大面积直立锁边金属屋面抗风防水关键施工技术

□文/张志威 亓立刚 张保国 于海申

大面积直立锁边金属屋面抗风防水关键施工技术

□文/张志威 亓立刚 张保国 于海申

目前国内机场等大面积金属屋面工程出现渗漏和被大风掀翻的现象。天津滨海国际机场T2航站楼工程屋面平面投影面积达102 050m2，属于超大面积金属屋面且设计新颖，节点多、弧度及跨度大、造型复杂，极易发生漏水或风掀屋面板的情况。施工中，通过优化设计，强化细部构造节点等措施，解决了屋面渗漏和抗风问题。文章就此总结相关技术措施。

直立；锁边；金属屋面；抗风；防水；大面积

1　工程概况

天津滨海国际机场T2航站楼位于机场正在运营的T1航站楼东侧，占地面积8.25万m2，呈工字型，建筑总长652m，宽395m，总建筑面积24.7万m2，分为主楼和指廊两部分，地上2层，局部4层，最高43.5m，工程主体标高9m以下为钢筋混凝土框架结构，标高9m以上为钢结构，建筑立面为玻璃、石材及铝板幕墙，外檐弧形众多，屋顶为钢柱支撑双层双曲面钢网架，上覆铝锰镁直立锁边金属屋面板，见图1。

图1　天津滨海国际机场T2航站楼

2　工程难点

1）机场航站楼屋面面积巨大且存在弧形、倾斜、双曲、波浪等造型，给屋面受力及其风压分布的分析带来诸多困难。同时设计时仅通过理论结合试验（风洞试验等）进行计算分析，其复杂的建筑体型、建筑内外环境的理论与实际存在偏差，造成屋面局部受力复杂部位安全储备不足。

2）直立锁边金属屋面系统因其优越的性能和特点得到大量的应用，尤其是在机场航站楼的大面积屋面中优势明显。但不同材质性能差别大，如屋面板、支座固定螺栓等，其对屋面的抗风、防水性能影响很大。

3）屋面防水节点深化设计不到位，特别是檐口、天窗、天沟变形缝等易渗漏部位；同时施工控制不到位，没有严格控制现场材料质量及节点施工质量，对工程质量影响较大。

4）使用阶段没有加强屋面检修与维护，管理不到位，造成垃圾及杂物堵塞落水口，从而发生漏水问题，影响使用。

3　优化设计措施

3.1抗风设计优化措施

3.1.1屋面系统材料的选用

针对铝镁锰金属屋面板的材质，选用机械性能优越的AA5754铝合金板，其板材抗风压性能要更好，同时加工性能好，易于折边，在加工及安装过程中不易产生微裂。板宽和厚度选用65/333板型，1mm厚的铝板更趋于安全。固定T码用的固定螺钉优选顶部是碳钢材质，帽部为不锈钢材质的螺钉；对于＞3mm厚的檩条，采用细纹螺牙螺钉，以确保固定T码和檩条连接牢固。

3.1.2檩条布置及固定

1）檩条间距不宜超过1.2m。在屋面周边及薄弱区设置檩条加密区，以保证屋面在风压作用下结构安全，见图2。

图2　屋面周边檩条加密区

2）在屋面薄弱区域檩条间设置撑拉杆，既拉又撑，确保檩条间相对稳定，减少因大风引起的檩条变形。撑拉杆作法见图3和图4。

图3　撑拉杆一

图4　撑拉杆二

3）在坡屋面中，C型檩的开口方向对檩条受力影响很大，C型檩开口方向应朝上，更利于整体稳定，见图5。

图5　倾斜屋面檩条开口朝向

3.1.3檐口等薄弱区域设置锁夹

为保证结构安全，在建筑物边缘和檐口等受风压大的区域设置加密区，同时加设抗风锁夹，以加强屋面抗风能力。见图6和图7。

图6　锁夹

图7　锁夹安装固定

3.1.4屋面板收口位置加固措施

屋面的天沟、外檐口是受风荷载影响最大的部位，也是屋面体系内最薄弱的区域，因此在天沟檐口部位采用较厚的金属板材压盖屋面板收口，增加通长压条和扣件进行加固，确保边缘部位受力的安全，见图8-图11。

图8　金属屋面板长向边缘固定

图9　金属屋面板截面方向边缘固定

图10　厚板压盖屋面收口

图11　天沟檐口压条

3.2直立锁边金属屋面系统防水设计优化措施

3.2.1天窗选型及构造防水措施

1）对于玻璃天窗采用隐框形式，用胶条易于解决防水渗漏问题。同时选用强度比较大的五金件，减少五金受力变形，出现关闭不严。在天窗或凸出四周屋面施工完毕后，增加一道卷材防水（SBS），保证天窗周全的防水效果。

