大跨度無梁拱形波紋鋼屋蓋施工工法詳解
大跨度無梁拱形波紋鋼屋蓋是一種新型屋蓋結(jié)構(gòu)，由江蘇杰達(dá)鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司推行的施工工法系統(tǒng)闡述了該結(jié)構(gòu)的完整工藝體系，適用于各種跨度和拱度的金屬拱型屋蓋施工。
工法概述
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和發(fā)展背景
金屬薄壁拱型屋蓋是近年來從國(guó)外引進(jìn)和發(fā)展的新型屋蓋結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，具有自重輕、安裝容易、造型美觀、施工周期短、抗震性能好、造價(jià)低廉、環(huán)境污染少、免維護(hù)等綜合優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)目前大跨度可達(dá)36m。"金屬拱型波紋屋蓋"作為建設(shè)部2001年科技成果推廣項(xiàng)目，施工技術(shù)已日趨成熟。作為冷彎型鋼結(jié)構(gòu)的分支，該結(jié)構(gòu)早在十九世紀(jì)八十年代就開始應(yīng)用，但盡管具有悠久的應(yīng)用歷史，世界上至今還沒有這種結(jié)構(gòu)的專用技術(shù)規(guī)程，因此規(guī)范化的施工工法尤為重要。
工法創(chuàng)新特點(diǎn)
可調(diào)節(jié)型吊桿設(shè)計(jì)
由于金屬拱型波紋屋蓋跨度、拱度各不相同，且多種規(guī)格屋蓋可能在短時(shí)間內(nèi)輪換吊裝，為加快施工進(jìn)度、降低工人安裝難度，設(shè)計(jì)出可調(diào)節(jié)型吊桿，大幅加快了吊裝進(jìn)度。
完整的工藝體系
本工法系統(tǒng)敘述了工藝全過程，是一套完整的工藝體系，適用于各種金屬拱型屋蓋的施工過程。
主要材料與設(shè)備
彩色鋼板卷材
主要材料為冷軋結(jié)構(gòu)鋼板，表面處理后熱鍍鋅，鍍鋅量每平方米不少于200克。表層采用兩涂?jī)珊娴灼岷兔嫫峁に嚕釣榫埘ズ头鷺渲栏阅芎茫瑢?duì)環(huán)境溫度適應(yīng)性強(qiáng)，強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)久。例如寶鋼Q/BQB 440 TS280GD彩色涂層鋼帶，按跨度不同采用0.800×914×C、1.000×914×C、1.200×914×C等型號(hào)。其中數(shù)字表示卷材厚度（mm），914表示寬度（mm），C為長(zhǎng)度。
吊桿與輔助設(shè)備
- 可調(diào)節(jié)吊桿：采用De110鍍鋅鋼管加工，兩端各有1.5m長(zhǎng)可拆卸延伸臂，采用螺紋連接。內(nèi)側(cè)為可拆卸、可旋轉(zhuǎn)的延伸臂，與主桿采用幫條焊連接，方便快捷。主桿為8m長(zhǎng)鋼管，用于吊裝15m以下跨度屋蓋。
- 20t汽車起重機(jī)2臺(tái)
- 車載移動(dòng)彩鋼板加工機(jī)1臺(tái)
- 鎖邊機(jī)2臺(tái)（用于板材咬邊、鎖邊）
- 45W手電鉆8臺(tái)（用于鋼板固定）
- 1KW切割機(jī)2臺(tái)（用于不平整板材切割）
- 鋼絲繩、麻棕繩等
施工方案制定
板長(zhǎng)計(jì)算方法
隨著跨度的不同，彩鋼板屋蓋的拱度也有所差別。施工前必須針對(duì)實(shí)際跨度進(jìn)行計(jì)算，以確定加工后的彩鋼板長(zhǎng)度。以27m跨度、墻厚20cm為例：
- 實(shí)際屋蓋跨度 = 27m - 0.2m（墻厚）+ 0.24m（伸入梁內(nèi)）×2 = 27.28m
- 按高跨比0.2計(jì)算，拱高 = 27.28m × 0.2 = 5.456m
- 根據(jù)跨度與拱高計(jì)算，實(shí)際單塊板材長(zhǎng)度為29.28m
- 考慮壓紋過程2~3%的長(zhǎng)度損耗，取加工長(zhǎng)度為30m
方案編制要求
