延安新區(qū)體育場聚碳酸酯波紋板屋面施工工藝

母鑒楠，張 鋒

(中冶(上海)鋼結構科技有限公司，上海 201908)

1 工程概況

延安新區(qū)全民健身運動中心體育場(如圖1所示)采光屋面，南北跨度213 m，東西跨度為20 m，整個采光屋面為雙曲屋面。采光屋面總量為6 041 m2，東西方向為屋面排水方向，采光屋面與鋁鎂錳屋面為搭接形式，不設置分隔天溝。采光屋面使用聚碳酸酯波紋板，只設置橫向主檁條，間距為2.3 m，增加了采光面積，有助于節(jié)能減排，是綠色施工的重要部分。

2 聚碳酸酯波紋板主要工藝

2.1 聚碳酸酯波紋板的選材與選型

本項目要求聚碳酸酯板整體造型美觀，保證結構安全的情況下盡可能增加采光面積，減少檁條布置，形成開闊的采光視野。日常維護、保養(yǎng)、清理方便。

2.1.1 聚碳酸酯中空板

1)特點：聚碳酸酯中空板(見圖2)，板面中空厚度30 mm，板面厚度方向分為5層，每層中空厚度為6 mm，通過型材進行固定。

2)優(yōu)點：隔音效果較好，中空層數(shù)量越多，隔音效果越好；隔熱效果好，多層中空板隔熱性能優(yōu)異；板面通過型材進行固定，無需在板面進行打釘、打膠。

3)缺點：單層板面厚度較薄，容易破壞和刺穿；板面四周用防水密封膠帶進行封堵，時間較長后，中空內(nèi)部會進入灰塵，影響觀感質(zhì)量；中空板需要沿板長度和寬度兩個方向布置主次檁條，次檁間距1 050 mm，有次檁條的存在對觀感有影響；無法加工成雙曲板，無法滿足雙曲屋面造型。

4)結論：中空板不適合此屋面的施工。

2.1.2 聚碳酸酯U型實心平板

1)特點：聚碳酸酯U型實心平板(見圖3)，板面厚度8 mm，U型翻邊高度16 mm，波形間距1 050 mm，通過型材進行固定。

2)優(yōu)點：兩邊起肋，板材強度較高；通過型材進行固定，板面無需打釘、打膠；板材在型材內(nèi)可以沿型材長度方向自由伸縮；板材可以通過熱彎的形式來滿足雙曲屋面造型。

3)缺點：需要沿板長度和寬度兩個方向布置主次檁條，長度方向間距不大于2.0 m，寬度方向間距不大于1.05 m，次檁條數(shù)量較多，對觀感影響較大；屋面坡度較大位置，單靠鋁型材內(nèi)部的防水膠條進行防水，容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象；板長接長位置需要設置沿板寬方向的鋁型材，時間長容易積灰，很難清理，影響觀感；板材較重，施工過程搬運、安裝需要投入更多的成本。

4)結論：U型實心平板不適合此屋面的施工。

2.1.3 聚碳酸酯波紋板

1)特點：聚碳酸酯波紋板(見圖4)，板面厚度3 mm，板面高度96 mm，寬度966 mm。

2)優(yōu)點：波紋板只需要在板寬度方向設置主檁條，間距不大于2.3 m，沒有沿板長方向檁條，節(jié)約成本的同時，觀感更加美觀；波紋板可以通過折彎來適應板長的彎弧，板寬方向波紋的造型能適應板寬方向的彎?。话迕骓標罱?，能起到很好的防水效果；板面通過滑移支座，能適應板面受溫度變化產(chǎn)生的位移和變形；板材重量相對U型板較輕，人工搬運安裝即可，節(jié)約施工成本；由于板材自身材質(zhì)環(huán)保無污染，使用年限長，透光率好，利用自然光即可滿足室內(nèi)照明需求。

