1、前言
金屬薄壁拱型屋蓋是近幾年來從國外引進和發(fā)展起來的一種新型的屋蓋結構，國內目前很大跨度可達36m，它與傳統(tǒng)結構相比，有著自重輕、安裝容易、造型美觀、施工周期短、抗震性能好、造價低廉、環(huán)境污染少、免維護等綜合優(yōu)勢。“金屬拱型波紋屋蓋”作為建設部2001年科技成果推廣項目，在近年來有了長足的發(fā)展，目前施工技術已日臻成熟。作為冷彎型鋼結構的一個分支，金屬拱型波紋屋蓋結構早在十九世紀八十年代就開始為人類所用，但盡管金屬拱型波紋屋蓋結構屬于冷彎型鋼結構范疇并有著很久的應用歷史，但到目前為止世界上還沒有一部這種結構的專用技術規(guī)程，為使拱型屋蓋建設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驗。

2、工法特點
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間內輪換吊裝，因此，為加快施工進度，降低工人安裝吊桿的難度，設計出了可調節(jié)型吊桿，大大加快了吊裝進度。
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、材料及設備
3.1彩色鋼板卷材
主要材料為冷軋結構鋼板，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)境溫度適應性強，強度高，使用壽命長久。例如寶山鋼鐵股份有限公司生產的Q/BQB 440 TS280GD 2/2 RGA彩色涂層鋼帶，由于跨度不同，對應的常采用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施工時，吊車、吊桿等設備隨著工程的進度隨時在幾種跨度的施工現(xiàn)場進行調動。為此，特設計出可拆卸、可旋轉、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?shù)跹b25m以上跨度屋蓋時安裝，平時拆除。內側為1.5m長可拆卸、可旋轉的延伸臂，與主桿采用幫條焊連接，隨時可根據吊裝的需要進行角度調整，重新焊接，方便快捷，在吊裝15~25m跨屋蓋時安裝。主桿為8m長鋼管，用于吊裝15m以下跨度屋蓋。
圖1 吊桿設計圖
3.3 20t汽車起重機2臺
3.4 車載移動彩鋼板加工機一臺
3.5 鎖邊機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，必須針對施工的實際跨度進行計算，以確定加工后的彩鋼板的長度。計算依據參照表1，以27m跨度，墻厚20cm為例，計算步驟如下：
27m跨度的實際彩鋼板屋蓋跨度為：
27m－0.2m（墻厚）＋0.24m（伸入梁內）×2＝27.28m
根據表1，高跨比取0.2，拱高為27.28m×0.2＝5.456m
根據跨度與拱高算得，彩鋼板實際每跨長度為：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
方案基本內容應包括：板長計算、安裝質量控制、安全措施、作業(yè)人員協(xié)調操作具體要求等。并應通過專家認證，確定計算結果是否滿足規(guī)范、標準要求；安全措施是否全方位履蓋到吊裝每個環(huán)節(jié)等。具體參照如下標準進行：

5、施工工藝
5.1 工藝流程

圖3
5.2 預埋件、鐵托板、拉環(huán)加工
預埋件采用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 預埋件加工圖 圖6 拉環(huán)加工圖#p#分頁標題#e#
圖5 鐵托板加工圖
5.3 預埋件埋設
預埋件應在鋼筋混凝土天溝砼澆筑前埋設，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一個，用于焊接拉環(huán)。為保證以后鐵托板安裝的質量，預埋件焊接時應帶通線控制好位置與標高。
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。均通過焊接與預埋件連
接，定位詳見圖7。

圖7 預埋件、鐵托板、拉環(huán)埋設部位示意
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完成。這種結構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整的。雙向波紋徹底改變了鋼板的力學性能。第一步軋制成的槽形波紋極大地提高了鋼板的橫向剛度，是結構承載力的根本所在。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，增強結構縱向抗彎剛度，突出結構殼體受力特性。每噸彩鋼板卷材的展開長度約為100～120m，加工成梯型板后，需采用切割機切割為合適的長度。
5.6 組板、地面鎖邊
通過車載設備加工成的單塊“U”型板，需經過地面鎖邊方可用于吊裝，其原因有二，一是單塊板長細比過大，容易折斷；二是節(jié)約吊車臺班。通過鎖邊機將三塊單板加工為一塊整板，可大大節(jié)約吊裝所花的時間。每塊單板的形狀及鎖邊機工作的原理如圖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進行。其施工程序如下： 1選擇吊桿：根據工程跨度的不同，分別選用 8m、11m、14m三種吊桿； 2安裝扣件：吊裝時采用扣件將鋼絲繩固定在彩鋼板上，扣件通過螺栓進行松緊?？奂潭ǖ牟课煌ㄟ^方案制定時的計算確定。3吊裝：汽車起重機起吊時，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行固定，每單塊板使用的螺栓數(shù)目根據跨度增加而增加，很少不得少于5個。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
5.8 陽光板安裝
陽光板寬度可根據需要自行選擇，安裝在預留空位的中間部位，兩端根據實際長度，采用整板施工時留下的部分材料加工，固定的方式與整板相同。陽關板安裝節(jié)點詳見圖10。

