异型蜂窝铝板屋面施工技术应用分析——以吴城国际候鸟保护中心为例

张伟

（中铁建工集团北方工程有限公司，天津 300451）

0 引言

在建筑外幕墙、屋面装饰工程中，金属材料越来越多的成为首选产品。金属铝板先天具有色泽丰富、持久、外观形状多样化等优点，在建筑领域应用广泛，。蜂窝材料由于结构特性受力比较均匀合理，因此具有比较高的强度和模量，同时根据不同的工况选择不同的面板和芯材，从而可以更好满足各种条件下的使用要求，本文主要围绕异型蜂窝铝板屋面施工技术展开分析。

1 蜂窝铝板概述

蜂窝铝板由面板、底板及中间夹着一层厚而轻的铝蜂窝芯构成，面板和夹芯之间通过粘接剂胶结成一个整体的刚性结构[1]。上面板和下底板一般采用3003合金或者5052合金铝板，还可与防火板、石材、陶瓷再次粘贴复合，面板表面处理可用氟碳、滚涂、热转印、拉丝、氧化，面板复合后厚度在0.4~2.0mm，边框材料为6063-T4铝型材或不锈钢。铝蜂窝芯材多为3003和5052两种合金，因5052合金加工成本偏高，所以目前市场上多为3003合金。蜂窝芯错箱厚度为0.02~0.08mm，错蜂窝边长型号有5mm、6mm、8mm、10mm、12mm等。蜂窝芯按形状可分为正方形、菱形、圆形、正六边形等，对比各种形状结构与性能，正六边形结构生产制造简单、材料使用少、结构效率高，性能方面更加耐压、耐拉，是目前应用最广泛的类型，蜂窝板整体厚度为15~25mm[2-3]。

蜂窝铝板常用于建筑幕墙、包柱、挑檐、屋面和户外吊顶等，其源于航空航天材料用于民用产品技术的高端产品，保证了产品的防潮、防火、不变形，确保了产品的使用寿命。板面经久耐用、板体坚固抗重击，采用高耐磨涂料制造的专用投影书写膜或面板，抗划痕、高亮度、高清晰、易清洁。

2 吴城国际候鸟保护中心异型蜂窝铝板屋面设计情况

2.1 工程概况

吴城国际候鸟保护中心项目建筑周长为489m，建筑形态近似等腰三角形，底边长度180m左右，两侧腰长150m。建筑高度为18.900m，地下局部一层，含停车库和设备用房，地上两层，内部空间由会议区、展览区两大功能板块组成。结构使用年限为50年，建筑防火类别为多层重要公共建筑，耐火等级为二级。

2.2 屋面设计

金属屋面工程位于主出入口门厅上部，顶部坡屋面坡度小于45度，屋脊高度为18.69m。属于轻质屋面，设计使用年限25年，抗震设防烈度6度，防水等级Ⅰ级，耐火等级二级。屋面设计使用蜂窝铝板，可有效解决大跨度异型造型屋盖的重量、隔热、隔音、防水难题。本工程屋面蜂窝铝板通过错层收坡、同层连接等安装方式，形成了阶梯型立体造型效果屋面，如图1和图2所示。

图2 蜂窝铝板屋面

屋面蜂窝铝板：主龙骨采用160×80×5镀锌钢方管，次龙骨采用120×60×4、100×50×4镀锌钢方管，钢龙骨表面热浸镀锌处理，材质均为Q235B；蜂窝板通过间距不大于300mm的铝合金角铝固定在横竖龙骨上。

2.3 材料基本情况

本工程屋面采用金属面夹芯板屋面系统，面板材料为蜂窝铝板，颜色灰白色。

面材：压型蜂窝铝板的厚度应通过计算确定，外层板公称厚度不应小于1mm，内层板公称厚度不应小于0.8mm，矮立边卷边、平扣金属板公称厚度不应小于1mm；表面处理：氟碳喷涂。

3 异型蜂窝铝板屋面施工技术应用要点

3.1 工艺流程

放线→固定钢骨架的连接件施工→钢龙骨施工→龙骨架的检查→蜂窝铝板的安装

3.2 施工要点

3.2.1 施工准备

整体异型造型蜂窝铝板屋面需先行根据建筑设计意图经幕墙单位深化设计，建模出屋面整体效果模型图，在建模阶段，相关设计人员会给出整体屋面的受力点及所有内部龙骨的大小及分布，施工前现场技术人员需根据模型分析提前统计好所需的前期骨架材料。

