论屋顶轻型钢结构坡屋顶复杂造型施工技术方法

刘强

摘要：随着经济的发展，人们对建筑美的要求越来越高。其中轻型钢结构坡屋顶不仅造型新颖，而且性能上也更加优越，因此在建筑界备受青睐。但相对于普通屋面，轻型钢结构坡屋顶设计较为复杂，施工难度也随之增加。本论文主要以轻型钢结构坡屋顶复杂造型施工技术方法为研究对象，从坡屋顶的优越点、屋面材料铝镁锰合金板的性能、施工技术等方面展开探讨，旨在提高轻型钢结构坡屋顶的美观性、耐久性与安全性。

关键词：轻型钢结构；优越点；铝镁锰合金板；施工技术

引言

随着我国经济的不断进步，建筑事业也迎来了自己的春天，轻型钢结构坡屋顶也被运用到了许多建筑领域，如车站站台、民建屋面等。这不仅满足了人们对建筑的审美要求，更满足功能要求。但轻型钢结构坡屋顶复杂造型施工技术一直以来都是重点与难点，本论文将就其展开研讨，力争解决这一难题，让轻型钢结构坡屋顶更安全、更耐用。

1轻型钢结构坡屋顶的优点

钢结构坡屋顶能最大限度满足特定建筑要求的功能要求和审美要求。

1.1功能要求

不同地域有不同的气候条件，也决定了不同的建筑风格，比如：我国南方降水较多，有时会出现暴雨甚至台风天气。因此屋面就需要有较大的坡度，可以快速排水，以免屋面积水。而我国北方，特别是西北地区年降雪量特别多，并且气温较低，积雪难融，这就需要屋面有较大的承载能力。而轻型钢结构坡屋顶在坡度方面有更大的变化空间，并且有更好的承载能力，能很好的符合这些要求。

1.2审美要求

由于钢材良好的性能，使得钢结构坡屋顶能有更多新颖的造型，能更大程度的发挥建筑师的创造灵感，比如：北京国家大剧院-屋面结构为空间壳体钢结构（椭球形）；青岛流亭机场新航站楼-屋面呈弧形扇状设计。

2铝镁锰合金板

屋顶轻型钢结构坡屋顶一般采用铝镁锰合金板。这种金属铝镁锰合金具有结构强度适中、耐候、耐渍、易于折弯焊接加工等优点，被普遍认可作为建筑设计使用寿命50年以上的金属屋面优质材料。

2.1铝镁锰合金板与传统彩涂板相比的优势

铝镁锰合金比重是彩涂板的1/3，使用寿命却可达到其三倍以上，并且由于铝镁锰板型柔软可塑，可做成铝镁锰扇形板，铝镁锰弧形板等，极大的满足了金属屋面对美观和耐久性的设计要求。因此铝镁锰金属屋面系统被广泛应用在体育场馆金属屋面，机场金属屋面，城市地标性建筑，民用建筑等大型建筑物金属屋面上。

2.23004铝镁锰物理性能与机械性能

2.33004铝镁锰屋面系统优势

2.3.1安全稳固的系统结构

金属屋面在大温差情况下的热胀冷缩是不可避免的客观规律，本屋面系统总结多年来的使用经验，通过滑动式的T型支座，将铝板的热胀冷缩平均分配同步胀缩，使巨大的温度应力通过适当的胀缩得以舒缓，而不会将板块挤压变形或拉裂，保证整体系统在长达50年的使用过程中安全地工作。本屋面系统单块板块的长度长，板块与板块之间无任何潜在漏水的搭接缝，充分保证完全的防水。屋面系统支座，稳固的支承板块结构，无须穿出屋面表层，风、霜、雨、雪、负风压的荷载都被安全的吸收。本屋面系统有效的分解大气温差在屋面形成的应力，即使超长板块也有足够的胀缩空间，而不会将结构挤压或张拉变形。

2.3.2无与伦比的保温、防火性能

通过选用厚度合适的保温材料，屋面结构只需稍作调整即可满足高标准的隔热保温要求。同时本屋面系统板块可抵抗火花及火焰，金属屋面板块达到A1级防火标准。

2.3.3永无止境的应用潜力

太阳能光电系统、挡雪杆等都可安装在本屋面系统板块立边上，无须铆接，屋面表面不受破坏仍保持完整以保证永久性密封。翻新项目同样足以信赖。本屋面系统板块具有高稳定性和低重量的特点，这使得其在翻新项目中极具优势，旧建筑的荷载不会增加太多，而可以自由的设计运用。

