1、前言
金屬薄壁拱型屋蓋是近幾年來從國外引進(jìn)和發(fā)展起來的一種新型的屋蓋結(jié)構(gòu)，國內(nèi)目前很大跨度可達(dá)36m，它與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，有著自重輕、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。“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，在近年來有了長足的發(fā)展，目前施工技術(shù)已日臻成熟。作為冷彎型鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，金屬拱型波紋屋蓋結(jié)構(gòu)早在十九世紀(jì)八十年代就開始為人類所用，但盡管金屬拱型波紋屋蓋結(jié)構(gòu)屬于冷彎型鋼結(jié)構(gòu)范疇并有著很久的應(yīng)用歷史，但到目前為止世界上還沒有一部這種結(jié)構(gòu)的專用技術(shù)規(guī)程，為使拱型屋蓋建設(shè)過程中施工工藝更加規(guī)范，更加完善，特制定了本工法，也希望能為日后其他同類工程提供一定的經(jīng)驗(yàn)。

2、工法特點(diǎn)
2.1 金屬拱型波紋屋蓋由于跨度、拱度各不相同，且多種跨度、拱度的屋蓋可能在短時(shí)間內(nèi)輪換吊裝，因此，為加快施工進(jìn)度，降低工人安裝吊桿的難度，設(shè)計(jì)出了可調(diào)節(jié)型吊桿，大大加快了吊裝進(jìn)度。
2.2 本工法系統(tǒng)的敘述了工藝的全過程，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。

3、材料及設(shè)備
3.1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，表層兩涂兩烘底漆和面漆，漆為聚酯和氛樹酯，因而防腐性能好，對環(huán)境溫度適應(yīng)性強(qiáng)，強(qiáng)度高，使用壽命長久。例如寶山鋼鐵股份有限公司生產(chǎn)的Q/BQB 440 TS280GD 2/2 RGA彩色涂層鋼帶，由于跨度不同，對應(yīng)的常采用0.800×914×C、1.000×914×C、1.200×914×C等不同型號卷材。其中0.800、1.000、1.200表示卷材厚度，914表示卷材寬度，C為長度。
3.2 吊桿
在多種跨度、拱度的金屬拱型波紋屋蓋同時(shí)施工時(shí)，吊車、吊桿等設(shè)備隨著工程的進(jìn)度隨時(shí)在幾種跨度的施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)動。為此，特設(shè)計(jì)出可拆卸、可旋轉(zhuǎn)、可延伸的新型吊桿。吊桿采用De110鍍鋅鋼管加工而成，兩端為1.5m長可拆卸延伸臂，采用螺紋連接，當(dāng)?shù)跹b25m以上跨度屋蓋時(shí)安裝，平時(shí)拆除。內(nèi)側(cè)為1.5m長可拆卸、可旋轉(zhuǎn)的延伸臂，與主桿采用幫條焊連接，隨時(shí)可根據(jù)吊裝的需要進(jìn)行角度調(diào)整，重新焊接，方便快捷，在吊裝15~25m跨屋蓋時(shí)安裝。主桿為8m長鋼管，用于吊裝15m以下跨度屋蓋。
圖1 吊桿設(shè)計(jì)圖
3.3 20t汽車起重機(jī)2臺
3.4 車載移動彩鋼板加工機(jī)一臺
3.5 鎖邊機(jī)2臺，用于板材咬邊、鎖邊
3.6 45W手電鉆8臺，用于鋼板固定
3.7 1KW切割機(jī)2臺，用于不平整板材切割
3.8 鋼絲繩、麻棕繩

4、方案制定
4.1 板長計(jì)算
隨著跨度的不同，彩鋼板大棚的拱度也有所差別，因此，在施工前，必須針對施工的實(shí)際跨度進(jìn)行計(jì)算，以確定加工后的彩鋼板的長度。計(jì)算依據(jù)參照表1，以27m跨度，墻厚20cm為例，計(jì)算步驟如下：
27m跨度的實(shí)際彩鋼板屋蓋跨度為：
27m－0.2m（墻厚）＋0.24m（伸入梁內(nèi)）×2＝27.28m
根據(jù)表1，高跨比取0.2，拱高為27.28m×0.2＝5.456m
根據(jù)跨度與拱高算得，彩鋼板實(shí)際每跨長度為：29.28m
考慮壓紋過程中2～3％的長度損耗，27m跨度屋蓋的單塊彩鋼板的加工長度取30m。

