双曲屋面

双曲屋面（精选3篇）

双曲屋面 篇1

厦门港客运联检大楼工程位于厦门港东渡码头0#泊位,按年吞吐量150万人次和高峰集中旅客到达量3000人,一级国际客运站设计,工程造价3亿多元。建筑面积为81274m2,共三层。一、二层为钢筋混凝土结构,顶层为钢框架结构,屋面钢架由六个单元组成,每个单元呈双曲型,屋面板安装后呈六片堆叠状的贝壳。屋面材料采用夹芯保温复合金属板及中空夹胶LOW-E玻璃,其中玻璃面积约占屋面面积的30%(见图1)。由于屋面造型新颖,并由两种不同的保温屋面板组成,施工难度很大。

1 夹芯保温复合金属板屋面施工

夹芯保温复合金属板屋面做法如图2所示,屋面面板采用0.53mm厚澳大利亚BHP镀铝锌氟碳彩色压型钢板(直立360度锁缝卷边屋面系统),50mm厚带贴面防火岩棉,屋面底板采用0.53mm厚澳大利亚BHP镀铝锌本色板U900型。屋面檩条为C20016型高强度镀锌薄壁型钢,檩条间距为500mm。屋面传热系数K≤0.84(w/m2·k)。

金属屋面系统的施工顺序为屋面檩条和天沟的安装屋面底板的安装屋面支架的安装 岩棉板的安装 屋面面板的安装泛水板安装。在屋面檩条安装后,用自攻螺钉将U900型屋面底板固定在檩条上,每张板长为12m,每个波谷打一个自攻螺钉,间距为1.5m。底板安装后进行夹芯层和面层的施工。保温岩棉板和屋面面板的施工质量对屋面保温效果影响很大,为确保屋面传热系数符合设计要求,对进场保温岩棉要进行材料检验,检验的结果要符合《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》标准规定的要求(见表1)。岩棉进场保管及施工过程中要注意防雨,确保屋面安装完后岩棉是干燥的,以保证其保温效果。在屋面板支架固定完后,将保温岩棉满铺在底板上,岩棉接头处须用钉书机将其连接好,防止移动出现空隙,且岩棉的搭接部位不得出现在屋面底板与檩条的接触处,否则会影响其保温效果。保温岩棉铺设完成后要会同监理单位做好隐蔽前的检查验收,确保满铺不留间隙,厚度达设计要求。

屋面面板安装质量直接影响到屋面板的抗风和抗渗性能,影响屋面的保温性能。为防止屋面渗漏,屋面面板采用通长制作,长70～80m不等,长度方向上不留接头,宽430mm,相临板通过咬边锁扣连接。屋面面板的固定采用暗扣形式,防止对面板造成损坏引起屋面渗漏。暗扣支架的安装分为固定支架(见图3)与滑动支架(见图4),安装时首先确定固定支架,再沿板长方向布置滑动支架。注意滑动支架滑动扣应处于支座的可移动空间的中间部位,以利于板块热胀冷缩时沿纵向可自由移动。屋面面板安装顺序先由屋面中间向两边安装,最后安装檐口边缘板块。所有异形调节板应最后确定尺寸后才加工安装。屋面板位置固定调整好后,用屋面专用咬边机进行咬边锁扣,咬边根据支座定向,扣边机的走向,均为从顶端往下扣边;要求咬过的边连续、平整,不能出现扭曲和裂口。当天就位的面板必须完成咬边,以免刮风时板块被吹坏或刮走。在双曲屋面上雨水可能翻越屋面板的肋高横流,卷边接口应顺水流方向。檐口和天沟处的板边要保证屋面板伸入天沟的长度与设计的尺寸一致,以防止雨水在风的作用下吹入屋面夹层中。屋面板安装完毕,檐口收边工作应尽快完成,防止遇特大风吹起面板发生事故。收边要求泛水板、封檐板安装牢固,包封严密,棱角顺直,成形良好。安装完毕的屋面板外观质量符合设计要求及国家标准规定,面板不得有裂纹,安装符合排板设计,固定点设置正确、牢固;面板接口卷边正确紧密,板面无裂缝或孔洞。