3.2.2 放线

测量工作是异型造型屋面施工的重点，本工程在屋面主体结构板施工过程中需提前将异型屋面蜂窝铝板的所有受力连接件圆钢管位置进行测量定位，并提前预埋至屋面结构板内。待屋面保温防水工作完成后，即根据幕墙深化图纸，把每一水平、垂直、弧度控制线进行放线，整体将钢骨架的分布用经纬仪投射出来。

由于是放坡式人字型斜屋面，最大高差近4m，且斜屋面给架仪器也增加了难度，在整个放线过程中，需进行多次的转点放线，需对所放的线进行多次检查和复合。

3.2.3 骨架连接件的施工

钢骨架连接件的施工是所有龙骨施工的第一步，也是所有屋面标高控制的主要手段。连接件采用Ø89的镀锌圆管，通过大管套小管上下伸缩的方式对标高进行调节，并垂直焊接于预埋受力点支座。保证连接件的位置正确，是所有平面骨架施工的前提，此项工作需反复校核，组织验收，验收合格后再进行下一步施工。

3.2.4 钢龙骨施工

蜂窝铝板区域沿着屋面坡面方向的主梁龙骨采用160×80的方管，垂直与主梁方向的横梁采用120×60方管（4m以下采用100×50方管）满焊于主梁龙骨，每根钢龙骨的位置、间距应结合蜂窝铝板板材排版下单的规格尺寸图纸规划、设计、施工，此阶段需注意不同板面标高的控制，由于屋面造型不规则，造成次龙骨每一根长度不一，角度也都不一样。下料时采用画线角磨机方式进行下料，每一根钢架施工时均需控制好水平标高点，保证每一段整体钢架面的顺平，钢架施工完成后焊缝必须进行防腐处理，钢龙骨如图3和图4所示。

图3 龙骨施工

图4 整体龙骨航拍

3.2.5龙骨架的检查

骨架的安装质量决定蜂窝铝板的安装质量，故安装完骨架后应对中心线、分隔线、表面标高等影响蜂窝板安装因素做全面检查，本工程的大面羽型蜂窝铝板必须用经纬仪对横竖杆件进行贯通测量，以保证板的安装精度。

3.2.6 蜂窝铝板的安装

屋面蜂窝铝板安装顺序，以南立面低标高处为起点，先从沿坡面从下至上分层安装，安装至最高点后，再沿北面顺坡面从上至下分层安装。①安装时要认真核对图纸板块编号与成品板编号是否正确，先进行小范围试装，试装完成验收合格后再进行大面积安装。②蜂窝铝板均通过专用角码使用自攻螺丝固定在钢龙骨上，固定时每块板的固定角码应错点固定。③本工程蜂窝板采用开放式14mm明缝，自攻螺丝固定点全部在缝隙内，缝隙后期不做处理，板与板之间缝隙应均匀一致，安装完成后板面保护膜可暂不撕除，待验收前一次性整体清理。蜂窝铝板安装节点如图5和图6所示。

图5 蜂窝铝板安装节点（一）

图6 蜂窝铝板安装节点（二）

3.3 质量控制要点

（1）压型蜂窝铝板安装的主控项目：压型蜂窝铝板、泛水板和屋脊盖沿等固定可靠、牢固，防腐涂层和密封材料敷设完好，连接件数量、间距应符合设计要求和国家现行钢结构及屋面施工规范有关标准规定。

（2）压型蜂窝铝板应在支承构件上可靠搭接，搭接长度应符合设计要求，且不应小于表1。

表1 压型蜂窝铝板搭接长度要求 单位：mm

（3）压型蜂窝铝板屋面应安装平整、顺直，固定方法正确；板面面不应有施工残留物的污物，排水坡度符合设计要求。

（4）压型蜂窝铝板屋面的檐口线下端应呈直线，泛水段应顺直，无起伏现象。

（5）压型蜂窝铝板屋面面板安装的允许偏差应符合表2。

表2 压型蜂窝铝板屋面面板安装允许偏差 单位：mm

4 结语

综上所述，蜂窝夹芯复合材料结构质量较轻，压缩吸能效果好，同时具有很高的比刚度、比强度值，在极小重量增加的情况下，可以有效地提高抗弯刚度，增强承受弯矩和压力能力，是—种较理想的工业轻量化材料。随着近几年生产工艺的快速发展和逐渐成熟，生产成本大幅下降，从而带动蜂窝夹芯材料由军事、航空等领域转向民用、商业领域，如蜂窝铝板在建筑幕墙、屋面工程中应用越来越多。吴城国际候鸟保护中心项目采用了异型蜂窝铝板屋面，通过有序组织实施屋面系统工程施工，节点构造细部做法精湛，防雨抗风性能良好，外观观感效果颇佳，达到设计最初的构思与意境，取得良好的视觉效果与综合效益。