2）在天窗凸出结构的上口（迎水流面）设置横向排水沟，将雨水向两侧分流，排水沟宽度＞150mm，屋面板在此部位断面方向切成45°斜角，底部与排水沟泛水板进行铝焊，直立肋高的断面也采用铝焊的形式封闭严密，见图12。

图12　天窗上口排水细部处理

3）在天窗的下口，加设密封堵头，防止雨水的倒流，堵头位置面板向上卷边，端部上弯角度≥30°，以阻挡少量穿过堵头水的渗入，见图13。

图13　天窗下沿口防倒灌

3.2.2天沟选型及构造防水措施

1）在天沟、天窗等突出物等水流的上口要尽量设计宽、大排水沟。在天沟内设置集水井加虹吸排水的方式，将集水井和虹吸落水管的相接部位要焊接严密，焊接完毕后要打磨光滑，集水井上口设置箅子。当集水井集水超过20 cm时，开始虹吸，确保不积水倒灌，见图14。

图14　天沟集水井和虹吸排水

2）排水坡度较大的天沟内设置消能板，部分工程的天沟排水坡度陡，雨水落差大，短时间内对集水井冲击较大。针对此情况，在天沟内焊接L形相互交错的挡水板，以减缓天沟内水的流速，防止集水井雨水外溢。挡水板间距1.5～2m，挡水板高度比天沟矮100mm，挡水板宽度大于天沟宽度的1/2，见图15和图16。

图15　天沟挡板平面

图16　天沟挡板立面

3.3变形缝防水构造措施

变形缝使用可滑动铝板滑片，屋面泛水与铝板滑片固定在一起，铝板滑片一端与一侧屋面板固定，另一端通过固定在另一侧屋面板上的压板限制铝板滑片上下位移，但在温度作用下，滑片与泛水可在同一侧屋面板自由移动，但泛水本身不受力，因此泛水不会被拉裂，见图17和图18。

图17　屋面板伸缩缝使用滑片泛水

图18　屋面天沟伸缩缝

4　施工控制措施

4.1屋面系统安装质量控制措施

屋面檩条间距、支座间距按设计要求进行，过程要100%检查，发现偏差立即调整。对于檐口，天沟、屋脊等处的锁边必须到头，局部不易锁到部位要用手动咬口钳先锁一遍。屋脊部位增加结构刚度，如加设檩间支撑、增加固定座与檩条的固定点。

4.2曲线屋面施工控制措施

曲线屋面在施工过程中是以折线来代替，从而增加屋面板肋在折点处的摩擦力，造成板肋被磨破，而出现屋面渗漏，见图19。

图19　屋面板肋磨位置

因此，在施工过程中，必须将中间3个檩条按实际弧、弦高差用垫板垫高，同时调整次檩角度，使其上表面与该点曲面切线平行，使屋面曲面高度及角度均匀过渡，以避免误差集中体现在一点，从而防止由于板肋磨破出现的屋面渗漏。

4.3防屋面固定座顶破板肋的控制措施

由于檩条钢度低、屋面板锁边偏、屋面曲率半径较小，引起板肋滑动时，固定座顶部卡住板肋，出现屋面板肋被顶破，引起屋面渗漏。

因此必须加强施工控制，首先在檩条间增加钢性角钢支撑杆，以增加檩条钢度，选用性能稳定的锁边机进行锁边，同时，在锁边过程中经常检查锁边直径，当锁边直径出现偏差后及时调整，其次当屋面板曲率半径＜50m时，面板固定座进行倒角处理，以保证屋面板滑动顺畅，见图20。

图20　面板固定支座倒角处理

4.4固定座扣入板肋施工控制措施

在面板施工时，如果固定座没有扣入板肋，在锁边时就会将面板锁破，势必会造成漏水。为避免此现象发生，就必须在铺设面板时仔细检查，确保每一固定座扣入板肋，然后用手动瓦夹在固定座处先临时夹紧，以防面板在锁边前弹出固定座。

5　结语

天津滨海国际机场T2航站楼屋面工程在施工中通过这些关键的优化设计和构造措施，收到了良好效果，金属屋面体系的抗风、防水能力得到了很大提升，使用半年以来，屋面工程经历多次大风大雨考验，无渗漏和被风掀翻的情况发生，安全运营情况良好。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.003

□亓立刚、张保国、于海申/中国建筑第八工程局有限公司天津分公司。

□TU758

□1008-3197（2015）03-06-04

□2014-12-03

□张志威/男，1979年出生，工程师，中国建筑第八工程局有限公司天津分公司，从事工程技术管理工作。