上海浦东足球场金属屋面施工工艺研究

王 群 杨 清 伍彩单

1.上海久事体育产业发展（集团）有限公司 上海 200082；

2.上海市机械施工集团有限公司 上海 200072

上海浦东足球场位于上海市浦东新区金桥镇金滇路以东、锦绣东路规划绿地以南、规划金湘路以西、规划金葵路以北地块，总建筑面积139 304 m2，是1座满足国际足联A级比赛要求的专业足球场。屋盖主钢结构为张弦结构，钢结构上下表面分别为屋面围护系统及膜结构系统，最高点标高38.550 m；白色金属表皮和弯曲的屋面造型，共同刻画出扁平而紧凑的几何轮廓，打造出上海新地标“白瓷碗”的整体效果。屋顶靠近足球场内场部分为聚碳酸酯波形阳光板采光带，阳光可透射进球场内部，满足草皮的日照需求。

上海浦东足球场屋面部分按围护体系划分，主要有聚碳酸酯阳光板采光带、铝蜂窝板双层金属屋面构造系统、铝复合板内外檐口系统、天沟排水系统、防雷体系、防坠落措施等[1-2]。

本文主要以屋面围护系统的构造做法及类型为基础，重点介绍屋面内圈采光带、双层金属屋面及内外檐口的构造形式以及施工工艺（图1、图2）。

图1 屋盖上表面实景

图2 屋盖下表面实景

1 屋面工程概况

上海浦东足球场屋盖分为上下面层2个部分：屋盖上表面主要由聚碳酸酯阳光板采光带、铝蜂窝板双层金属屋面系统（阶梯区）、铝蜂窝板双层屋面系统（曲面区）、中天沟及外天沟系统组成；屋盖下表面主要由铝复合板内外檐口系统、膜结构及环向装饰带组成。

具体结构如图3、图4所示。

图3 屋盖剖面示意（1/4区域）

图4 屋面系统分类示意

2 金属屋面构造体系

2.1 聚碳酸酯波形阳光板系统

上海浦东足球场屋顶靠近足球场内场部分为宽度约6.5 m的采光带，采用3 mm厚聚碳酸酯透明波形阳光板作为防水层，波高96 mm，波峰间距322 mm，分直板和异形拼接板2种板型，如图5所示。异形拼接板之间采用型材及防水条搭接固定。

图5 直板及异形拼接聚碳酸酯板

2.2 铝蜂窝板双层金属屋面

铝蜂窝板双层屋面系统主要分布于屋盖上表面，覆盖屋盖上表面的大部分区域。铝蜂窝板总厚度为25 mm，面板及背板均为1 mm厚，中间为铝蜂窝芯层。铝蜂窝板安装区域上部分为阶梯式双层屋面系统（图6），台阶处内凹槽为灯光亮化工程；下部分为曲面双层屋面系统（图7）。

图6 铝蜂窝板双层屋面构造层（阶梯区）

图7 铝蜂窝板双层屋面构造层（曲面区）

此区域内的铝蜂窝板分格形式分环向（中部区域）和纵向（檐口区上表面区域）2种方式，环向布置铝蜂窝板与纵向布置铝蜂窝板之间为中天沟，纵向布置铝蜂窝板外侧为外圈天沟（图8）。

图8 天沟骨架及屋面檩条模型

2.3 檐口系统

檐口系统按分布位置区分主要包括内场檐口及外悬挑檐口2个部分。内场铝复合板檐口（图9）位于双层金属屋面与阳光板交界处下方、与膜吊顶面衔接的竖向封修区域；外悬挑檐口（图10）位于摇摆柱外侧，包括外圈天沟的外侧包边、檐口外立面及铝复合板吊顶。