2 节能玻璃采光顶屋面施工

本工程玻璃采光顶屋面采用隐框玻璃幕墙做法,玻璃采用了8mm+12A+6mm+1.14PVB+6mm镀膜LOW-E中空夹胶彩釉钢化玻璃,其传热系数K≤1.9 (w/m2·k),综合遮阳系数≤0.35。骨料采用铝合金型材。

采光顶屋面施工流程有:测量放线、连接件安装、骨架安装、玻璃安装、打密封胶、清洗、交验等几个方面。屋面施工时,必须严格遵循隐框玻璃幕墙的安装工艺流程。即测量放线并复核无误后进行连接件的安装,安装一定区域的连接件后即可进行该区域的骨架的安装,待隐蔽验收合格通过后,再进行玻璃面板的安装工作,最后进行相邻玻璃面板的接缝处理工作,即塞泡沫条及打密封胶。

为使采光顶屋面的节能达设计要求,对进场玻璃的质量控制是非常关键的。LOW-E镀膜玻璃的节能原理主要是降低对远红外线的吸收率,提高对远红外线的反射率,以防止玻璃吸热后升温并以辐射等形式向外散热。LOW-E镀膜玻璃对远红外线的吸收率最低可达到0.04,而普通玻璃对远红外线的吸收率很高,约为0.8左右,玻璃吸收了远红外线热辐射之后温度升高,再以辐射和对流的方式向室内散出热量。对进场节能玻璃的质量控制主要检查产品合格证及产品性能检测报告,供货方必须根据根据GB/T18915.1-2002《低辐射镀膜玻璃》国家标准,提供玻璃的了外观质量、可见光透射比和可见光反射比试验报告。根据GB/T11944-2002《中空玻璃》国家标准,提供玻璃(8mm+12A+6mm+1.14PVB+6mm镀膜Low-E中空夹胶彩釉钢化玻璃)的热传导系数、遮阳系数、透过率、密封性试验、露点试验、耐紫外线辐照试验、气候循环耐久试验、高温高湿耐久试验等8项性能试验报告。除检查试验报告外,还应重点检查中空玻璃四周的打胶质量,确保密封。

玻璃板块安装前应将表面尘土和污物擦拭干净,安装时应将镀镆面朝向室内。玻璃与构件不得直接接触,在玻璃面板和骨料之间设柔性橡胶条,玻璃板块通过压块与竖料和横料连接。在玻璃板块安装调整结束后进行打胶。打胶过程中要先清洗玻璃,将玻璃边部与胶连接处的污染物要清洗擦干,打好的胶不得有外溢、毛刺等现象,在自检中发现有局部打胶缺陷(如:气泡、空心、断缝、表面严重波纹等),必须将该部分全部切除清理后再进行补胶,以防止安装后出现渗漏,影响屋面保温性能。

3 金属屋面与玻璃屋面交接处做法

金属屋面与玻璃屋面交接处做法是双曲混合屋面施工的难点,根据屋面的排水方向,当排水方向从金属屋面向玻璃屋面时,二者交界做法按图5施工。当玻璃屋面向金属屋面排水时,由于汇水面积较大,为防止大量雨水翻越屋面板的肋高横流而出现屋面渗漏,在玻璃屋面边缘增设天沟,具体做法见图6。施工时必须认真按节点要求进行,确保保温材料填塞紧密,不留空隙,交接处的打胶严密,不渗漏。

4 屋面双曲造型的施工技术措施

为使屋面双曲造型达到设计要求,钢屋架施工时要求根据三维模型进行下料制作及安装,钢屋架安装后其双曲效果要符合模型要求(见图7)。在结构符合双曲要求后,金属屋面施工采取如下措施:

(1)屋面檩条的跨度为6m,以直代弧产生的矢高误差为2～3cm,为方便施工,采用直檩条代替弧形檩条,产生的误差通过调整暗扣支架高度予以解决。

(2)对双曲屋面,屋面压型钢板的宽度不宜过宽,由于板条必须在长度方向及宽度方向弯曲,如果板条过宽,容易产生横向皱痕,屋面面板采用宽430压型钢板。

(3)安装支架前首先应根据屋面钢结构的相对位置确定压型板安装基准线。然后以此基准线为基础,根据屋面板配板图两端尺寸,确定第一块板安装位置线,并确定支架的调整高度。

