可调双曲装饰板在金属屋面中的应用

1 工程概况

本项目位于怀柔科学城起步区，其是为周边院所提供高标准配套服务的公共建筑。本项目金属屋面及可调双曲面金属板主要应用于中央活力环圆形屋面。中央活力圆环由4组叶片状建筑组成叶片造型，叶片内均匀布置8栋圆形建筑，分别置入商业、展览、图书馆、报告厅等市民开放功能。8栋圆形建筑屋面采用锰镁铝直立锁边金属屋面内填150?mm厚保温岩棉，外层采用开缝式蜂窝铝板饰面，整体呈现放射发散的效果（图1）。

图1 活力环平面示意

2 施工难点

（1）本工程屋面系统的施工工序较多，各工序的 施工统筹安排和施工质量的严格把控工作量较大、任务重，其对项目团队及对队伍管理更是一次严格的考验。

（2）由于圆形金属屋面所用板材为扇形金属 板，因此金属板之间的拼接和内外环金属板拼接的缝隙容易存在漏水隐患。同时金属板安装固定过程中如何避免再变形、穿孔等问题则是施工的一大难点。

（3）活力环屋面设计为环状开缝蜂窝铝板，双曲面异形结构，铝板饰面整体又生根在金属屋面之 上，因此生根处固定方式和防水处理是项目团队又一个需要解决的难题。

（4）?活力环铝板饰面由一块环状板材拼接而成，双曲面板材的加工周期长、材料成本高、安装精度要求高。因此想要在规定时间内完成金属屋面安装，充分实现设计的发散效果，需要优化板材的安装工艺、缩短加工周期。

3 屋面系统优化方案

在圆形铝镁锰板金属屋面与双曲面蜂窝装饰铝板屋面施工中，根据屋面三维放样情况，进行专业化加工、定型化生产，将金属屋面结构按照所需造型加工为扇形结构并进行断板，之后将檩条进行环状布置。

扇形金属屋面通过檩条上T形铝合金固定支座沿屋面周圈依次向内铺装，金属屋面系统布置完成后，采用一种可调节高程、角度的连接件及单曲面蜂窝板材，通过连接件分别连接T形支架与铝合金方管，单曲面蜂窝板材固定于铝合金方管上，通过调节铝合金方管标高及单曲面蜂窝铝板安装角度，实现屋面系统双曲面造型与金属屋面上生成蜂窝铝板的表现形式。

4 工艺流程及操作要点

4.1?工艺流程

施工工艺流程如图2所示。

图2?金属屋面可调双曲装饰板安装施工流程

结合本工程特点，重点对底板安装、屋面板安装、转接件安装、蜂窝铝板安装、曲面造型调节进行了详细介绍。

4.2?底板安装

底板安装前先放出定位板边线，安装定位板并根据定位板依次安装底板，每10排板放1条复核线，复核底板安装尺寸偏差并进行调整，屋面底板选用镀锌底板反吊安装，安装时采用从屋面檩条下方向屋面檩条装订底板，钢底板的安装顺序为由高处至低处、由两边至中间部位安装，搭接为高处搭低处，底板搭接位置后置配孔，通过铆钉建立有效连接，使底板形成整体，其可为后续屋面保温层提供有效支撑。

T形挂码属于屋面板施工关键程序，考虑到后对续抗风性能及安装严密性要求，本工程选用特制的铝合金支座，并在后续将屋面板采取咬口锁边连接。

铝合金T形挂码安装前，先采用全站仪进行测量放线，之后将铝合金支座根据放线位置采用六角螺栓固定在檩条结构上。

T形挂码安装时，同步安装下方的隔热垫，用于防止构件间的电化学反应，并控制冷桥效应，待全部挂码安装完成后，对挂码安装位置进行复核，确保安装位置均在允许范围内（图3）。 

（a）                          （b）

图3?金属屋面锁边示意

（a）示意1；（b）示意2

4.3?扇形屋面板安装

屋面板结构因加工为扇形结构，要保证运输且不变形，在运输过程中，长尺寸的板材通过多台单轨吊车及人工拉索等辅助方式提升至屋面，再由人工搬运至安装位置。较短的屋面板根据现场机械状况采用25?t汽车式起重机或塔式起重机直接运输至安装位置。