图9 内场檐口骨架及模型效果图

图10 外悬挑檐口骨架及模型效果图

内外檐口面层装饰板为总厚度6 mm的铝复合板，正面为厚0.5 mm氟碳辊涂白色幻彩铝面板，背面为厚0.5 mm防腐处理铝背板，中间为矿物芯层；支撑体系为钢骨架，材质为Q235B，表面热浸镀锌处理。

3 施工工艺

3.1 施工难点

上海浦东足球场屋盖主钢结构为张弦结构，与常规钢桁架或网架体系不同的是，张弦结构对其上部屋面荷载、吊挂荷载、温度应力等较为敏感。屋面系统安装时需考虑因金属屋面等围护体系自重及施工焊接对屋盖主钢结构的影响。屋面围护体系的施工主要从3个方面解决上述问题。

1）构造连接节点的设置应充分考虑屋盖钢结构的变形量，通过竖向长圆孔及二次转接构造解决主钢结构变形问题。

2）屋面围护体系与主钢结构连接部位设置钢支座，钢支座与主钢结构的径向梁、环梁等一起加工、焊接，再进行整体吊装作业。

3）屋面施工时采用对称施工法，分区对称安装（图11），平衡施工过程中持续施加的屋面荷载，减小屋面荷载对主钢结构的不利影响。

图11 分区对称施工流程

根据屋面各系统间的衔接做法和防水做法要求，各分区中的系统衔接工序大致如下：双层金属屋面区域檩条等支撑构件→内外圈檐口→天沟系统→金属屋面直立锁边屋面板及其以下构造材料→内圈采光带→装饰板及其支撑型材→装饰板收边收口。

3.2 铝蜂窝板双层金属屋面施工工艺

铝蜂窝板双层金属屋面构造材料组成相对复杂，主要材料包括檩条及檩托、压型钢板、吸声棉、直立锁边铝镁锰屋面板、装饰板型材骨架及连接件、铝蜂窝板等。

除与主体钢结构一同加工的槽钢外，主体钢结构完成面以上金属屋面系统的施工工序依次为：主檩条→下层次檩条→上层次檩条→压型钢板→隔声棉→固定支座→铝镁锰合金屋面板→型材转接件→蜂窝铝复合板。屋面材料主要利用汽车吊和履带吊进行垂直运输，直立锁边屋面板在场内地面现场压型后，用履带吊运输至屋面安装区域，其余材料均在工厂加工。

屋面主次檩条施工安装（图12）主要难点在于次檩条檩托、底板连接板角度随屋面坡度趋势不断变化，双向均有角度，屋面次檩条檩托长短不一。次檩条为双层檩条支撑体系，分为下层底板檩条和上层屋面板檩条，上下层次檩条共11 914根，檩托23 828个，安装体量大。为保证次檩条安装精度、满足工期要求，施工前对调差构件进行差异化设计，对檩条规格进行了尺寸归并，同时综合考虑主体钢结构变形理论数据及施工误差对螺栓孔长度进行调整，安装所需材料均依据材料进场计划分批次加工进场。

图12 双层金属屋面主次檩条与主钢结构连接节点

屋面中天沟骨架于天沟两侧屋面檩条安装后进行，外圈天沟骨架于外悬挑檐口骨架安装后进行，天沟骨架拼装在地面进行，以4.5～6.0 m为1个单元，拼装完成后吊装至屋面实际位置，然后铺设不锈钢天沟板。

屋面檩条、天沟、压型钢板、吸声棉、直立锁边板、装饰板型材骨架、铝蜂窝板等材料的安装均为分区流水作业。屋面下层次檩条、上层次檩托安装完成后，压型钢板及吸声棉先于上层檩条铺设；上层次檩条安装完成后进行屋面板固定支座的定位与安装，之后铺设直立锁边屋面板。屋面板与装饰板铝合金型材骨架之间的肋顶夹根据设计要求进行安装，严格控制安装部位及安装间距，以确保屋面系统的抗风揭性能。