3)缺點：無法加工成扇形板，調(diào)整扇形造型時需要使用平板來進行調(diào)整。

4)結論：針對本項目體育場造型及受力特點，選用3 mm厚聚碳酸酯板波紋板，板型為高波實心聚碳酸酯波紋板。

聚碳酸酯波紋板是一種可以循環(huán)利用的工程塑料制造成型的新型材料，具有透光性強、抗沖擊性好、耐候性好、防結露、阻燃隔熱、隔聲降噪效果好及良好的加工性能。聚碳酸酯波紋板表面經(jīng)過防紫外線工藝處理后，具有較好的抗老化性能。

聚碳酸酯波紋板通過板面互相搭接，提高了整體的防水能力和抗風性能。由于板面自身剛度較大，只需要在板面寬度方向設置主檁條，無需在長度方向設置次檁條，且主檁條布置間距較大，主檁條間距為2.3 m，整體造型美觀；構造方面采用滑移支座系統(tǒng)，陽光板整體可以在板長方向自由滑動，有效地解決了溫度應力的問題(見圖5)。

聚碳酸酯波紋板沿南北方向波紋的造型能適應屋面曲面造型，東西軸向曲面較小，本項目屋面彎曲半徑約為197 m，可以自然彎折成型。

聚碳酸酯波紋板板肋高96 mm，波峰寬62 mm，厚3 mm，整體有限寬度966 mm(見圖6)，長度可以根據(jù)實際尺寸進行定制。

2.2 聚碳酸酯波紋板技術指標

1)透光性：聚碳酸酯波紋板透光率最高可達90%(透明板)，可與玻璃相媲美。2)抗撞擊：撞擊強度是普通玻璃的250倍～300倍，是同等厚度亞克力式板材的30倍，是鋼化玻璃的2倍～20倍。3)防紫外線：板材表面做UV涂層處理，在太陽光下暴曬不會產(chǎn)生變黃、透光性不佳等現(xiàn)象，做抗冷處理，可起到隔熱作用，防止板材表面霧化。4)重量輕：重度僅為同等厚度玻璃的50%，節(jié)省裝運、施工的成本。5)阻燃：聚碳酸酯材料燃燒等級為難燃B1級，材料燃點580 ℃，離火自熄，燃燒過程中不會產(chǎn)生有毒氣體，不會助長火勢。6)可彎曲性：可采用冷彎的方式，安裝成拱形和半圓形等。折彎角度較大時可在加工過程中進行熱彎處理；最小彎曲半徑為板材自身厚度的175倍。7)隔音性：比同等厚度的玻璃隔音性更好。8)節(jié)能性：隔熱效果比同等厚度玻璃高7%～25%，從而使熱量損失降低，屬環(huán)保材料。9)溫度適應性：在-40 ℃時不發(fā)生冷脆，在120 ℃時不發(fā)生軟化，在惡劣的環(huán)境中材料自身性能無明顯變化。10)耐候性：在-40 ℃～120 ℃范圍保持各項物理指標穩(wěn)定，耐久耐老化。

2.3 聚碳酸酯波紋板的加工與運輸

聚碳酸酯波紋板采用在加工廠加工成型的方式，根據(jù)排版圖長度，結合現(xiàn)場實測長度進行聚碳酸酯波紋板的加工，成型機可以生產(chǎn)出長度不同的聚碳酸酯波紋板。

聚碳酸酯波紋板采用互相搭接的方式進行安裝，對板材加工精度要求較高，加工廠內(nèi)采用先進的數(shù)字化加工機械，以較高的加工精度來生產(chǎn)聚碳酸酯波紋板。成型機調(diào)試周期預計1 d～3 d，機器正常運轉(zhuǎn)后24 h作業(yè)，每日產(chǎn)能約1 000 m2。聚碳酸酯波紋板擠壓成型后，無法再進行覆膜保護，聚碳酸酯波紋板成捆堆放，外面附上包裝，進行防護，在運輸及吊裝過程中采用泡沫護角護邊進行成品保護，防止包裝破損后損傷板面。

本項目體育場最長聚碳酸酯波紋板長度約為20 m，受限于加工車間的區(qū)域范圍限制和運輸車輛的長度限制，將通長板改為兩段，以長度方向搭接的形式進行加工。本項目聚碳酸酯波紋板加工長度最長約為11 m，采用吊裝架吊裝到屋面，人工搬運至指定安裝位置進行安裝。

