轻钢型坡屋面关键技术研究

轻钢型坡屋面关键技术研究轻钢结构易取材，经济指标性能好，用钢少，接近同等条件下钢筋混凝土结构用钢的承重结构，使用轻钢结构可节约大量木材、水泥等建材，降低结构自重70 %~80 %。轻钢结构具有节能环保的特点。1 工程概况本项目集文化、旅游、休闲、商业为一体综合开发，建设内容涉及装配式房屋建筑、文物古建、风貌提升、厂房改造、其他配套设施等，新建建筑面积13.54万m2、文物修缮面积3.26万m2、风貌建设面积3.58万m2、厂房改造类面积4.38万m2。新建建筑和厂房改造结构形式以装配式钢结构为主，为与古城木结构民居建筑风格一致，部分坡屋面设计形式为0.4 mm厚镀锌钢板+70 mm厚保温材料（采用挤塑聚苯板）+20 mm厚木望板+2层1.5mm高分子三元乙丙防水卷材+265 mm×400 mm凡尔纳陶土上釉瓦（图1、图2），防水等级为一级，防水层采用正置作法，排水采用外排水形式；以川西传统民居建筑为原型，将金属材料、水泥制品材料、木材有机结合成整体，发挥各种材料的优越性，创新建筑屋面，使防水、防火、防潮、隔声、保温组合效果达到最佳，保证屋面的安全，体现川西建筑的院落式特点。抽象艺术造型钢木结构材料的综合运用，既不失传统韵味，又不失现代简洁，在视觉上与传统建筑形成联系。图1 屋面结构示意图2 屋面样板示意2 施工准备2.1 施工技术准备项目技术人员组织图纸会审，自查图纸错漏，细化施工方案，按照施工技术方案、作业环境特点、质量技术要求、文明安全及环保措施等要求，以文字或模型动画的形式向现场管理人员、施工班组长或作业人员交底关键施工工序。钢结构主体施工结束后，对平整度、垂直度、屋架角度等进行自检，若不符合规范要求，调整钢檩条位置。钢檩条安装完毕48 h后进行扭力焊缝探伤检测，分部验收合格后进行屋面工程施工。2.2 施工材料准备施工材料主要包括出厂合格证、材料质量证明。需保证力学性能及规格品种符合相关规定，质保资料齐全有效。对颜色和外观有要求的材料，需送样、选样、封样并确定样品。按规范要求对进场原材做好见证取样和复验工作，严禁使用不合格材料进行现场复验。合理堆放木料、防水、屋面瓦片等原材料，避免因施工组织不到位等因素造成材料中断，忌停工待料，以免影响工序的完整性以及防水层的性能，胶粘剂、油膏嵌缝、砂浆、自攻螺丝、液化气喷火枪、电钻、灭火器等辅助材料和机具需按施工计划准备。3 轻钢型坡屋面工程关键技术3.1 工艺流程施工准备→钢檩条检查→镀锌钢板安装→保温板铺设→木望板铺设（螺钉固定）→1.5 mm防水卷材施工（25 mm×15 mm杉木条顺水固定+30 mm×25 mm杉木条固定）→凡尔纳陶土上釉瓦铺设→检查、调整、清理→完工验收。3.2 屋面钢板的安装镀锌钢板采用0.4 mm厚瓦楞型钢板（宽度900 mm），使用六角头尾不锈钢、长度为25 mm的钻（横向间距100 mm，纵向间距与钢檩条相同）将其固定于钢檩条上，镀锌钢板搭接长度为150 mm。起吊前顺风铺装，以山墙边为起点依次展开，基线布置在安置好第一块钢板的一条边沿上，每块板都按基线安装，并随时对平面位置进行检查，用自攻螺丝钉固定在每块板心上沿铺装的各块板面上；随铺随检查，每隔一跨对钢板脊与檐口是否平行进行一次复核；安装镀锌钢板后，经钢板将螺栓焊接在长120 mm、直径10 mm的大六角头M8.8级不锈钢螺栓上（横向间距1 000 mm，纵向间距与钢檩条相同）；收边搭接方式按标示清楚的加工图制作，并标明各种配件的材质和特性，坡屋面长度方向为整块布局，严禁长度方向搭接，横向按镀锌钢板模数要求连接，避免错位、漏孔现象；收边搭接安装时，应先涂1~2道止水胶，并以拉钉铆接。