2.3.4经久耐用、极具价值的屋面系统

本屋面系统多年来大量的工程案例说明，质轻耐候、抗腐蚀的铝镁锰合金材料赋予建筑卓越的稳定性和免维护的优点。

2.3.5完美的吸音降噪性能

本屋面系统已大量使用于众多建筑，事实上即使在暴风雨时，都很难听到噪音。吸音棉、打孔吸音板的应用，使得本屋面系统的吸音降噪性能几近完美。

2.3.6完整的附件系统

一个用于屋面与幕墙的良好系统，应该提供经济性良好的设计与应用。本屋面系统提供完整的附件：支座、檐口收口板、U型槽、屋脊盖板、管件夹具等，各种附件都可采用与板块相同材质、颜色的材料，并且充分考虑到延长寿命、易于处理、安装方便和可循环性。

2.3.7防雷特性

屋面体系与结构整体防雷体系紧密连接，充分解除雷电破坏、静电积留的问题。本系统屋面的金属板块均为良好的建筑外围护系统材料。单一的整块板块不仅仅提供水密性，而且是良好的导体，即便在有搭接的部位仍不影响其雷电保护性能。实际施工方法是：在金属屋面纵向、横向每隔6-10米的屋面板下隐藏做一个接地，在接地点安装角码，一头固定在檩条上，另一头固定在T

型码支座上。固定在檩条上的接地可以连接其他单位施工的防雷系统。

3施工技术

3.1施工准备

3.1.1技术准备

（1）审查设计文件是否齐全合理，符合国家标准。

（2）根据设计文件进行构件详图设计，以便于加工制作和安装。并编制材料采购计划。

（3）钢结构加工工艺的确定。

3.1.2材料准备

钢构件：钢构件型号、制作质量应符合设计要求和施工规范规定，应有出厂合格证并应附有技术文件。并且钢结构的钢材应符合下列规定：①钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；②钢材应有明显的屈服台阶，切伸长率不应小于20%；③钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

连接材料：（焊条、焊丝、焊剂）、高强度螺栓、普通螺栓等均应具有出厂质量证明书，并符合设计的要求和国家现行有关标准的规定。并且焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）应按牌号和批号分别存放在干燥的储藏仓库。焊条和焊剂在使用之前按出厂证明上规定进行烘焙和烘干；焊丝应清除铁锈油污以及其他污物。

涂料：防锈涂料技术性能应符合设计要求和有关标准规定，应有产品质量证明书。钢结构耐火涂料必须在所有设备安装完备后再钢构件外表面涂抹，涂抹后不得局部破坏，并请消防部门验收合格后方可使用。

3.2施工工艺流程

工艺流程：定位放线-屋架安装-主檩支托安装-主檩安装-副檩（檐口龙骨、天沟龙骨）安装-压型板（檐口铝单板、不锈钢水槽）安装-吸音棉（无纺布、镀锌钢丝网）铺设-铝合金T码安装-保温棉安装-避雷安装-面板铺设-附件安装-面板锁边-整体检查-验收

3.2.1定位放线

依据图纸，使用全站仪进行定位放线，在各阶段与各标段进行复核复测，确保放线准确。

3.2.2屋架安装

3.2.3主檩支托安装

支托和檩条之间用M12螺栓连接，钢管连接：矩形钢对接采用焊接，C型钢对接采用连接件。另外，立柱焊接在球节点支托上，点焊立柱，复核无误后焊接。

3.2.4檩条安装

檩条安装首先要放好控制线，保证檩条的平整度，檩条间的高差一般控制在5mm范围内。其次檩条的所有支撑点都应该按照设计要求来做。最后按设计要求进行焊接或螺栓固定，固定前再次调整位置，偏差≤±5mm。

3.2.5檐口龙骨安装

檐口龙骨安装应分为三步走：首先，檐口龙骨安装应按照图纸根据现场尺寸对龙骨架安装定位，从而来保证骨架安装的准确性。其次，龙骨架焊接必须严格按照图纸要求，焊缝成型后不能出现气孔和裂纹，也不能出现咬边和焊瘤等现象。最后，应用目测或带线检查的方法，对骨架进行校正，从而来保证铝单板的整体美观性，校正合格后，方可进入下道工序。