2.4 聚碳酸酯波紋板的安裝

聚碳酸酯波紋板通過專用的滑動支座與屋面檁條固定，保障其穩(wěn)定性，聚碳酸酯波紋板安裝在滑動支座后，利用V型卡件將聚碳酸酯波紋板固定在滑動支座上，將聚碳酸酯波紋板形成一個整體，起到防水、抗風作用。V型卡件和滑移支座示意圖見圖7。

滑移支座采用3.0 mm厚不銹鋼彎折而成，滑移支座分為中間的C型支座和兩側的L型支座，L型支座開長圓孔，為板長度方向提供兩個方向各35 mm的滑移空間，C型支座開圓孔。L型支座和C型支座組裝成滑移支座，使用M6不銹鋼螺栓進行連接?；浦ё褂盟念wST5.5×25自攻釘進行固定；V型卡座采用3.0 mm厚鋁型材進行加工，頂部已經(jīng)預開孔，底部滿貼丁基膠帶。聚碳酸酯波紋板放置在滑移支座上部，在對應滑移支座上部波紋板位置安裝V型卡件，使用ST5.5×25不銹鋼自攻釘進行固定(見圖8)。

2.5 聚碳酸酯波紋板溫度變化影響處理

聚碳酸酯波紋板通過滑動支座(如圖9所示)以點的形式進行支撐，減少接觸2.59×面積，同時滑動支座自身具有滑動性，可以沿著板長方向進行滑動，抵消因溫度變化導致聚碳酸酯波紋板沿板長方向產(chǎn)生的伸縮。聚碳酸酯波紋板由于波紋的存在，可在板寬方向產(chǎn)生一定的伸縮，來抵消因溫度變化導致板寬方向的變形。

現(xiàn)場聚碳酸酯波紋板長度最長為10.7 m，板材線性膨脹系數(shù)為3.59×10-5m/(m·℃)，屋面年溫度變化值為80 ℃，聚碳酸酯板承受溫度伸縮范圍為30.7 mm，滑移支座可以提供70 mm的伸縮范圍，滿足溫度變化下聚碳酸酯板沿板長度方向的伸縮。在溫度變化下整個聚碳酸酯波紋板系統(tǒng)可通過滑動支座自由滑動、伸縮，避免了由于溫度變化聚碳酸酯波紋板伸縮引起的錯位，導致聚碳酸酯波紋板破損發(fā)生漏水現(xiàn)象。

2.6 聚碳酸酯波紋板收邊處理

2.6.1 板長方向搭接處理

波紋板板長最長約為20 m，考慮到運輸困難和現(xiàn)場實際道路情況，波紋板分成兩段進行安裝，以中間檁條為分界線(見圖10)，波紋板在屋面檁條處順水搭接，搭接長度為200 mm(見圖11)。

2.6.2 與屋面板搭接位置處理

聚碳酸酯波紋板和屋面板分別屬于不同的屋面構造系統(tǒng)，受溫度變化產(chǎn)生的變形和位移不同步，將兩個屋面系統(tǒng)采用搭接的方式進行分開(見圖12)，各自在溫度下進行伸縮。聚碳酸酯波形板下口波紋位置使用50 mm厚的PVC堵頭進行封堵，屋面板上端頭與聚碳酸酯波紋板底部檁條頂部之間設置鋁鎂錳收邊。波紋板上雨水順著板面流動到屋面板后進入天溝，進行有組織排水[1]。

