大面積直立鎖邊金屬屋面抗風防水關鍵施工技術

□文/張志威 亓立剛 張保國 于海申

大面積直立鎖邊金屬屋面抗風防水關鍵施工技術

□文/張志威 亓立剛 張保國 于海申

目前國內機場等大面積金屬屋面工程出現(xiàn)滲漏和被大風掀翻的現(xiàn)象。天津濱海國際機場T2航站樓工程屋面平面投影面積達102 050m2，屬于超大面積金屬屋面且設計新穎，節(jié)點多、弧度及跨度大、造型復雜，極易發(fā)生漏水或風掀屋面板的情況。施工中，通過優(yōu)化設計，強化細部構造節(jié)點等措施，解決了屋面滲漏和抗風問題。文章就此總結相關技術措施。

直立；鎖邊；金屬屋面；抗風；防水；大面積

1　工程概況

天津濱海國際機場T2航站樓位于機場正在運營的T1航站樓東側，占地面積8.25萬m2，呈工字型，建筑總長652m，寬395m，總建筑面積24.7萬m2，分為主樓和指廊兩部分，地上2層，局部4層，最高43.5m，工程主體標高9m以下為鋼筋混凝土框架結構，標高9m以上為鋼結構，建筑立面為玻璃、石材及鋁板幕墻，外檐弧形眾多，屋頂為鋼柱支撐雙層雙曲面鋼網(wǎng)架，上覆鋁錳鎂直立鎖邊金屬屋面板，見圖1。

圖1　天津濱海國際機場T2航站樓

2　工程難點

1）機場航站樓屋面面積巨大且存在弧形、傾斜、雙曲、波浪等造型，給屋面受力及其風壓分布的分析帶來諸多困難。同時設計時僅通過理論結合試驗（風洞試驗等）進行計算分析，其復雜的建筑體型、建筑內外環(huán)境的理論與實際存在偏差，造成屋面局部受力復雜部位安全儲備不足。

2）直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)因其優(yōu)越的性能和特點得到大量的應用，尤其是在機場航站樓的大面積屋面中優(yōu)勢明顯。但不同材質性能差別大，如屋面板、支座固定螺栓等，其對屋面的抗風、防水性能影響很大。

3）屋面防水節(jié)點深化設計不到位，特別是檐口、天窗、天溝變形縫等易滲漏部位；同時施工控制不到位，沒有嚴格控制現(xiàn)場材料質量及節(jié)點施工質量，對工程質量影響較大。

4）使用階段沒有加強屋面檢修與維護，管理不到位，造成垃圾及雜物堵塞落水口，從而發(fā)生漏水問題，影響使用。

3　優(yōu)化設計措施

3.1抗風設計優(yōu)化措施

3.1.1屋面系統(tǒng)材料的選用

針對鋁鎂錳金屬屋面板的材質，選用機械性能優(yōu)越的AA5754鋁合金板，其板材抗風壓性能要更好，同時加工性能好，易于折邊，在加工及安裝過程中不易產(chǎn)生微裂。板寬和厚度選用65/333板型，1mm厚的鋁板更趨于安全。固定T碼用的固定螺釘優(yōu)選頂部是碳鋼材質，帽部為不銹鋼材質的螺釘；對于＞3mm厚的檁條，采用細紋螺牙螺釘，以確保固定T碼和檁條連接牢固。

3.1.2檁條布置及固定

1）檁條間距不宜超過1.2m。在屋面周邊及薄弱區(qū)設置檁條加密區(qū)，以保證屋面在風壓作用下結構安全，見圖2。

圖2　屋面周邊檁條加密區(qū)

2）在屋面薄弱區(qū)域檁條間設置撐拉桿，既拉又撐，確保檁條間相對穩(wěn)定，減少因大風引起的檁條變形。撐拉桿作法見圖3和圖4。

圖3　撐拉桿一

圖4　撐拉桿二

3）在坡屋面中，C型檁的開口方向對檁條受力影響很大，C型檁開口方向應朝上，更利于整體穩(wěn)定，見圖5。

圖5　傾斜屋面檁條開口朝向

3.1.3檐口等薄弱區(qū)域設置鎖夾

為保證結構安全，在建筑物邊緣和檐口等受風壓大的區(qū)域設置加密區(qū)，同時加設抗風鎖夾，以加強屋面抗風能力。見圖6和圖7。

圖6　鎖夾

圖7　鎖夾安裝固定

3.1.4屋面板收口位置加固措施

屋面的天溝、外檐口是受風荷載影響最大的部位，也是屋面體系內最薄弱的區(qū)域，因此在天溝檐口部位采用較厚的金屬板材壓蓋屋面板收口，增加通長壓條和扣件進行加固，確保邊緣部位受力的安全，見圖8-圖11。

圖8　金屬屋面板長向邊緣固定

圖9　金屬屋面板截面方向邊緣固定

圖10　厚板壓蓋屋面收口

圖11　天溝檐口壓條

3.2直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)防水設計優(yōu)化措施

3.2.1天窗選型及構造防水措施

1）對于玻璃天窗采用隱框形式，用膠條易于解決防水滲漏問題。同時選用強度比較大的五金件，減少五金受力變形，出現(xiàn)關閉不嚴。在天窗或凸出四周屋面施工完畢后，增加一道卷材防水（SBS），保證天窗周全的防水效果。