圖10 陽光板安裝節(jié)點
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行封堵并進行防水處理，避免雨水腐蝕。洞口封堵采用粘土磚砌6cm厚墻體，內外兩面粉刷。防水采用抗拉伸性能較強的卷材防水材料，自固螺栓安裝的部位需重點處理，防止接口部位銹蝕，影響彩鋼板屋蓋的整體強度和使用壽命。
安裝留下的洞口應防水要求必須進行封堵，但是，拱型屋蓋下的風壓達0.2～0.25 KN/m，因此，為了整個屋蓋結構的安全，在天溝施工過程中應預留好減壓洞口，避免風壓的不利影響。

圖11 洞口封堵、防水處理
圖12 排風減壓口
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


5、質量標準
5.1 必須嚴格執(zhí)行有關的質量標準，包括以下兩個方面：施工圖紙的要求和壓型鋼板的施工及驗收標準（YBJ216－88）#p#分頁標題#e#
5.2 施工方案和屋面鋼板安裝手冊及相關專業(yè)資料中的施工質量要求。

6、質量控制措施
6.1 鋼板在搬運時，不能拖行應抬運，以不使鋼板變形為準，吊裝時，應把鋼板按安裝方向放置，避免鋼板在屋面上調頭。
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，盡量在地面進行，不得在靠進其他鋼板的地方切割；若須在屋面進行時，不能在其它鋼板上進行此項作業(yè)。切割時，鋼板正面朝下，切割后鋼板上的殘余鐵屑一定要清掃干凈，否則易導致鋼板的早期銹蝕。
6.4 鋼板在屋面的鋪設要注意當?shù)氐某Ｄ觑L向，板肋搭接方向需與常年風向相背。
6.5 在屋脊處及圖紙上有標注處，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，根據設計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，及時調整。
6.8 嚴格明確各崗位質量、安全責任制；安裝前進行詳細的技術交底，上崗人員須經考核合格，方可上崗，質量、安全責任到人。
6.9 堅持上崗自檢、互檢和專職質量檢查制度，確保高速優(yōu)質穩(wěn)定完成安裝任務，
6.10 開展QC活動，由技術人員和工人結合組成QC小組，用科學管理方法來達到施工質量。

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，再結合其它工種，設安裝作業(yè)總指揮一人。下設屋面安裝作業(yè)兩個分組長，地面作業(yè)和起重機分指揮共四人。各作業(yè)分組長與分指揮負責一個作業(yè)組，承擔分管崗位的作業(yè)。安裝作業(yè)時，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，12人為一組，進行板材加工或鎖邊。
7.2 勞動組織與崗位職責（見表2）

序號	崗位	主要職責	人數(shù)
1	總指揮	行使全面指揮權	1
2	安裝責任工程師	技術總指揮	1
3	質量責任工程師	質量總監(jiān)督	1
4	安裝責任工程師	安全總監(jiān)督	1
5	計劃調度負責人	具體負責現(xiàn)場的協(xié)調工作	1
6	安裝作業(yè)指揮	具體指揮屋面鋼板安裝工作	2
7	地面與起重機指揮	具體指揮地面運輸與起重機正確作業(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	12
10	技術負責人	負責施工方案實施及安裝過程詳細記錄	2
11	安全工程師	確保施工安全	2

#p#分頁標題#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，應對以下問題進行預防并提供相應的安全措施，確保整體施工的安全。
（1）高空作業(yè)：本工程工作內容以高空作業(yè)為主，作業(yè)人員應遵循以下條例：
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)面下方設置安全網；
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、凡有墜落可能的，要及時撤出或固定以防高空墜物傷人。
（2）施工用電：
1總配電箱應設在近電源處，分配電箱應裝在近用電設備或用電區(qū)內。
2配電箱采用鐵板制作。
3配電箱內應分別設置工作零線接線端子板和保護零線端子板。
4金屬箱體和金屬底座及外殼，必須保護接零。配電箱必須有防雨和防潮措施。配電箱內必須有二級漏電保護器，每臺用電設備應有各自專用的開關箱，必須實行“一機、一閘、一漏、一箱”，設備與照明分閘，所有配電箱均設門、鎖，有專人負責保管，實行經常檢查、檢修制度。
（3）機械操作
1機械設備定機定人操作保養(yǎng)，操作證件齊全。
2機械運轉部分及現(xiàn)場用電要求：
a、各種機具、電動機械的轉動和危險部位必須裝置防護裝置。
b、電器設備和線路絕緣必須良好，有防雨防潮設施。
c、電箱有門、色標和編號，符合安裝高度，高壓漏電保護器及接零接地齊全，開關箱與用電設備必須“一機、一閘、一漏“，熔絲與實際設備負荷相匹配。
d、安裝電器設備時，必須對開關、線路、接地裝置等加以檢查，務必完整無損，絕緣良好。

8、工法總結
8.1 技術先進
（1）構造合理，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度。無需搭設腳手架固定螺母，提高了操作的安全性。
（3）吊桿可拆卸，可自由調節(jié)角度，適合多種跨度拱型屋蓋同時施工。
8.2 經濟效益良好
首先，整個建筑無須梁和條，造價僅相當于輕鋼結構的三分之二，且跨度越大，造價越低。另運用本工法施工可以大幅度縮短工期，每日施工面積可達1000m，大大節(jié)約了施工的機械臺班與人工費用。
8.3 社會效應顯著
現(xiàn)代化大型工程的工期與經濟效益緊緊相連，由于我們采用了該工法，使工程施工提前完成，為建設單位提前投入使用創(chuàng)造了良好的條件，社會效應顯著。