2.6.3 開洞位置處理

鋼結構斜梁在聚碳酸酯波紋板板面斜向穿洞，破壞聚碳酸酯波紋板的整體性，降低板面的剛度，利用鋼板在鋼結構斜柱上設置聚碳酸酯波紋板的受力點，聚碳酸酯波紋板與鋼板通過自攻釘進行固定，在開洞位置使用單面帶鋁箔丁基膠帶將板材與斜梁的縫隙進行封堵，再在聚碳酸酯波紋板表面利用柔性防水將開洞位置聚碳酸酯波紋板和斜柱形成一個整體，進行防水(見圖13)?？紤]到管直徑較大，穿透波紋板三個波紋，其中中間波紋位置的雨水無法排出，利用波紋板平板在波紋板槽內(nèi)設置導水槽，將板槽內(nèi)的雨水引走，順著其他板面流走，防止積水。

2.6.4 軸線位置板縫處理

聚碳酸酯波紋板區(qū)域，整體造型為扇形，聚碳酸酯波紋板內(nèi)檐口長度比外檐口長度短，為保證聚碳酸酯波紋板區(qū)域整體造型，將聚碳酸酯波紋板在軸線位置進行調(diào)整方向，對聚碳酸酯波紋板進行斜切，軸線兩側聚碳酸酯波紋板方向不一致，存在接縫。在兩張聚碳酸酯波紋板接縫上部安裝聚碳酸酯平板，聚碳酸酯板搭接位置采用，平板寬度方向兩側超過波紋板板面寬度30 mm，使用透明的密封膠進行防水處理(見圖14)。

2.6.5 山墻位置處理

聚碳酸酯波紋板在山墻位置，采用鋁鎂錳板做成收邊固定板與聚碳酸酯波紋板進行搭接，另一端固定在山墻天溝內(nèi)部，減少波紋板側面迎風面積，防止雨水進入內(nèi)部(見圖15)。

2.7 聚碳酸酯波紋板施工流程

施工工藝流程：測量放線→安裝滑動支座→滑動支座復測→安裝聚碳酸酯波紋板→安裝V型扣件→收邊處理。

1)測量放線。首先根據(jù)施工圖紙的尺寸要求，用全站儀測定聚碳酸酯波紋板系統(tǒng)檁條的安裝框架作基準線?；鶞示€確定后，就可以利用基準線用鋼尺配合墨線劃分出聚碳酸酯波紋板系統(tǒng)滑移支座的各個分隔線，在放分隔線時，必須與主體結構的實測數(shù)據(jù)相結合，消化主體結構的誤差?；浦ё臄?shù)量多少，決定著聚碳酸酯波紋板的抗風性能。所以，滑移支座應沿板長度方向排列，嚴格按圖施工，不得漏裝、少裝。

2)安裝滑移支座。滑移支座固定于聚碳酸酯波紋板主檁條上(見圖16)，安裝時應設置控制線，必須保證滑移支座順直?；浦ё跈_條上通過自攻釘固定，每個支座4顆自攻釘?；浦ё跈_條寬度方向上居中布置，滑移支座固定時，螺栓居中，保證支座可以在陽光板長度方向上前后滑動?；浦ё惭b后須全面檢查，固定點是否牢靠穩(wěn)固，有無遺漏。

3)滑移支座復測。先目測檢查每一列滑移支座是否在一條直線上。滑移支座如出現(xiàn)較大偏差時，聚碳酸酯波紋板安裝后，會影響聚碳酸酯波紋板的自由伸縮，嚴重時板面將在溫度作用下被拉開孔洞。發(fā)現(xiàn)有較大的偏差時，應對偏差的滑移支座進行調(diào)整，直至滿足安裝要求。