施工方案應(yīng)包括板長(zhǎng)計(jì)算、安裝質(zhì)量控制、安全措施、作業(yè)人員協(xié)調(diào)操作具體要求等，并應(yīng)通過專家認(rèn)證，確定計(jì)算結(jié)果是否滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，安全措施是否全方位覆蓋吊裝各環(huán)節(jié)。
施工工藝流程
預(yù)埋件與支承結(jié)構(gòu)
- 預(yù)埋件加工：采用10mm厚熱軋板與Ф14鋼筋加工而成
- 鐵托板加工：采用1500×5×6000熱軋板加工，成型后除銹并涂刷防銹底漆兩道
- 拉環(huán)加工：由Ф20鋼筋加工
預(yù)埋件埋設(shè)與安裝
預(yù)埋件應(yīng)在鋼筋混凝土天溝澆筑前埋設(shè)，焊接在梁鋼筋上，間距不得大于80cm，每根柱子頂端必須埋設(shè)一個(gè)，用于焊接拉環(huán)。鐵托板為通長(zhǎng)安裝，拉環(huán)僅安裝于柱子頂端，均通過焊接與預(yù)埋件連接。
彩鋼板卷材成型
卷材成型通過車載移動(dòng)彩鋼板加工機(jī)完成，采用兩道成型工藝：
- 第一步將鋼板軋成U形或梯形波紋直槽板
- 第二步通過在下部軋出橫向小波紋，將直槽板軋成拱型槽板
雙向波紋改變了鋼板的力學(xué)性能。第一步提高了橫向剛度，第二步提高了局部穩(wěn)定承載力和縱向抗彎剛度。每噸彩鋼板卷材展開長(zhǎng)度約100~120m。
地面鎖邊與吊裝
- 地面鎖邊：通過鎖邊機(jī)將三塊單板加工為一塊整板，節(jié)約吊裝時(shí)間
- 吊裝程序：根據(jù)工程跨度選用不同長(zhǎng)度的吊桿；吊裝時(shí)采用扣件將鋼絲繩固定在彩鋼板上；一端采用自固螺栓在預(yù)定部位先行固定在鐵托板上，另一端通過麻棕繩拉扯到位后同樣采用自固螺栓進(jìn)行固定；單塊板使用螺栓數(shù)目根據(jù)跨度增加而增加，最少不得少于5個(gè)
- 屋面鎖邊：吊裝后通過屋面鎖邊將相鄰的3塊板間的縫隙進(jìn)行咬合
陽(yáng)光板與防水處理
陽(yáng)光板寬度可根據(jù)需要自行選擇，安裝在預(yù)留空位的中間部位，兩端根據(jù)實(shí)際長(zhǎng)度采用整板施工時(shí)留下的部分材料加工。彩鋼板安裝完畢后，需對(duì)安裝留下的洞口進(jìn)行封堵并進(jìn)行防水處理，避免雨水腐蝕。洞口采用粘土磚砌6cm厚墻體，內(nèi)外兩面粉刷。防水采用抗拉伸性能較強(qiáng)的卷材防水材料，自固螺栓部位需重點(diǎn)處理。
拉桿與減壓設(shè)計(jì)
拉桿采用Ф10鍍鋅鋼絞線，花籃螺栓規(guī)格M20×150。由于拱型屋蓋下的風(fēng)壓達(dá)0.2~0.25KN/m2，為了整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)的安全，天溝施工過程中應(yīng)預(yù)留減壓洞口，避免風(fēng)壓的不利影響。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與控制
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求
施工應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括施工圖紙要求和壓型鋼板的施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（YBJ216-88），以及施工方案和屋面鋼板安裝手冊(cè)中的質(zhì)量要求。
質(zhì)量控制措施
- 鋼板搬運(yùn)時(shí)，不能拖行應(yīng)抬運(yùn)，避免變形
- 在屋面鋼板上行走，須穿軟底鞋，雙腳只能踩在凹槽部分
- 現(xiàn)場(chǎng)切割鋼板盡量在地面進(jìn)行，切割后鐵屑必須清掃干凈
- 注意當(dāng)?shù)仫L(fēng)向，板肋搭接方向與常年風(fēng)向相背
- 屋脊處及標(biāo)注處需將鋼板上彎45度形成檔水板，下端下彎15度形成滴水線
- 每安裝5~6塊鋼板，需檢查兩端平整度并及時(shí)調(diào)整
- 明確各崗位質(zhì)量、安全責(zé)任制，上崗人員須經(jīng)考核合格方可上崗
施工組織與安全
施工人員配置