表1
4.2 方案編制
方案基本內(nèi)容應(yīng)包括：板長計(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履蓋到吊裝每個(gè)環(huán)節(jié)等。具體參照如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：

5、施工工藝
5.1 工藝流程

圖3
5.2 預(yù)埋件、鐵托板、拉環(huán)加工
預(yù)埋件采用10mm厚熱軋板與Ф14鋼筋加工而成；鐵托板采用1500×5×6000熱軋板加工，成型后，經(jīng)除銹涂刷防銹底漆兩道；拉環(huán)由Ф20鋼筋加工。具體尺寸詳見圖4～圖6。

圖4 預(yù)埋件加工圖 圖6 拉環(huán)加工圖p分頁標(biāo)題e
圖5 鐵托板加工圖
5.3 預(yù)埋件埋設(shè)
預(yù)埋件應(yīng)在鋼筋混凝土天溝砼澆筑前埋設(shè)，焊接在梁鋼筋上，間距不得大于80cm，且每根柱子頂端必須埋設(shè)一個(gè)，用于焊接拉環(huán)。為保證以后鐵托板安裝的質(zhì)量，預(yù)埋件焊接時(shí)應(yīng)帶通線控制好位置與標(biāo)高。
5.4 鐵托板、拉環(huán)安裝
天溝砼澆筑完成后開始安裝鐵托板
與拉環(huán)，鐵托板為通長安裝，拉環(huán)只安
裝于柱子頂端。均通過焊接與預(yù)埋件連
接，定位詳見圖7。

圖7 預(yù)埋件、鐵托板、拉環(huán)埋設(shè)部位示意
5.5 彩鋼板卷材成型
卷材成型通過車載移動彩鋼板加工機(jī)完成。這種結(jié)構(gòu)是靠在鋼板上軋制出波紋成型的。將卷板變成拱型屋蓋需要兩道成型工藝：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而將直槽板軋成拱型槽板。拱型槽板的曲率大小就是靠槽板上橫向小波紋的深淺來調(diào)整的。雙向波紋徹底改變了鋼板的力學(xué)性能。第一步軋制成的槽形波紋極大地提高了鋼板的橫向剛度，是結(jié)構(gòu)承載力的根本所在。而第二步軋成的橫向小波紋則可提高鋼板的局部穩(wěn)定承載力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)縱向抗彎剛度，突出結(jié)構(gòu)殼體受力特性。每噸彩鋼板卷材的展開長度約為100～120m，加工成梯型板后，需采用切割機(jī)切割為合適的長度。
5.6 組板、地面鎖邊
通過車載設(shè)備加工成的單塊“U”型板，需經(jīng)過地面鎖邊方可用于吊裝，其原因有二，一是單塊板長細(xì)比過大，容易折斷；二是節(jié)約吊車臺班。通過鎖邊機(jī)將三塊單板加工為一塊整板，可大大節(jié)約吊裝所花的時(shí)間。每塊單板的形狀及鎖邊機(jī)工作的原理如圖8所示。

圖8 鎖邊原理及示意圖
5.7 吊裝、屋面鎖邊
彩鋼板吊裝采用人工配合汽車起重機(jī)進(jìn)行。其施工程序如下： 1選擇吊桿：根據(jù)工程跨度的不同，分別選用 8m、11m、14m三種吊桿； 2安裝扣件：吊裝時(shí)采用扣件將鋼絲繩固定在彩鋼板上，扣件通過螺栓進(jìn)行松緊。扣件固定的部位通過方案制定時(shí)的計(jì)算確定。3吊裝：汽車起重機(jī)起吊時(shí)，彩鋼板的兩端各用扣件連接20～30m的麻棕繩，由工人在地面或屋面上協(xié)助汽車吊控制彩板的方向，然后一端采用自固螺栓在預(yù)定部位先行固定在鐵托板上，另一端再通過麻棕繩拉扯到位后同樣采用自固螺栓進(jìn)行固定，每單塊板使用的螺栓數(shù)目根據(jù)跨度增加而增加，很少不得少于5個(gè)。彩鋼板每安裝2組（即6塊單板）后，留下一塊單板的位置再繼續(xù)下一組的吊裝，空出的位置待日后安裝陽光板。彩鋼板的固定方式詳見圖12拱板安裝節(jié)點(diǎn)圖。 4屋面鎖邊：由于在吊裝前，彩鋼板在地面通過鎖邊組合成3塊一體，吊裝后，需通過屋面鎖邊將每相鄰的3塊板間的縫隙進(jìn)行咬合，施工工具與工藝和地面鎖邊相同。如圖9所示。