4)安裝聚碳酸酯波紋板。本工程聚碳酸酯波紋板以每一個區(qū)域為一個施工單元，采用搭接方式進行安裝，先將下部的聚碳酸酯波紋板搬運到指定位置，放置在滑移支座上，檢查波紋板上端和下端伸出長度是否滿足圖紙要求，本項目聚碳酸酯波紋板搭接位置搭接長度200 mm，對于長度較長位置進行切除，保證搭接長度整體統(tǒng)一，提升觀感效果。聚碳酸酯波紋板上部用V型卡件進行固定，通過自攻釘將V型卡件、波紋板和滑移支座固定在一起。其中V型卡件與聚碳酸酯波紋板接觸位置粘貼丁基膠帶進行防水；V型卡件上安裝兩顆自攻釘，斜對角固定，自攻螺絲擰緊時用力要均勻，安裝完成必須全面檢查各個連接點是否牢靠，有無遺漏[2-3]。該區(qū)域下部聚碳酸酯波紋板安裝完成后，進行上部聚碳酸酯波紋板的安裝(見圖17)。聚碳酸酯波紋板接口的搭接方向符合設計要求，應順水流方向。聚碳酸酯波紋板安裝完成后，需對上下端口處的板邊修整，以保證聚碳酸酯波紋板邊緣整齊、美觀，搭接位置搭接寬度一致。體育場施工設計圖的要求：上下檐口為弧線，修剪檐口處波紋板時，根據(jù)邊緣輪廓線在聚碳酸酯波紋板上彈出切割線，利用手持切割機進行切割。

5)安裝聚碳酸酯平板。聚碳酸酯平板主要安裝在板材方向改變位置，用來連接兩個區(qū)域的聚碳酸酯波紋板，聚碳酸酯平板覆蓋兩側聚碳酸酯波紋板至少各一個完整的波形，聚碳酸酯波紋板和聚碳酸酯平板接縫位置打暗膠進行防水處理，聚碳酸酯平板位置仍使用滑移支座進行固定(見圖18)。

6)收邊處理。聚碳酸酯波紋板板端頭、山墻等位置的細部節(jié)點處理：端頭位置收邊板及時安裝(見圖19)，防止在端頭位置因收邊安裝未完成導致屋面漏水，收邊安裝完成后，對收邊位置進行淋水，檢查收邊安裝效果；鋼結構斜管穿洞位置防水重點處理，是防水薄弱點，通過丁基膠帶、柔性防水進行雙重密封，處理完成后，對該位置進行淋水檢查，檢查防水密封效果。泛水板、封檐板固定牢靠、嚴密，棱角順直，觀感良好。山墻位置是防風薄弱點，收邊和邊部波紋板同步安裝，收邊深入天溝位置與天溝龍骨進行固定。收邊處理盡快完成，防止遇強風天氣發(fā)生屋面掀起事故。

7)注意事項。安裝過程中人員盡量不要站在檁條間的聚碳酸酯波紋板上部，可以在檁條間搭設架子或者平臺，人員在上面進行施工。板材自身重量較小，堆放和安裝過程中應臨時固定，防止被風掀掉。聚碳酸酯波紋板在開洞位置進行切割使用有齒鋸，盡量不要使用無齒鋸，避免切割產(chǎn)生高溫，融化板材；板材在切割位置失去強度，嚴禁人員踩踏。聚碳酸酯波紋板表面無法覆膜，在運輸、搬運、吊裝、安裝過程中注意成品保護，避免表面出現(xiàn)劃痕或污染[4]。

2.8 清洗與維護

1)嚴禁打磨板材，用干硬布或者硬刷子摩擦表面也是不允許的。2)嚴禁使用強堿、丁基溶劑、異丙醇溶液來清洗。3)小范圍清洗。先用溫水漂洗，然后用中性肥皂水或洗滌劑擦拭，后續(xù)用溫水、軟布或海綿清理，再用冷水沖洗，用軟布擦干，防止水波紋。4)大范圍的清潔。用高壓水槍沖洗表面，水源為自來水或者飲用水水源。5)當板面出現(xiàn)油脂、未干油漆、膠帶痕跡等情況時可用酒精擦洗，再用清水沖洗。

3 結語

聚碳酸酯波紋板有著適應雙曲造型、滿足較大伸縮、骨架鋼材使用量少、透光面積大、易于維護、保養(yǎng)和清理，施工工序簡單等特點。但同時也存在一些問題，在凸起位置的處理和收邊泛水處理位置較為困難等。

聚碳酸酯波紋板作為一種新型聚碳酸酯板型，后續(xù)會更廣泛用于會展中心、機場、體育場館等大型公共設施。施工過程中需要多注意細部節(jié)點的處理和防水，希望本文為后續(xù)聚碳酸酯波紋板施工提供一些參考。