安装变形缝盖板时，应先涂1~2道止水胶。屋脊盖板和变形缝盖板完成后，用铆钉将变形缝两侧的固定支架分别与变形缝盖板两个折边连接固定，并将铆钉孔打上密封胶水，以防止漏水。3.3 保温材料挤塑聚苯板安装施工前对保温基层进行检查验收，施工作业面用墨线弹出水平控制线，依据基层形状和尺寸合理下料，平整排列竖向错缝，板与板之间应靠紧，超过2 mm的缝隙应用挤塑聚苯板填实，保证坡面坡度及分水岭顺直，在施工过程中避免破坏保温层，对于后续施工可能导致保温成品破损的入口、阳角等部位，应采取临时防护措施。3.4 木望板铺设木望板是防水层的基层板，选用20 mm杉木板，含水率不高于15 %；检查挤塑聚苯板的平整度，木望板拼缝底部采用通长木望板搭接，使用电钻钻孔，防止木板开裂，用M10×120 mm沉头自攻螺栓固定；施工前确保木板材料合格、成型良好，无变形、缺角、开裂等缺陷；搭接时顺水方向搭接，相邻木板间应错缝处理，搭接位置下方加设木板垫块，通过螺栓或钢钉固定，铺设相邻板材时预留1~3 mm施工间隙作为伸缩缝，施工结束后检查基层平整度。确认无误且隐蔽验收合格后进入防水施工。3.5 防水层施工将1.5 mm三元乙丙防水卷材平铺于木望板上，关键节点附加层卷材粘贴，经检查质量合格后，在基材上弹基准线，试铺并确定卷材搭接位置后进行大面卷材的铺贴，采用30 mm水泥钉和25 mm×15 mm杉木条顺水方向固定；粘结牢固并压实，保证卷材铺贴的方向顺直，整体美观；防水卷材搭接长度一般不小于150 mm，在屋脊、屋檐、异材搭接、钢柱、边角、檐沟、天沟、山墙两端等细部构造部位的薄弱部位进行加强层防水铺设，加强层卷材搭接宽度不小于250 mm，应在基本挥发溶剂后，用与之相配套的溶剂粘在一起的回丝进行擦洗。用卷材搭接胶粘剂涂抹两面接缝，边涂边加力将搭接缝粘牢、压平，最后用搭接胶将卷材接缝口密封，其涂胶宽度不小于10 mm。整个工程防水部位施工完毕后，对铺设卷材进行全面的质量检查，采用手持压辊，对搭接带施加一定的压力，使搭接带均匀、压实，使搭接缝的接缝再用二次条形压紧搭接带的边缘，使其紧密粘合。同一根顺水条上连续接头不得超过3个，一般从檐口逐步向上至屋脊，随时校核瓦条间距尺寸的一致性；瓦片安装应从屋檐右下角开始，从右至左、从下至上，每块主瓦的瓦爪紧扣于悬瓦条上，密合左下方两块瓦的插槽，注意瓦面、瓦楞要直，排错缝排瓦要隔排错缝，每排主瓦之间按1/2的错缝搭接，从下到上逐块铺挂；脊瓦、斜脊、斜沟瓦要弹出墨线、编好数字，用切割机将多出来的瓦面剪掉，再按数字顺序挂上去。4 施工质量控制要点轻钢型坡屋面施工时应对每道工序进行严格的质量控制，原材料、防水搭接、防水基层等各项指标均应符合设计要求和质量控制标准，具体如下。4.1 主控项目4.1.1 木板材料控制标准：材质合格，塑型好，无变形、缺角、开裂等瑕疵。检查方法：观察检查，检查施工记录。4.1.2 钢檩条几何尺寸偏差和变形控制标准：对因运输、堆放、吊装等引起的钢构件变形、涂层脱落等不符合设计要求及标准规定的，予以纠正和修复。检查方法：观察检查，检查施工记录。