玻璃屋面施工采取如下措施:

(1)屋面钢梁的分隔为6×12m,玻璃顶屋面的铝合金骨料若直接支撑在钢结构梁上,跨度达6m,很不经济,因此沿纵向设断面200×100×6的口字型弧形钢檩条,间距2.4m,铝合金主龙骨沿横向搁在钢檩条上,间距为2m。玻璃分格为2m(纵向)×1.2m(横向)。

(2)玻璃顶屋面要达到双曲弧面的效果,采用弧形玻璃效果最佳,但造价很高,考虑玻璃顶所在位置曲率不大, 且纵向曲率比横向小,按设计的玻璃分格2×1.2m,如采用弧形玻璃,曲面矢高仅3mm,故采用平板玻璃代替,玻璃屋面的曲面效果未受影响。

5 结语

双曲混合保温屋面施工过程中要特别注意板块的划分、以直代弧的效果是否符合要求,交接处的做法既要达到保温要求,又要防止出现渗漏。两种保温屋面的混合使用,不仅在功能上达到屋面保温的要求,又能起到自然采光的目的,且使建筑物更加美观(见图8)。

摘要：厦门港客运联检大楼屋面由夹芯保温复合金属板及节能玻璃采光顶组成,屋面形状呈六片堆叠状的贝壳。本文对该工程双曲夹芯保温复合金属板屋面、节能玻璃采光顶屋面的施工进行介绍,着重介绍两种不同保温屋面的节能指标,节点做法及双曲造型的施工技术措施。

关键词：夹芯保温复合金属板,节能玻璃,双曲屋面

双曲拱式拼装屋面拱板施工技术 篇2

1 双曲拱板的形状及结构形式

仓库屋盖结构主拱圈跨度38.48m, 矢高4.81m。主拱圈高度83cm, 壳板厚6 cm。每双曲拱波段单元由5块长8 m, 宽5.99 m的预制钢筋混凝土单体拱板和一根2.16a槽钢组合截面拉杆装配而成, 伸缩缝处及边跨为一根16a。横波大拱拱脚支顶在檐口柱顶的钢筋混凝土支座梁斜面上, 拉杆焊在支座梁顶预留铁件上。

2 施工难点分析

这类工程在进行结构设计以及施工过程中, 对于结构的力学性能的了解不深入, 所采取的管理方式不完善, 是导致拱板出现裂缝或者其他类型质量事故的内在因素。这一因素在施工阶段尤为突出, 例如:在双曲拱板各个工序的施工过程中, 其中所存在的复杂性以及固定的不确定因素导致了双曲拱板结构性能可能出现任何一种变化, 这是施工阶段的平均风险率极高的一个主要外在原因, 例如建筑材料中水泥、钢筋、砂石原料和双曲拱板在进行制作、运输、装入、卸载、吊装等频繁运动过程中, 既有可能会促使拱板出现开裂现象, 严重情况下会致使板块直接报废。

双曲拱板在工厂进行生产的难度极大, 主要的原因在于模板的问题, 使用以往传统的木模板来进行拆模的过程中极易损坏胎膜, 这一问题一直都难以解决, 这是由于模板的几何尺寸保证系数较小, 会给后期的拼装工程带来一系列的问题, 甚至于无法正常完成拼装, 导致工期延误的问题出现。并且模板如果的周边率过低, 还会导致整个工程的成本增加;使用地胎膜能够有效解决拆模过程中所出现的问题, 但是在进行脱模的过程中又会变得更为困难, 极易使得拱板在进行脱模的过程中由于受力过大的原因而出现不同程度的裂缝, 从而埋下安全隐患, 影响整个工程的质量, 加大了工程投入的成本, 延长了建设工期。同时, 在采用地胎膜时, 必须要有广阔的施工场地, 并且混凝土自身的强度也要依靠自然的方式进行增长。但实际上, 施工现场无法提供大量的预制场地, 从而只能够由专业的构件加工公司来进行预制。因此, 采用钢胎膜来进行预制, 并且使用蒸汽来对其进行养护, 从而有效的缩短了混凝土强度增加所需的时间, 使得混凝土强度增长较快, 极大的保证了产品的质量。

3 重点工序的控制

主体施工程序:

主体工程施工程序如下:钢筋混凝土桩预制→打钢筋混凝土桩→挖桩基土方、杯基浇捣→钢筋混凝土柱预制、预制柱安装。挂板预制、安装→支座梁浇捣→槽钢拉杆小拼、拉杆场内总拼、拱板就位、屋盖拼装→加气块砌筑、屋面防水层→挂板内外喷涂。

3.1 模板

单体拱板制作的关键是它的几何形状和长、宽、高度尺寸要求比一般构件要求严格, 较大误差会造成拱轴线不准, 较大的宽度尺寸正误差, 将造成无法拼装, 因此对制作误差必须严加控制, 要求误差尺寸控制在±5mm。

单体拱板预制的工艺流程为:拱板钢底模整修→钢底模就位→端构架预制、端构架拱板侧模安装→刷隔离剂→绑扎钢筋→混凝土抹面→蒸养→脱模→出坑堆放。

端构架预制:端构架是单体拱板的支撑架, 需提前预制。制作可按实样放出大样, 制作时应严格按样板尺寸检查和逐件验收, 保证两面垂直平整, 不扭曲, 以利拱板拼装。端构架两端留出20 cm不浇筑混凝土, 此处露筋与拱板肋纵筋连接, 以保证后浇拱壳与预制横隔板结合牢固。

3.2 混凝土强度的控制

本工程混凝土强度的控制采取密实性颗粒级配, 提高混凝土的密实系数, 而不是用增加水泥用量来提高混凝土的强度, 要通过试验室进行级配试验确定。双曲形拱板是需要蒸汽养护加快强度的增长速度, 所以不能以提高混凝土的强度等级的办法来加快强度增长, 同时也不能为了多加水泥用量增加混凝土和钢模的变形量差方便脱模工序, 虽然增加水泥用量会使混凝土的变形增大, 但也相应会产生温度收缩裂缝。

4 对拱板出现裂缝原因的分析及质量控制措施

4.1 拱板出现裂缝原因的分析

单体拱板尺寸大而薄, 板在施工阶段与设计受力情况不同, 拱板从预制到拼装经过脱模、托运、安装三次起落过程和两个停放阶段。起落产生动荷载, 运输颠簸振动, 停放支点面积小, 受力大不易垫平, 沉陷不均, 都会造成拱板出现裂缝。出现裂缝绝大多数在拱板四角上皮沿45°方向, 另外在施工中也会出现更为不利的受力状态, 如由于起吊钢丝绳实际不可避免的误差, 每次起落只有三点持力拉紧, 第四点则处于松弛状态。运输时由于颠簸和支座不平, 使某一角反复处于悬空。停放时支座不平, 使某一角脱空。

4.2 减少出现裂缝的质量控制措施

保证拱板混凝土脱模过程中的强度, 需要对拱板的裂缝进行至少两次浇筑处理, 同时要垫好停放所需的支座。此外, 在起吊所需要使用起吊架的一边装上两个固定的滑轮, 并且使用钢丝来穿过滑轮组, 并与拱板上的吊钩相连接, 从而使得钢丝绳自身的长度能够进行随意的调节, 让拱板的四个吊钩能够处在受力均匀的状态之下, 有效的防止了拱板可能出现半空悬臂的现象。

结束语

综上所述, 案例工程的施工期间以及交工之后的使用期间到如今, 都没有出现任何由于变形位移等问题所导致的质量问题, 并且从整个工程的地基沉降以及部分构件的变形情况来看, 其工程状况良好, 特别是屋面的防水至今没有出现任何渗漏的现象。这主要是反映出了两个方面的问题, 也就是防水工程的施工质量较高, 而这主要是由于双曲拱式整体拼装屋是通过一系列的质量保障措施以及有效的技术来达到的这一效果。这为未来的类似工程提供了极具借鉴性的经验。

摘要：我国绝大部分建筑在屋面结构进行设计以及施工的过程中, 对结构的力学性能研究不深入, 并且所采取的管理方式不完善, 这是导致混凝土构件出现质量事故或者建筑构件出现裂缝的主要原因;施工阶段的双曲拱型板中存在着极大的不确定性, 这是建筑风险率较高的一个外在因素, 例如在进行双曲拱型板制作、运输、装卸以及吊装的过程中, 都可能会因为不当操作而导致拱型板出现开裂的现象, 严重情况下还会直接使得拱板报废。主要针对双曲拱式拼装屋面拱板施工技术进行了全面详细的阐述, 以期为其他建筑施工过程中提供参考。

关键词：拼装屋面,制作,运输,吊装

参考文献

[1]柴方立.关于大跨度拱板屋架施工方案的设计[J].鸡西大学学报, 2005 (4) .

