多曲面铝蜂窝屋面板施工——以南沙体育馆屋面施工为例.doc

多曲面铝蜂窝屋面板施工以南沙体育馆屋面施工为例多曲面铝蜂窝屋面板施工以南沙体育馆屋面施工为例吕宋樱子黄履格何养建筑技术和新型建筑材料的不断发展,使得许多复杂的建筑造型成为可能,建筑设计师对建筑物外型表达的要求也越来越高,特别是体育场馆,机场航站楼,会展中心,大型火车站等大型公用建筑,形状独特,造型优美,成为城市里的地标.这些建筑物就是一件件艺术品,吸引人的目光,产生美好的遐想.而它们最大的特点是屋面设计特别丰富多彩,而且很多屋面都利用了自然的要素,主要体现在屋面设计中.像鸟蛋的国家歌剧院,像鸟巢的北京奥林匹克体育馆,像石头的厂州歌剧院,像本书的广州新图书馆?广州南沙体育馆是第十一届亚运会主场馆之一,它的造型像一只卧在海边巨大的海螺,体现出阴阳俱合,天人合一的理念,表现出一种亍静与灵动统一的美,它的屋面造型为多曲面(多向弦形),采用隔热,保温,轻质铝蜂窝金属屋面材料为装饰面层.大面积的多曲面铝蜂窝屋面板施工在国内没有可以借鉴的成功经验,项目施工团队精心组织,客服技术等难点,最终取得了良好的施工效果,总结了一些经验在此与行内人事分享.1.工程概况广州南沙体育馆的建设地点位于广州市南沙区体育中心,主体场馆东西长轴330m,南北短轴125m,建筑面积32620m,建筑顶高29.5m,设计观众席8000个.该建筑屋面造型复杂,高低起伏错落,由9个不同板块弧形曲线展开,由于屋面弧形展开是多半径曲线,形成了独特的多曲面特点.图1南沙体育馆航拍图南沙体育馆屋面面积19500m,构造共分为四层,自下而上分别为压型底板层,保温层(玻璃纤维棉+防水透气膜),防水层(0.9mm厚AST65镁锰合金板),装饰层(蜂窝板).2.施工方法2.1技术交底鉴于南沙体育馆屋面系统的独特造型和弧形多,曲面多,垂直立面多,节点多等施工难点,我们严格按9施工方案进行工序划分;根据工序要求进行资源配置,组织分工;将施工方案,技术要求,质量要求,安全措施通过PPT的演示,对骨干施工人员进行工种,工序,关键节点的技术交底.图2钢结构施工完毕2.2次钢结构,檩条及压形钢板安装次钢结构,檩条(曲面部分)材料,根据深化设计的三维模型图,分解成加工图,在厂内完成下料,拉弯,防腐涂装,按照安装图编号进行标识;底层压型彩钢板根据图纸下料尺寸在厂内完成压型下料.现场安装首先由项目测量组按照三维模型提取的坐标进行复测,定位,放线;安装组按照板块划分作业单元;铆工按照定位标识,依据立柱一主梁一次(横)梁一斜撑的顺序进行安装;焊工按照焊接要求进行加焊.完成内围次钢结构的安装后,再进行屋面檩条支托的放线定位,本项目施工的重点,难点就在于测量放线,它是整个项目施工成败的关键.檩条安装的效果决定屋面造型的实现,檩条骨架效果靠支托来调节,所以作为施工技术负责人,我们非常关心和重视这个环节,要求铆工在施工时,对每一个支托的位置,高度必须严格按照测量数据进行施工;施工管理人员和质检员全程跟班作业,随时抽查安装质量,从而使整个屋面系统次钢结构和檩条的安装,焊接,涂装等工序无错漏,无返工,各分项工程验收一次通过,实现了优质,高效,安全的预期目标.在屋面檩条安装完一个板块之后,通过检查和隐蔽验收后,我们就安排流水作业,开始进入底层压型板,保温层的安装.图3屋面檩条施工图4压形钢板安装2.3屋面防水层(AST65铝镁锰合金板)的安装本项目的铝镁锰屋面瓦采用的是460型直立锁边瓦型,表面看不到固定螺钉,依靠固定支座与檩条连接,防水效果非常好.这个施工工序的关键是每个板块起步的第一块板的定位,我们是采用全站仪先放线定位,固定好支座后再扣上瓦板,检查顺畅且与定位线重合后,用专用夹具将铝镁锰瓦板一侧与支座交点夹紧临时固定,接着按安装方向依次安装固定支座,扣瓦板;由于本项目的特殊造型,需要用到大量的扇形(大小头)板,且有超过30%的瓦板还需要弯弧,这增加了材料加工和安装的难度.我们采用的办法是将压型设备和弯弧设备直接拉到现场进行加工;根据排版图当现场出现不平直,上下尺寸有差异的时候,就测量现场尺寸将数据输入压型设备的控制电脑,通过电脑数控调节,压出符合需要的板型.屋面板安装完成一定数量后采用电动锁边机锁边,专用电动锁边机能够保证瓦板波骨接缝完全咬合,从而起到良好的防水效果.2.4多曲面装饰蜂窝板安装表层装饰蜂窝板安装.装饰蜂窝板是南沙体育馆的外衣,是直接反映南沙体育馆设计理念和衬托建筑艺术效果的.这里总共使用了7477块大小完全不一样的蜂窝板,蜂窝板安装在铝镁锰合金板屋面上,采用50X5,o方通做龙骨,使用可以上下调节的铝合金支座夹码固定在铝镁锰瓦板脊骨上;横向龙骨利用5X70螺栓连接固定在支座上,间距为1200mm;纵向龙kq据蜂窝板的分隔在纵横交点处采用5X11O螺栓连接.