圖9 拱板安裝節(jié)點(diǎn)
5.8 陽光板安裝
陽光板寬度可根據(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)際長度，采用整板施工時(shí)留下的部分材料加工，固定的方式與整板相同。陽關(guān)板安裝節(jié)點(diǎn)詳見圖10。

圖10 陽光板安裝節(jié)點(diǎn)
5.9 封堵及防水處理
彩鋼板安裝完畢后，需對安裝留下的洞口進(jìn)行封堵并進(jìn)行防水處理，避免雨水腐蝕。洞口封堵采用粘土磚砌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，自固螺栓安裝的部位需重點(diǎn)處理，防止接口部位銹蝕，影響彩鋼板屋蓋的整體強(qiáng)度和使用壽命。
安裝留下的洞口應(yīng)防水要求必須進(jìn)行封堵，但是，拱型屋蓋下的風(fēng)壓達(dá)0.2～0.25 KN/m，因此，為了整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)的安全，在天溝施工過程中應(yīng)預(yù)留好減壓洞口，避免風(fēng)壓的不利影響。

圖11 洞口封堵、防水處理
圖12 排風(fēng)減壓口
5.10 拉桿安裝
拉桿：Ф10鍍鋅鋼絞線，花籃螺栓：M20×150

圖13 拉桿安裝節(jié)點(diǎn)


5、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
5.1 必須嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括以下兩個(gè)方面：施工圖紙的要求和壓型鋼板的施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（YBJ216－88）p分頁標(biāo)題e
5.2 施工方案和屋面鋼板安裝手冊及相關(guān)專業(yè)資料中的施工質(zhì)量要求。

6、質(zhì)量控制措施
6.1 鋼板在搬運(yùn)時(shí)，不能拖行應(yīng)抬運(yùn)，以不使鋼板變形為準(zhǔn)，吊裝時(shí)，應(yīng)把鋼板按安裝方向放置，避免鋼板在屋面上調(diào)頭。
6.2 在屋面鋼板上行走，須穿不帶釘、不帶紋底的軟鞋，雙腳只能踩在鋼板的凹槽部分，切勿踩踏板肋和在天溝板上行走及站立。
6.3 現(xiàn)場切割鋼板，盡量在地面進(jìn)行，不得在靠進(jìn)其他鋼板的地方切割；若須在屋面進(jìn)行時(shí)，不能在其它鋼板上進(jìn)行此項(xiàng)作業(yè)。切割時(shí)，鋼板正面朝下，切割后鋼板上的殘余鐵屑一定要清掃干凈，否則易導(dǎo)致鋼板的早期銹蝕。
6.4 鋼板在屋面的鋪設(shè)要注意當(dāng)?shù)氐某Ｄ觑L(fēng)向，板肋搭接方向需與常年風(fēng)向相背。
6.5 在屋脊處及圖紙上有標(biāo)注處，需將鋼板上彎約45度形成檔水板，在天溝及下端處下彎約15度，形成滴水線。
6.6 鎖縫后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求決定鎖縫邊是否注膠密封。
6.7 每安裝5－6塊鋼板，即需檢查兩端的平整度，如有誤差，及時(shí)調(diào)整。
6.8 嚴(yán)格明確各崗位質(zhì)量、安全責(zé)任制；安裝前進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，上崗人員須經(jīng)考核合格，方可上崗，質(zhì)量、安全責(zé)任到人。
6.9 堅(jiān)持上崗自檢、互檢和專職質(zhì)量檢查制度，確保高速優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定完成安裝任務(wù)，
6.10 開展QC活動，由技術(shù)人員和工人結(jié)合組成QC小組，用科學(xué)管理方法來達(dá)到施工質(zhì)量。

7、施工組織及安全措施
7.1 工種人數(shù)
安裝作業(yè)以高空作業(yè)人員為主體，再結(jié)合其它工種，設(shè)安裝作業(yè)總指揮一人。下設(shè)屋面安裝作業(yè)兩個(gè)分組長，地面作業(yè)和起重機(jī)分指揮共四人。各作業(yè)分組長與分指揮負(fù)責(zé)一個(gè)作業(yè)組，承擔(dān)分管崗位的作業(yè)。安裝作業(yè)時(shí)，約需工種和人數(shù)為：起重工20人，電焊工2人；板材加工成型及鎖邊時(shí)，12人為一組，進(jìn)行板材加工或鎖邊。
7.2 勞動組織與崗位職責(zé)（見表2）