[2]曾劲松.拱板高处原位现浇施工技术[J].广西城镇建设, 2004 (11) .

双曲屋面 篇3

金属屋面系统是机场、体育场馆、火车站、展馆及会所和一些有独特艺术造型要求的建筑主要使用的屋面系统。铝镁锰合金直立锁边金属屋面系统, 以其完善的防水、隔热、消音性能, 基材的耐久性和良好的造型能力, 成为高端市场的首选。但是, 由于其屋面板板型的限制, 该系统很难满足复杂金属屋面檐口造型的要求。铝单板系统以其任意的造型, 刚好符合檐口美观以及造型复杂的要求。因此, 现在金属屋面系统多采用铝镁锰直立锁边板屋面和铝单板檐口的组合方式, 这样不仅使整个建筑的使用功能得到保障, 而且使整个金属屋面系统的整体性、美观性都有很大的提高。所以, 铝单板在整个金属屋面系统中占有很重要的一部分, 天津北洋园体育场金属屋面工程在檐口铝单板的处理上, 有一定的代表性。

天津海河教育园区一期综合配套工程体育场 (下称北洋园体育场) 金属屋面面积约30 000 m2, 金属屋面造型为椭圆马鞍形双曲屋面 (图1) 。按伸缩缝划分, 整个屋面分为东、西、南、北四个区, 其中东、西区各分为3个小区。整个建筑平面南北呈镜面对称 (图2) 。屋面采用国内最先进的铝镁锰合金直立锁边扇形板, 檐口采用铝单板, 外墙面主要采用的是格栅及石材。金属屋面采用比较常用的室外金属屋面结构层次, 从上到下依次为铝镁合金直立锁边扇形板、降噪棉、吸音无纺布、穿孔钢底板。檐口铝单板为三维双曲造型。

2 外檐口铝单板施工工艺

2.1 基本情况

北洋园体育场金属屋面系统外檐口节点如图3所示, 总体分铝单板A、B、C三块板。铝单板B为圆弧板, 半径为0.4 m;铝单板A和铝单板C都与铝单板B相切;铝单板C与垂直面的夹角β为变化值, 22°≤β≤45°。檐口最高点 (西区) 与最低点高差, 最大可达到15 m。由此展开的体育场整个檐口的2 000块铝单板, 没有任何两块的尺寸相同, 这对整个檐口节点的设计、加工、施工都造成了很大的困难。原设计中铝单板C表面同幕墙格栅在同一个平面上, 而且是檐口铝单板先行施工, 所以铝单板定位必须非常准确, 这无形中又增加了工程的难度。

体育场金属屋面外轮廓线半径, 分别为127.315m、92.315 m、140.475 m。取半径最小部分92.315 m, 按常规的1 200 mm宽度分割铝单板, 弦高2 mm, 忽略不计, 铝单板在建筑环向方向可以不弯弧。

2.2 外檐口铝单板处理方法

铝单板龙骨模型建立步骤:第一, 根据钢结构模型, 建立每榀桁架处的铝单板龙骨模型;第二, 运用犀牛软件, 创建过铝单板龙骨处与铝单板外表面平行的三维曲面模型;第三, 平面环向弧长, 用定距等分确定每榀铝单板龙骨的水平环向定位;第四, 每榀铝单板龙骨定位点和过建筑圆心铅垂面与三维曲面的相交线, 即为铝单板龙骨中心线。