4.1.3 卷材防水基层控制标准：要做到结实、整洁、平整，无缝隙、无起沙、无裂缝，严格控制基层干燥度低于20 %。检查方法：观察检查，检查施工记录。4.1.4 卷材防水层（屋面防水构造，如檐口、檐沟、排水处、泛水、变形缝等）控制标准：附加层搭接宽度不小于250 mm。检查方法：观察检查，检查施工记录。4.1.5 卷材防水层控制标准：不得有渗漏和积水现象。检查方法：雨后观察，淋水试验。4.1.6 防水卷材原材料（三元乙丙橡胶防水卷材）控制标准：卷材厚度不小于1.5 mm；不透水性0.3 MPa，30 min不透水；低温柔性–20 ℃无裂缝；耐热性90 ℃滑移距离不大于2 mm；纵横向拉力不小于400N/50 mm；纵横向伸长率不小于4.0。检查方法：验出厂合格证明、质检报告、检验报告。4.1.7 卷材搭接控制标准：并列式房屋卷材的搭接缝要顺着水流的方向进行；两个相邻的卷材短边的搭接缝要错开，不能在500 mm以内；上、下层卷材的长边搭接缝要错开，宽度不能小于1/3。检查方法：拉线和尺量。4.2 基本项目4.2.1 屋面瓦铺设控制标准：合格（与设计图纸一致，基本齐整的行列，没有倒水的檐底瓦），优良（搭接吻合，行列齐直，檐口底瓦排水流畅）。检查方法：观察检查。4.2.2 镀锌钢板铺设控制标准：合格（允许存在轻微划伤钝化斑、折印、皱纹），优良（无版型波浪起伏、起鼓、漏镀、白斑均匀、平滑）。检查方法：观察检查。4.2.3 屋面檐口部分控制标准：合格（檐口平直，瓦楞均匀，基本无任何起伏），优良（檐口平直，瓦楞匀称，无高低起伏）。检查方法：观察检查。4.2.4 屋面外观控制标准：合格（瓦楞平直平整，瓦档均匀，瓦面平整，坡度曲线基本协调一致，房顶基本整齐），优良（瓦楞整齐划一，平直流畅，瓦档整齐划一，瓦面平整，坡面曲线圆滑，屋面整齐划一，美观大方）。检查方法：观察检查。按屋面结构特点定位屋脊、檐口、排水沟等特殊点位，弹出顺水条安装位线，顺水条安装位线每隔500 mm在斜屋面垂直方向弹出，采用30 mm×25 mm杉木条干料制作，剔除结疤、开裂的材料，垂直屋脊沿防水水平方向放置，使用水泥钉固定，水泥钉固定部位，上部采用油膏封堵，下部垫1.2 mm厚SBS自粘卷材，在屋脊、檐口、排水沟等部位附加顺水条，并进行防腐处理。挂瓦条的间距根据凡尔纳陶土上釉瓦的尺寸和一个坡面的长度经计算后确定，不得大于250 mm，保证最小搭接尺寸大于70 mm；挂瓦条断面为30 mm×25 mm，长度一般不小于3根顺水条间距，挂瓦条应平直，接头要错开。5 结束语轻钢型坡屋面是刚性–柔性结构建筑屋面结构的一种新型优化组合形式，整体荷载较小，等面积坡屋面荷载较轻质混凝土屋面减少约20 %，结构构件和连接件都是标准化生产的，施工速度和成本介于混凝土和木结构屋面之间，屋面材料拆除后可循环利用，工序时间较短，无粉尘作业，材料生态环保。当室内发生火灾时，第一层金属材料的物理属性可有效阻止火焰向上蔓延，其耐腐性、美观性为装修节约了资金，整个结构在很长时间内不易损坏，并保持其结构强度和完整性；挤塑聚苯板的保温和御寒性能使夏季室内气温比砖混结构房屋低3~5 ℃，冬季高5~8 ℃，保温节能性能优于其他单一建筑屋面材料，在同样厚度的条件下，隔热值比是标准混凝土屋面的20倍。三元乙丙橡胶防水层避免了传统木结构民居屋面建筑易受潮、易漏水、易渗水的问题，提高了功能性。陶瓦抗压强度高、密度均