序號	崗位	主要職責(zé)	人數(shù)
1	總指揮	行使全面指揮權(quán)	1
2	安裝責(zé)任工程師	技術(shù)總指揮	1
3	質(zhì)量責(zé)任工程師	質(zhì)量總監(jiān)督	1
4	安裝責(zé)任工程師	安全總監(jiān)督	1
5	計(jì)劃調(diào)度負(fù)責(zé)人	具體負(fù)責(zé)現(xiàn)場的協(xié)調(diào)工作	1
6	安裝作業(yè)指揮	具體指揮屋面鋼板安裝工作	2
7	地面與起重機(jī)指揮	具體指揮地面運(yùn)輸與起重機(jī)正確作業(yè)	1
8	安裝作業(yè)	正確安裝屋面鋼板	20
9	板材加工及鎖邊	確保成型彩鋼板的供應(yīng)	12
10	技術(shù)負(fù)責(zé)人	負(fù)責(zé)施工方案實(shí)施及安裝過程詳細(xì)記錄	2
11	安全工程師	確保施工安全	2

p分頁標(biāo)題e 表2
7.3 安全施工
工程施工過程中，存在的主要安全隱患如下，應(yīng)對以下問題進(jìn)行預(yù)防并提供相應(yīng)的安全措施，確保整體施工的安全。
（1）高空作業(yè)：本工程工作內(nèi)容以高空作業(yè)為主，作業(yè)人員應(yīng)遵循以下條例：
1從事高處作業(yè)的人員必須持證上崗，并認(rèn)真遵守安全施工規(guī)定，衣著要靈活，禁止穿硬底和帶釘易滑的鞋；
2作業(yè)人員佩戴安全帶；
3作業(yè)面下方設(shè)置安全網(wǎng)；
4高處作業(yè)物料要堆放平穩(wěn)，不可放置在臨邊和洞口附進(jìn)、凡有墜落可能的，要及時(shí)撤出或固定以防高空墜物傷人。
（2）施工用電：
1總配電箱應(yīng)設(shè)在近電源處，分配電箱應(yīng)裝在近用電設(shè)備或用電區(qū)內(nèi)。
2配電箱采用鐵板制作。
3配電箱內(nèi)應(yīng)分別設(shè)置工作零線接線端子板和保護(hù)零線端子板。
4金屬箱體和金屬底座及外殼，必須保護(hù)接零。配電箱必須有防雨和防潮措施。配電箱內(nèi)必須有二級漏電保護(hù)器，每臺用電設(shè)備應(yīng)有各自專用的開關(guān)箱，必須實(shí)行“一機(jī)、一閘、一漏、一箱”，設(shè)備與照明分閘，所有配電箱均設(shè)門、鎖，有專人負(fù)責(zé)保管，實(shí)行經(jīng)常檢查、檢修制度。
（3）機(jī)械操作
1機(jī)械設(shè)備定機(jī)定人操作保養(yǎng)，操作證件齊全。
2機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部分及現(xiàn)場用電要求：
a、各種機(jī)具、電動機(jī)械的轉(zhuǎn)動和危險(xiǎn)部位必須裝置防護(hù)裝置。
b、電器設(shè)備和線路絕緣必須良好，有防雨防潮設(shè)施。
c、電箱有門、色標(biāo)和編號，符合安裝高度，高壓漏電保護(hù)器及接零接地齊全，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。
d、安裝電器設(shè)備時(shí)，必須對開關(guān)、線路、接地裝置等加以檢查，務(wù)必完整無損，絕緣良好。

8、工法總結(jié)
8.1 技術(shù)先進(jìn)
（1）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現(xiàn)象。
（2）采用自固螺栓固定，簡化操作，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度。無需搭設(shè)腳手架固定螺母，提高了操作的安全性。
（3）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。
8.2 經(jīng)濟(jì)效益良好
首先，整個(gè)建筑無須梁和條，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。另運(yùn)用本工法施工可以大幅度縮短工期，每日施工面積可達(dá)1000m，大大節(jié)約了施工的機(jī)械臺班與人工費(fèi)用。
8.3 社會效應(yīng)顯著
現(xiàn)代化大型工程的工期與經(jīng)濟(jì)效益緊緊相連，由于我們采用了該工法，使工程施工提前完成，為建設(shè)單位提前投入使用創(chuàng)造了良好的條件，社會效應(yīng)顯著。