钢结构桁架按结构桁架圆心方向径向布置, 每两榀桁架外檐口的间距约11 m。每两榀桁架之间钢结构呈直线状, 没有弯弧, 所以外檐口铝单板水平面的弧度需依据铝单板龙骨进行调节。相邻两榀桁架之间外檐口高差不同, 且相邻两段外檐口主结构之间在立面上就会形成一定折角 (图4) , 因而铝单板立面上的弧度也要依据铝单板龙骨来调节。由于铝单板龙骨需要微调的地方太多, 而且从钢结构中无法找出调整依据, 所以无法单独根据钢结构建模。因此在建模前, 先根据铝单板A的斜率 (同屋面斜率) 、铝单板B圆心定位及铝单板C的斜率β, 给每榀桁架处铝单板龙骨定位。据此, 用犀牛软件创建过铝单板龙骨处与铝单板外表面平行的三维曲面模型, 再根据主体结构伸缩缝的设置, 按约1 200 mm距离均匀分隔伸缩缝之间外轮廓线来确定分割点 (即每榀铝单板龙骨的水平环向定位) 。过分割点及建筑外轮廓圆心铅垂面与三维曲面的相交线, 即为每榀铝单板龙骨的中心线。

3 设计、施工过程中遇到的主要问题及调整

3.1 主要问题

原设计中建筑外轮廓圆心与结构桁架的圆心不一致 (图5) 。当角度β=0° (即铝单板及幕墙的格栅是竖直的) , 不管建筑外轮廓圆心与结构桁架圆心是否一致, 铝单板分割竖向胶缝都垂直于地面;当角度β≠0° (即本工程遇到的情况) , 建筑外轮廓圆心与结构桁架圆心不一致, 因而依据两种圆心分割出的铝单板胶缝方向亦不一致。

本工程中檐口铝单板部分, 按过建筑圆心且垂直于地面的平面进行分割 (从建筑圆心的方向看去, 竖向胶缝垂直于地面。由于β角度的存在, 只有在特定的方向看, 竖向胶缝才垂直于地面) , 铝单板的分割尺寸比较标准一致。所以, 如果单独考虑铝单板的施工, 依据建筑圆心分割是最合理的方法。幕墙部分铝单板的施工由于受门洞、墙面格栅的影响, 必须按结构桁架圆心设置格栅及石材。原设计要求墙面格栅与檐口铝单板的竖向胶缝方向应保持一致, 如按铝单板及格栅各自考虑的方法施工就存在矛盾, 所以必须有一项作出调整。

3.2 檐口铝单板调整

经综合各方讨论的情况后, 研究决定对铝单板C进行调整, 使其竖向胶缝同格栅保持一致 (即按过结构桁架圆心的竖直面与铝单板C相交线设置胶缝) , 将铝单板竖向胶缝同格栅的夹角上移到铝单板B与铝单板C之间 (图6) 。由于铝单板B在立面上显示部分很小, 故该夹角可以忽略。

据图5 (下) 可知:按结构桁架圆心布置, 外檐口处于不同半径的同心圆上。以屋面南区结构桁架为例 (图7) , A点与B点半径相差约6 m。相邻铝单板龙骨处于不同半径的同心圆上, 铝单板龙骨外表面与该处的建筑外轮廓线会形成一定夹角, 安装铝单板时在该胶缝处就会出现错台现象 (图8) , 最明显处约20 mm;且由于铝单板龙骨与主结构角度μ的存在, 使铝单板龙骨在施工过程中很难准确定位。所以, 铝单板龙骨只能按建筑外轮廓圆心分割铝单板的方式安装, 然后在此基础上, 依据此曲面所在面增加结构方向的胶缝龙骨。铝单板C按结构半径施工与按建筑半径施工相比, 上点位置不变, 下边偏移已达到400 mm以上 (图9) 。

4 结语

按前述的处理方法, 单就金属屋面的檐口铝单板系统来讲, 不论加工难度还是施工难度都大为增加;但是将檐口铝单板系统和墙面一起看作一个整体的建筑外立面, 不仅能达到原设计的建筑要求, 而且能展现出该金属屋面完美的建筑外观效果。

经过合理地运用三维软件建模以及后期施工处理方法, 保证了本工程金属屋面系统三维双曲檐口铝单板系统的施工顺利完成, 这一经验或可为以后类似工程提供借鉴。

参考文献

[1]山西省住房和城乡建设厅.GB 50345—2012屋面工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[2]全国有色金属标准化技术委员会.GB/T 3880—2006一般工业用铝及铝合金板、带材[S].北京:中国标准出版社, 2007.