本文以开敞式金属屋面工程为例，结合该工程特点，从屋面深化设计、施工方面论述开敞式金属屋面外装饰板应用的工艺及技术，取得了良好的社会及经济效益，为我国开敞式复合金属屋面施工提供了借鉴。

    1.工程概述

    体育场效果图

    1.1工程概况

    本工程位于湿地公园中的核心区域，其建筑面积约89112m2（地上64175m2，地下24937m2），屋顶为网壳结构。钢屋盖外形如同百合花，平面采用“内椭圆外圆”的布置形式。屋盖钢结构采用双层开口网壳结构体系，由高低两个屋面叠合而成。高低屋面均由光滑弧线旋转一周形成曲面，中央开口呈椭圆形，周边通过边界线切割，形成六个入口部分。

    金属屋面采用开敞式复合屋面，造型呈双曲弧形，面层由弧型屋面蜂窝板、穿孔铝单板和弧形铝镁锰金属面板组成，局部为聚碳酸酯多层中空带肋阳光板屋面。屋面标高23以下为3.0mm厚穿孔铝板，弧形屋面最高标高为51.845m。弧形屋面展开面积约46913m2，内外檐口展开面积为13361.38m2，进口处铝板百叶展开面积约为2.6m2。

    1.2屋面构造系统介绍

    本次工程金属屋面为开敞式复合金属屋面，其采用1.0mm厚AA3004铝镁锰合金直立锁边板，板型为N65扇形板，装饰板采用蜂窝铝板及穿孔铝板。

    铝镁锰复合金属屋面系统构造从上往下依次为：

    a.16mm银灰色蜂窝铝板；

    b.装饰层铝骨架；

    c.1.0mm厚AA3004铝镁锰合金直立锁边板；

    d.热反射型防水膜；

    e.100mm厚、32kg/m3的玻璃纤维棉；

    f.0.3mm厚隔汽膜（不透水）；

    g.钢丝网；

    h.50mm厚12kg/m3的玻璃纤维棉（下铺无纺布）；

    i.0.6mm厚镀锌穿孔彩钢板；

    j.C型钢次檩条；

    k.主檩条薄壁矩形钢管。

    屋面系统构造图

    2.外装饰板深化设计BIM模型的搭建

    本工程建筑外观要求苛刻，在直立缝屋面防水板外面设计了一层建筑装饰板。装饰板采用不同的分格划分、板块大小，最终形成的板块会存在平板、单曲板和双曲板。其中双曲板的加工难度及成本最高，其次是单曲板，最经济做法是平板。板块的分格，利用建筑软件强大的分析能力，判定板块四边及对角线的弦高，以判定采用哪种板进行拟合安装。在不同分格方向及尺寸的组合下进行统计，通过这种方式找出最优化的方案，从而提高项目的经济性。

    BIM信息化模型

    2.1运用BIM技术进行深化设计保证建筑造型的准确性

    金属屋面采用BIM建模技术来实现与钢结构等其他专业的数据信息匹配，同时完成金属屋面系统工程的模型深化设计。金属屋面系统的仿真模拟，是为了实现屋面节点的合理性，保障金属屋面工程的防水、受力、美观等性能，以模型的数据信息化为依据，实现材料的理论下料、加工，实现构件的标识化、数据化管理，保证运输、安装精度、造型的准确性。

    2.2运用BIM技术进行构件加工确保构件的加工精度、缩短加工周期

    通过BIM信息化模型，输出每个构件的数据信息，其构件数据信息完全依据仿真安装模型，并经过理论碰撞检查，以及现场主体结构数据与理论模型碰撞检查获得，其精确度完全符合现场的施工条件要求。通过配套三维下料软件，直接将信息化模型中的构件数据进行输出，转化成材料加工厂家所需要的加工单，保证其加工数据与模型数据一致，大大提高工厂的构件加工精度；

    经过这一系列的数据参数化技术的应用，打破以往现场测量尺寸，然后绘制加工图进行加工的工序，在现场还未完成上道工序时，就进行板件的加工，大大缩短材料加工周期。

    装饰板单、双曲板块信息化

    2.3运用BIM技术在施工现场施工放样及指导，确保设计造型与施工一致

    通过BIM信息化模型，输出建筑造型控制所需要的三维空间坐标点；将三维空间坐标点数据转化为与施工现场相同坐标系的三维坐标数据；现场测量工程师通过转化过的数据进行现场的造型控制以及施工坐标放样管理。

    坐标信息化模型

    3.外装饰板的安装

    3.1装饰蜂窝铝板安装

    蜂窝铝板是一种新型装饰材料，具有质轻、强度高、耐候性好、加工灵活、安装便捷的特点。蜂窝铝板可根据建筑外形加工成各种弧形、反弧形、圆弧拐角、双曲面等，使建筑更精美。

    装饰层弯弧蜂窝铝板

    本工程屋顶装饰采用蜂窝铝板装饰系统。

    装饰系统面层采用16㎜银灰色蜂窝铝板，面铝1mm，底铝0.8mm，铝板基材AA3003系列，表面氟碳喷涂三涂。

    铝方管骨架，利用铝合金连接件固定于直立锁边板的板肋，表面阳极氧化。

    面层与龙骨采用铝角码，不锈钢自攻钉连接。蜂窝铝板间泡沫棒嵌缝，中性硅酮密封胶密封。

    施工顺序：

    原始测量数据复核→投放主轴线测量控制点→加密轴线，划分施工区域→屋面板安装弧度及标高复测→铝合金转接件放线→连接件端面坐标测量→高差调节→安装龙骨→首块板安装→复核数据、调整误差→固定→安装后续板材→区域内安装误差测量→调整→清洗。

    蜂窝板安装实景图

    3.2装饰铝单板系统安装

    本工程穿孔铝单板主要位于屋面标高23m以下侧墙，与上部蜂窝铝板连成一体，形成一个统一的立面效果，面积大约有10493.64m2。其采用3.0mm厚穿孔铝单板，A3003，内外表面PVDF涂层，穿孔率10%-45%。

    穿孔铝单板上部与蜂窝铝板相接，下部一直延至地面。

    穿孔铝板安装按板块分配图上板号安置就位，明缝部位安装角码组装好，相邻两块板角码错开，然后用不锈钢螺栓装配，固定在主副龙骨上，调整横竖缝间隙符合要求后固定。

    穿孔铝单板安装实景图

    4.结束语

    随着金属围护屋面加工技术及安装水平的成熟，开敞式复合金属屋面系统以其良好的造型及降噪、保温、隔声等性能，越来越多的应用于体育场等建筑的金属屋面围护系统中。本工程采用先进的技术、合理的施工措施，实现了开敞式复合金属屋面装饰板的完美应用，为我国开敞式复合金属屋面的实施积累了更多宝贵的设计、施工、管理经验。

    参考文献

    [1]《采光顶与金属屋面技术规程》（JGJ255-2012），北京：中国建筑工业出版社，2012.

    [2]中华人民共和国国家标准，屋面技术规范GB50345-2012.北京：中国建筑工业出版社，2012.

    （作者单位：凌强上海精锐金属建筑系统有限公司；孙菁丽.华侨大学基建处）

    来源：《中国建筑金属结构》

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