安裝作業(yè)以高空作業(yè)人員為主體，設(shè)總指揮1人，屋面安裝分組長(zhǎng)2人，地面與起重機(jī)分指揮4人。約需起重工20人，電焊工2人；板材加工成型及鎖邊12人為一組。
高空作業(yè)安全
- 從事高處作業(yè)的人員必須持證上崗，認(rèn)真遵守安全規(guī)定
- 作業(yè)人員佩戴安全帶，配帶安全帽
- 作業(yè)面下方設(shè)置安全網(wǎng)
- 物料堆放平穩(wěn)，高空墜物須及時(shí)撤出或固定
施工用電安全
總配電箱設(shè)在近電源處，分配電箱設(shè)在近用電設(shè)備或用電區(qū)內(nèi)。配電箱采用鐵板制作，內(nèi)應(yīng)分別設(shè)置工作零線和保護(hù)零線接線端子板。配電箱必須有防雨和防潮措施，需配備二級(jí)漏電保護(hù)器，設(shè)備與照明分閘，實(shí)行"一機(jī)、一閘、一漏、一箱"。
機(jī)械操作安全
機(jī)械設(shè)備定機(jī)定人操作保養(yǎng)，操作證件齊全。各種機(jī)具、電動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)和危險(xiǎn)部位必須裝置防護(hù)裝置；電器設(shè)備和線路絕緣必須良好，有防雨防潮設(shè)施；開關(guān)箱與用電設(shè)備必須"一機(jī)、一閘、一漏"，熔絲與實(shí)際設(shè)備負(fù)荷相匹配。
工法優(yōu)勢(shì)總結(jié)
技術(shù)先進(jìn)性
- 構(gòu)造合理，360度咬邊連接方式，屋面無螺栓，完全避免了滲水和漏水
- 采用自固螺栓固定，簡(jiǎn)化操作，大幅降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，無需搭設(shè)腳手架，提高安全性
- 吊桿可拆卸、可自由調(diào)節(jié)角度，適合多種跨度拱型屋蓋同時(shí)施工
經(jīng)濟(jì)效益
整個(gè)建筑無須梁和椽，造價(jià)僅相當(dāng)于輕鋼結(jié)構(gòu)的三分之二，且跨度越大造價(jià)越低。采用本工法施工可大幅縮短工期，每日施工面積可達(dá)1000m2，節(jié)約施工機(jī)械臺(tái)班與人工費(fèi)用。
社會(huì)效應(yīng)
現(xiàn)代化大型工程的工期與經(jīng)濟(jì)效益緊密相連。采用該工法使工程施工提前完成，為建設(shè)單位提前投入使用創(chuàng)造良好條件，社會(huì)效應(yīng)顯著。
常見問題
拱形波紋鋼屋蓋的跨度范圍是多少？
標(biāo)準(zhǔn)施工工法通常應(yīng)用于6~36m跨度范圍，實(shí)際工程中跨度最大可達(dá)40m。具體跨度需根據(jù)規(guī)范、地方荷載條件和經(jīng)濟(jì)性綜合確定。
如何確保屋蓋的防水性能？
防水性能關(guān)鍵在于360度咬邊連接的質(zhì)量、洞口封堵的嚴(yán)密性和防水材料的正確選擇。施工時(shí)應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行防水處理，對(duì)螺栓孔、加工成型處、連接部位等易漏水部位重點(diǎn)處理。
風(fēng)壓對(duì)屋蓋結(jié)構(gòu)有何影響？
拱型屋蓋下風(fēng)壓可達(dá)0.2~0.25KN/m2，必須在天溝設(shè)計(jì)階段預(yù)留減壓洞口，通過合理的通風(fēng)設(shè)計(jì)降低風(fēng)壓影響，確保屋蓋結(jié)構(gòu)安全。
小結(jié)
大跨度無梁拱形波紋鋼屋蓋施工工法代表了現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)的先進(jìn)技術(shù)水平。江蘇杰達(dá)鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司通過規(guī)范化的工法指導(dǎo)和精細(xì)化的質(zhì)量管理，為客戶提供安全、經(jīng)濟(jì)、美觀的屋蓋解決方案。合理的施工設(shè)計(jì)、科學(xué)的工藝管理、嚴(yán)格的安全措施是該工法成功應(yīng)用的重要保障。