屋面扇形板铺装前，严格按照屋面板支架安装点位图校核支架安装位置，经检验合格后进行屋面板 安装。

屋面板结构为大小头的扇形铝镁锰板，上下板严格按照图纸排版尺寸安装，安装过程由外圈至内圈，并进行搭接固定，搭接部位2道防水胶均涂、压实，专用加大肋满涂防水胶后采用拉铆钉固定在板上，并在拉铆钉上点涂防水胶，屋面板安装采用机械式咬口锁边固定。

屋面板铺设完成后，立即用咬边机咬合，当面板铺设完毕，对完轴线后，先用人工将面板与支座对好，再将咬口机放在2块面板的接缝处，由咬口机自带的双只脚支撑住，防止倾覆。

4.4?转接件安装

转接件由铝合金夹具左半部分、铝合金夹具右半部分、铝合金调节支座、钢转件构成。

铝合金夹具采用高强螺栓连接固定于T形挂码，上部铝合金调节支座采用不锈钢螺栓与夹具连接，支座上方固定钢转件，钢转件与蜂窝铝板安装龙骨连接固定。

待所有转接件、龙骨安装完成后，按照设计造型调整蜂窝铝板基层标高，之后在两龙骨分隔缝处及龙骨端头处安装固定方管，用于加固蜂窝铝板安装龙骨，并作为固定角码安装基层（图4）。

图4?转接件及龙骨安装示意

4.5?蜂窝铝板安装及调节

蜂窝铝板的加工、运输工作是确保安装准确的重要环节，因此对铝板生产、运输过程的质量控制十分重要。

蜂窝铝板在工厂加工过程中采用连续自动化辊轧成型加工工艺，以精确加工尺寸，不得采用间歇式翻折工艺成型，也不得在现场进行二次加工。

待所有转接件、基层龙骨安装调节完成后，进行蜂窝铝板安装，安装前采用铝合金角码固定于基层方管上。

蜂窝铝板采用螺钉固定于角码处，铝合金角码及蜂窝铝板安装基层通过高程调节，实现单曲面蜂窝铝板双曲面表现形式。

4.6?天沟安装

活力环金属屋面排水系统是天沟、雨落斗、雨水立管组合而成，雨水经过扇形金属板随坡度排至四周天沟内后，沿天沟内雨落斗和管道排至室外（图5）。

图5 天沟剖面示意

5 效益分析

此金属屋面安装方法通过将屋面结构进行三维放样，通过专业化加工、定制化生产，定制扇形板屋面， 并设置环状檩条，扇形板间上下搭接，并通过T形挂码实现直立锁边固定，扇形板间无需穿透施工，可有效保证屋面板施工质量，屋面板安装效率也得到了显著提升，有效避免了后期返工维修费用。同时屋面双曲面结构采用单曲面蜂窝铝板及一种可调节标高转接件实现，无需采用双曲面板材，降低工程造价，屋面安装结构更加简明，有效缩短了施工工期。

5.1?人工费

传统方法屋面板、蜂窝铝板安装人工费： 300元/（人·d）×15人×20?d=90?000元。本方法屋面板、蜂窝铝板安装人工费：300元/（人·d）× 15人×10?d=45?000元。人工费节约45?000元。

5.2?材料费

传统方法屋面板、双曲面蜂窝铝板材料费用约32?000元。本方法屋面板、单曲面蜂窝铝板、转接件材料费用约22?000元。材料费节约10?000元。

5.3?返工维修费

减少返工维修相关费用，节约了13?500元。综合计算每百平方米屋面可产生经济效益68?500元。

6 结束语

曲面造型在建筑领域中发挥了重要的作用，满足了人们对建筑美学的追求，同时也给施工带来了新的挑战。城市客厅A项目活力环金属屋面设计通过蜂窝铝板和锰镁铝金属板组合实现了开缝发散式铝板屋面效果以及优异的防水性能。

在此项目中，通过可调转接件实现了单曲面铝板达到双曲造型效果，这一创新性的尝试不仅打破了传统施工方法的限制，而且为圆形双曲屋面的设计及施工提供了参考。