2）在天窗凸出結構的上口（迎水流面）設置橫向排水溝，將雨水向兩側分流，排水溝寬度＞150mm，屋面板在此部位斷面方向切成45°斜角，底部與排水溝泛水板進行鋁焊，直立肋高的斷面也采用鋁焊的形式封閉嚴密，見圖12。

圖12　天窗上口排水細部處理

3）在天窗的下口，加設密封堵頭，防止雨水的倒流，堵頭位置面板向上卷邊，端部上彎角度≥30°，以阻擋少量穿過堵頭水的滲入，見圖13。

圖13　天窗下沿口防倒灌

3.2.2天溝選型及構造防水措施

1）在天溝、天窗等突出物等水流的上口要盡量設計寬、大排水溝。在天溝內設置集水井加虹吸排水的方式，將集水井和虹吸落水管的相接部位要焊接嚴密，焊接完畢后要打磨光滑，集水井上口設置箅子。當集水井集水超過20 cm時，開始虹吸，確保不積水倒灌，見圖14。

圖14　天溝集水井和虹吸排水

2）排水坡度較大的天溝內設置消能板，部分工程的天溝排水坡度陡，雨水落差大，短時間內對集水井沖擊較大。針對此情況，在天溝內焊接L形相互交錯的擋水板，以減緩天溝內水的流速，防止集水井雨水外溢。擋水板間距1.5～2m，擋水板高度比天溝矮100mm，擋水板寬度大于天溝寬度的1/2，見圖15和圖16。

圖15　天溝擋板平面

圖16　天溝擋板立面

3.3變形縫防水構造措施

變形縫使用可滑動鋁板滑片，屋面泛水與鋁板滑片固定在一起，鋁板滑片一端與一側屋面板固定，另一端通過固定在另一側屋面板上的壓板限制鋁板滑片上下位移，但在溫度作用下，滑片與泛水可在同一側屋面板自由移動，但泛水本身不受力，因此泛水不會被拉裂，見圖17和圖18。

圖17　屋面板伸縮縫使用滑片泛水

圖18　屋面天溝伸縮縫

4　施工控制措施

4.1屋面系統(tǒng)安裝質量控制措施

屋面檁條間距、支座間距按設計要求進行，過程要100%檢查，發(fā)現(xiàn)偏差立即調整。對于檐口，天溝、屋脊等處的鎖邊必須到頭，局部不易鎖到部位要用手動咬口鉗先鎖一遍。屋脊部位增加結構剛度，如加設檁間支撐、增加固定座與檁條的固定點。

4.2曲線屋面施工控制措施

曲線屋面在施工過程中是以折線來代替，從而增加屋面板肋在折點處的摩擦力，造成板肋被磨破，而出現(xiàn)屋面滲漏，見圖19。

圖19　屋面板肋磨位置

因此，在施工過程中，必須將中間3個檁條按實際弧、弦高差用墊板墊高，同時調整次檁角度，使其上表面與該點曲面切線平行，使屋面曲面高度及角度均勻過渡，以避免誤差集中體現(xiàn)在一點，從而防止由于板肋磨破出現(xiàn)的屋面滲漏。

4.3防屋面固定座頂破板肋的控制措施

由于檁條鋼度低、屋面板鎖邊偏、屋面曲率半徑較小，引起板肋滑動時，固定座頂部卡住板肋，出現(xiàn)屋面板肋被頂破，引起屋面滲漏。

因此必須加強施工控制，首先在檁條間增加鋼性角鋼支撐桿，以增加檁條鋼度，選用性能穩(wěn)定的鎖邊機進行鎖邊，同時，在鎖邊過程中經(jīng)常檢查鎖邊直徑，當鎖邊直徑出現(xiàn)偏差后及時調整，其次當屋面板曲率半徑＜50m時，面板固定座進行倒角處理，以保證屋面板滑動順暢，見圖20。

圖20　面板固定支座倒角處理

4.4固定座扣入板肋施工控制措施

在面板施工時，如果固定座沒有扣入板肋，在鎖邊時就會將面板鎖破，勢必會造成漏水。為避免此現(xiàn)象發(fā)生，就必須在鋪設面板時仔細檢查，確保每一固定座扣入板肋，然后用手動瓦夾在固定座處先臨時夾緊，以防面板在鎖邊前彈出固定座。

5　結語

天津濱海國際機場T2航站樓屋面工程在施工中通過這些關鍵的優(yōu)化設計和構造措施，收到了良好效果，金屬屋面體系的抗風、防水能力得到了很大提升，使用半年以來，屋面工程經(jīng)歷多次大風大雨考驗，無滲漏和被風掀翻的情況發(fā)生，安全運營情況良好。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.003

□亓立剛、張保國、于海申/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。

□TU758

□1008-3197（2015）03-06-04

□2014-12-03

□張志威/男，1979年出生，工程師，中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，從事工程技術管理工作。