屋面转角区装饰板型材骨架根据设计要求进行弯弧处理，安装时，龙骨中心线与装饰板弧边保持平行关系，装饰板尺寸以及弯弧曲率根据BIM模型及插件分析数据进行加工。

3.3 屋面内圈采光带施工工艺

屋面内圈采光带以聚碳酸酯波形阳光板为主要防水、采光材料。阳光板采用不锈钢自攻钉固定，自攻钉穿过U形不锈钢预钻孔压板及EPDM防水垫片，将阳光板固定于支座上。

波形阳光板下方支座分固定支座和滑动支座2种类型，阳光板最上端为固定支座，其余点位为滑动支座，在控制阳光板伸缩方向的同时满足阳光板热胀冷缩变形需求（图13）。

图13 聚碳酸酯波形阳光板零配件

由于单个连接节点处零配件数量较多，施工时需预先将阳光板底部钢支座与滑动组件组装为支座模块，再将支座模块安装固定于阳光板支座定位点上。支座模块安装完成后铺设聚碳酸酯波形阳光板，采用不锈钢自攻钉及不锈钢压块、EPDM防水垫片将阳光板固定于支座模块上，最后在自攻钉四周打好耐候密封胶。阳光板支座采用滑动模块的安装方式，可有效避免阳光板热胀冷缩时与自攻钉相互拉伸导致的扩孔问题。

3.4 铝复合板檐口施工工艺

3.4.1 内场檐口

内场檐口主要由钢骨架、幻彩铝复合板组成，其顶部与金属屋面板交界，底部与膜结构交界。由于内场檐口装饰完成面到主钢结构环梁的距离为变值，导致骨架构件尺寸长短不一，单榀支撑架大小不一，安装定位也较为复杂（图14）。

图14 内场檐口单榀支撑架类型

为解决上述问题，内场檐口骨架及部分装饰板施工安装时采用单元式施工工艺，在场芯地面将单榀支撑架、环向骨架及部分装饰板组装成46个（6～9） m×1.5 m×0.6 m、质量250～350 kg的吊装单元，吊装单元组合就位后，进行装饰板补空安装（图15）。

图15 内场檐口吊装单元

3.4.2 外悬挑檐口

外悬挑檐口骨架同样采取单元式施工工艺。吊装单元分A、B两种单元形式（图16），在地面设置拼装胎架，同步测量控制拼装精度。

图16 外悬挑檐口吊装单元

铝复合板的加工工艺要求较高，板块折边前需进行刨槽处理，折边之后还需要对折边进行加固，并设置加强筋，加工工序多、刨槽精度要求高、加固材料类型多、加工周期较长，施工前需充分考虑其周期对施工进度的影响。受多因素影响，铝复合板平整度控制难度较大，板块不宜过宽过长。如特别需要，需在折边内侧设置绕板边一周的通长铝合金副框，配合加强筋组成一体化板块。

因吊装位置空间有限（檐口底面与幕墙顶面之间空间高度仅1.6～1.8 m），骨架单元吊装时，采用汽车吊提升、配合卷扬机及手拉葫芦安装就位的吊装方法，多区域同步施工。骨架单元板块吊至实际檐口高度后，采用卷扬机将单元骨架向场芯方向拉至安装面，然后用吊带将骨架单元临时固定于主钢结构钢梁上，吊机脱钩后再用手拉葫芦将骨架提升至单元连接定位点，骨架单元安装完成后在场外采用登高车进行铝复合板的安装（图17）。

图17 檐口装饰板安装

4 结语

1）对于主钢结构为张弦结构、对屋面荷载较为敏感的屋盖体系，屋面施工时采用分区对称施工工法，可有效降低屋面荷载对主钢结构变形的影响。

2）屋面系统的施工均为高空作业，施工安全要求较高，施工前对屋面各系统进行分解与整合，尽可能地采用单元式施工工法进行吊装，可有效降低施工操作风险，提高施工工效，节约工期，降低措施费用，提高经济效益。