3.2.6天沟龙骨安装

天沟龙骨安装可用经纬仪、全站仪等仪器，严格按照图纸进行放线。龙骨放样完成后，可进行焊接，焊接中必须保证龙骨标高一致。

天沟龙骨安装的允许偏差和检验方法

3.2.7压型板安装

内层金属板为0.5mm穿孔压型镀锌钢板，肋高不小于35mm，孔径不小于2mm，穿孔率不小于20%。屋面底板沿垂直于檩条方向铺设，压型钢板用自攻螺丝与主檩条衔接，固定间隔为：横向为一波的间隔，在波谷处与檩条衔接。由于底板定尺到场，不需量裁，故需依据图纸具体尺寸（对现场具体位置底板长度进行复核）选择对应底板型号进行铺设安装。底板需搭接位置搭接长度为50mm，搭接位置在檩条处。

安装时要特别注意波峰的起伏，应使波峰在同一高度，尽量避免突然的高低起伏，还需特别注意底钢板的大、小边，底钢板铺设需沿同一方向铺设，相邻底钢板的大边包住另一块底钢板小边。

3.2.8檐口铝单板安装

铝单板安装流程：放线→固定骨架的连接件→固定骨架→安装铝板→收口构造处理→检验

（1）放线：依据图纸对骨架进行固定，并把位置弹到基层上。

（2）固定骨架的连接件：在主体结构的柱上焊接连接件固定骨架。

（3）固定骨架骨架预先进行防腐处理。骨架安装位置准确，并且要牢固。安装完成后应对中心线、表面标高等进行检查。为了保证板的安装精度，宜用经纬仪对横梁竖框杆件进行贯通。

（4）铝板安装：板与板之间的间隙要进行内部处理，使其平整、光滑。铝板安装完毕，在易于被污染的部位，用塑料薄膜或其他材料覆盖保护。

3.2.9无纺布、吸音棉铺设

清理压型板上的杂物，保持干净。将无纺布铺设在压型板上，应压平、贴紧、避免架空，铺设过程中可以用胶带临时固定。然后将吸音棉满铺于无纺布上，铺设中应注意边角部位的铺设。

3.2.10铝合金T码安装

T码采用四颗自攻钉固定在屋面帽型檩条上。安装T码时，下面的隔热垫必须同时安装。T码间距为40mm，左右偏差不超过1mm。另外，要对所安装的T码的位置进行复查，检查每一列T码是否在同一条直线上，若出现较大偏差，则需要立即改正。

3.2.11镀锌钢丝网铺设

铺设时可采用25X25X1mm镀锌钢丝网，并且钢丝网铺设必须平整，铺设方向跟屋面檩条方向呈垂直关系，通过高强铝合金支座及自攻钉固定于屋面檩条上。横向搭接50mm。铺设完后禁止在网上行走，避免影响钢丝网的平整度。

3.2.12保温棉铺设

保温层采用150mm厚超细离心玻璃棉，平铺在吸音棉上。保温棉铺设必须满铺并贴紧，不得漏铺或少铺，相邻两块保温棉之间应用胶带粘牢，带铝箔的一面向下。并且为了更好的保温，保温棉应该采用错开搭接铺设，错缝长度≥100mm，防止形成冷桥。另外，浸水泡湿、污染的保温棉不得使用，以保证工程质量。

3.2.13面板铺设

面板采用铝镁锰合金板，施工顺序为：放线定位-就位-直立锁边-板边修剪

（1）放线：屋面板的平面控制，通常以屋面板以下固定支座来定位完成。在T码安装质量等的严格控制条件下，只需设板端定位线。一般以板出天沟边沿的距离为控制线，板块伸出天沟边沿的长度以略大于设计为宜，以便于修剪。

（2）就位：施工人员将板抬到安装位置，就位时先对准板端控制线，然后将搭接边用力压入前一块板的搭接边，最后检查搭接边是否紧密接合。

3.2.14附件安装

对于其他附件必须严格按照图纸进行设计施工。

3.2.15面板锁边

铝镁锰金属屋面板块的连接方式是采用其特有的铝合金固定支座，铝镁锰屋面板块与板块的直立锁边咬合形成密合的连接，这种板块的咬合过程无需人力，完全由机械自动完成，而咬合边与支座形成的连接方式可解决因金属屋面热胀冷缩所产生的板块应力，该优势反映在可制作纵向超长尺寸的板块而不因金属屋面应力影响变形。

4结语

轻型钢结构坡屋顶因其具备诸多优势，在未来必将被广泛使用，作为建筑施工单位，我们要敢于打破传统，不再拘泥于混凝土、砌块，要不断的去学习，探索，争取在钢结构坡屋顶方面做出更大突破。

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