚性–柔性结构建筑屋面结构的一种新型优化组合形式，整体荷载较轻，等面积坡屋面荷载较轻质混凝土屋面减少约20%，结构构件和连接件都是标准化生产，施工速度和成本介于混凝土和木结构屋面之间，屋面材料拆除后可循环利用，工序时间较短，无粉尘作业，材料生态环保；第一层金属材料的物理属性当室内发生火灾时，可有效阻止火焰向上蔓延，其耐腐性、美观性为装修节约了资金，整个结构体在很长时间内不易损坏，并保持其结构强度和完整性；保温节能性能优于其他类型单一建筑屋面材料，在同样厚度条件下的隔热值比标准的混凝土屋面高20倍；三元乙丙橡胶防水层改变传统木结构民居屋面建筑易受潮、易漏水、渗水，受雨雪天气影响，提高功能使用性；陶瓦抗压强度高、密度均匀、重量轻不吸水，延长屋面使用寿命。

4.2  环保效益

通过在不改变现有屋顶结构的基础上，在其上直接进行轻钢基斜坡屋顶的建造，可有效防止房屋在拆除时对周围的环境造成污染，减少对周围的环境造成的负面影响。

4.3 经济效益

因为不需要对原有的钢筋混凝土平顶进行开挖和改建，所以这种方法可以节约很多的屋顶拆除改建和管理成本，安全措施和环境成本，还能大幅减少施工时间，具有很好的经济效益。

5  结论

优化屋面组合，集安全防火、抗震、隔声性、耐久性等诸多优点于一体，有效降低噪声、隔热、隔寒，有效解决轻钢型坡屋面钢结构链接问题和防水问题，大幅度增强建筑屋面的功能使用属性，提升建筑空间品质和商业价值，将金属材料、混凝土材料、木材材料、全瓷质材料有机结合成为整体。新的轻屋面结构体系的创新组合，将轻钢结构的功能性、美观性、协调性与古镇风格的川西木结构民居有机统一。斜屋顶的预制板–钢结构的连接建造工艺具有很大的适用性，它既能用于各类建设项目，也能用于改建项目。此外，与常规建造方式相比，组装式建造方式可有效克服斜坡式屋顶支承方式的复杂性，提升建筑的效率与品质，节约了大量的人力、物资，满足建筑绿色要求。