根据蜂窝板安装排版图纸,在蜂窝饭安装前进行三维坐标测量定位.选择相应位置编号的蜂窝板,在安装就位时用自钻螺丝固定在纵向龙t-;通过仪器辅助完成一组(纵向6块,横向2块)蜂窝板安装后,依照上下左右排列间距制作几块模板,就可以分成四个组向四个方向延伸安装.为了防止出现偏差,我们每隔4块板的位置就打出一个坐标点,以便于随BELI偏,确保安装效果和安装质量.每个板块之间的交接部位,采用铝单板做收口防水处理,保证建筑的平面,立面协调.图5多曲面装饰蜂窝板安装3.关键难点与处理3.1材料加工难檩条,采用的是120120012060的钢方通,屋面弧形和曲面部分占到65%,超过60%的型材需要进行冷拉弯,横向次檩条弯曲的弧度不大采用传统工艺可以解决,但纵向檩条弯曲的弧度大,半径多,必须双向曲面才能保证主次檩条交点平直满足设计要求,成了屋面骨架(檩条)加工的难题.我们项目团队通过与专业拉弯厂进行技术攻关,通过对建筑模型进行深化设计,形成屋面系统的三维模型;利用电脑放寻檩条合理分段,通过改正模具,反复试验终于成功的达到了双曲的设计效果,解决了屋面檩条的加工难题.,南沙体育馆屋面装饰采用的是15mm厚蜂窝板,蜂窝板作为装饰材料进入中国市场,从上个世纪末到目前为止大部分生产厂都只能生产平面板,多折边板,半圆弧形板,菱形板等材料;而我们项目需要的是菱形和平面单曲及平面双曲面型的板材,传统模具冲压工艺的加工方法不可行,这就成了南沙体育馆屋面装饰层的最大难题.为了实现南沙体育馆设计理念,我们迎难而上,集中技术力量,拓展思路会同加工厂的技术人员共同攻关,最终成功地解决了各种技术难题,即采用先进的真空加压技术.制作加工前对屋面系统的三维模型进行深化,通过专用设计软件对每一块板进行分析及模拟,确定每一块板的加工制作方法,模拟方式为采用单曲板的加工方式形成扭曲的效果,通过每块板在单曲模具上摆放不同的位置,形成四个角点的位置差,在用实际的三维模型进行对照,如果四个角点的位置与模拟的四个角点及中间两点的位置差值在4-5mm之内,就采用单曲板的加工方式来加工;如大于4-5mm就需采用双曲板的加工形式来加工.另外由于板块是扭曲的,放样展开时就会产生四边是弧线边,该弧线边对于不同安装位置的板是各个相同的,需要通过专用的设计软件进行放样展开,形成平面的开料加工图.接着就是蜂窝板钣金的加工,根据开料加工图对铝板进行数控切割,保证板块的加工尺寸精度在2mm之内,铝板裁切完成后如果是双曲方式的板块还需进行辊弯加工,消除铝板的内应力,防止在后序的复合成双曲蜂窝板的反弹变形,开料完成后就是折边加工.折边加工过程主要的难度就是弧线边的加工,我们在现有数控折弯机的折边模具基础上成功研发出了特殊的带拱高弧线折边模具,而且该模具是可调拱高的,这样就解决好了弧线边的加工制作.然后就是复合成型,根据本项目蜂窝板的特点,采用了常温复合技术,常温复合技术就剧哿双组份胶粘剂按比例调制好,用刮板把调制好的双组份胶粘剂均匀地刮到面,底铝的复合面上,刮好后加入蜂窝芯,按面铝十铝蜂窝芯+底铝的形式放置于模具上,再在上面覆层膜,膜的四周用胶带进行密封,最后通过抽真空对蜂窝板进行加压,等到时过后由于胶粘剂的反应固化把面铝+铝蜂窝芯+底铝牢牢地粘合在一起形成蜂窝板,对于采用单曲加工方式的板块来说,由于本项目蜂窝板复合成型的半径是各不相同的,我们根据弓背原理,开发出了可调节不同半径的模具,这样既保证了复合成型的精度又很好地控制了模具成本,对于双曲的蜂窝板来说难度就是模具的制作及精度的保,征双曲模具的制作先要加工一套靠模,该靠摸是采儡了把双曲变成线条及点坐标的原理制作的,其主要作用是用检验双曲模具的精度.靠模点坐标的精度需控制在2mm之内.然后把靠模放置在双曲模具之上调制双曲模具,双曲模具与靠模之间的误差控制在3m之内,调制完成后再根据靠模划出双曲蜂窝板的复合摆放位置,就可以开始复合蜂窝板了.3.2,lJ量放线定位难测量放线定位是我们施工中遇到的另一个重大难题,南沙体育馆屋面面积大,错层多,立面复杂,弧形面多,为了做到精确定位,我们在19500m的屋面上布置了1500多个测量定位点,做出清晰明确的现场标识.我们依据深化设计建立的模型,分别提取次钢结构完成面,屋面檩条安装完成面,铝镁锰防水层安装完成面的坐标数据,通过对现场实际测曼数据进行比较,计算出每一道工序完成面的三维数据并在安装施工图上做出标识,提供给现场施工管理人员组织指挥施工作业.图6南沙体育馆4,结语南沙体育馆采用的是多曲面金属屋面工程,关键在铝合金