【技术档案】深圳机场航站楼金属屋面工程的设计与施工管理
日期:2021-08-02



以建设项目管理者的视角探讨金属屋面工程的设计与施工管理



金属屋面系统的应用


金属屋面系统具有结构安全可靠、整体防水性能优越、适应变形能力强、安装便捷高效、经济适用等特点,自上世纪九十年代开始,已广泛应用于机场航站楼、高铁站及各类场馆等大型公共建筑。


按照金属屋面的构造形式不同,分为简易金属屋面系统及直立锁边金属屋面系统。


简易金属屋面系统有穿透式和咬合式两种类型;


直立锁边金属屋面系统主要分为镀铝锌直立锁边板系统、加强型立边双咬合直立锁边板系统、连续焊接不锈钢板系统、铝镁锰合金直立锁边板系统。


现代大型公共建筑更多采用的是铝镁锰合金直立锁边金属屋面系统

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铝镁锰合金直立锁边金属屋面系统安装工艺流程为:


首先在建筑主体钢结构上安装屋面檩托和主次檩条,铺设底板、隔汽膜、保温棉及防水卷材,


将铝合金T型固定支座固定在屋面结构檩条上,再将屋面铝镁锰合金防水板扣在铝合金T型固定支座上,


最后用电动锁边机将屋面铝镁锰合金防水板的搭接扣边咬合在一起形成完整的铝镁锰合金直立锁边金属屋面系统,并与屋面的天沟、伸缩缝、天窗、检修口、防坠落等系统相结合,


从而实现金属屋面系统抗风及防水基本性能,以及采光、排水、节能、防雷、消防、维护等功能。



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金属屋面被掀揭后的思考


深圳机场在1997年建设的A号航站楼屋面采用的就是穿透式简易金属屋面系统,是国内最先将金属屋面系统应用于机场航站楼的建设项目。


因当时对金属屋面系统技术认知不够,既无国内同类工程案例可借鉴,也无相应规范和标准指导;


加之深圳机场地处珠江口,属广东沿海台风易发多发地区,项目竣工投运后屋面被一场台风掀揭,重新更换成铝镁锰合金直立锁边金属屋面系统后一直沿用至今。


深圳宝安国际机场是深圳国际化城市重要的交通枢纽,金属屋面工程在航站楼建设项目中历来都是重中之重的工程,如何确保航站楼屋面安全、不漏是深圳机场建设必须重点考虑的问题。


近年来,南方沿海的台风不断加剧,对建筑物的破坏也越来越大,使得金属屋面系统的应用在设计与施工方面亟待优化提升。


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金属屋面系统

抗风防水性能的优化提升


经对南方沿海地区遭遇超强台风袭击破坏的公共建筑金属屋面系统进行分析和研究,阻止台风不可能,且导致金属屋面被风揭的成因也不能完全归咎于台风。


但根据本地区建筑金属屋面系统设计基本参数,通过严谨的深化设计、科学有效的检验检测、施工质量的严格控制;


将金属屋面系统的设计、施工、材料选用有机地结合起来,切实有效的提高金属屋面系统抗风、防水性能,抵御台风是完全可以实现的。



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01


改变以往金属屋面系统结构构件采用薄壁钢材以自攻钉多层次受力转换连接方式,直接用型钢和螺栓实现简单可靠的机械连接,不仅有利于施工,而且在结构受力上也得到有力的保障; 


02


将T型固定支座(以下简称为T码)与型钢檩条之间通常采用的自攻钉连接固定方式替换成螺栓(或钢拉铆钉)连接,可以彻底解决自攻钉质量不可控、不可靠的问题,确保T码与型钢檩条之间均能实现有效连接;


03


通过采用铸钢卡码将T码与型钢檩条进行锚固的方式,使T码与型钢檩条的连接随时可调,活动性好、易定位调节,可以解决T码在现场定位开孔困难的问题,既方便了施工操作,又可确保T码与型钢檩条之间均能实现可靠连接;


04


较长的金属屋面板宜使用带转动的T码,通过T码自身的定向摆动诱导金属屋面板沿纵向释放温度应力,可避免金属屋面板与T码顶部的梅花头长期摩擦导致破损漏水的风险;


05


将最常用的梅花头T码改为带热铸尼龙面层的方头T码,方头T码上的尼龙面层可避免屋面板和T码同金属材料在长期受温度应力影响下、纵向伸缩时产生硬摩擦,导致金属屋面板破损漏水的现象;


方头T码增加了截面刚度,抵抗变形能力大,更有利于支承金属屋面板;


方头T码和方形卡口金属屋面板的设计,使得T码与金属屋面板的咬合更为紧密、不易滑脱被风掀,也方便施工现场检查金属屋面板的锁边质量,从而达到增强金属屋面系统抗风性能的作用;


06


将纵向T码之间的TPO柔性防水卷材从上至下不间断搭接敷设,并与T码高起立面及TPO柔性防水卷材之间用胶粘牢,可以做到TPO柔性防水卷材不被固定T码的螺栓穿孔破坏,真正实现密封可靠的二次防水;


07


采用装饰板系统覆盖屋面防水板系统,即在屋面防水板的肋脊上设置抗风夹具,以防止金属屋面板与T码滑脱,


再通过可滑动调节的装饰板卡码与抗风夹具螺栓连接固定,使屋面装饰板、卡码、抗风夹具、屋面防水板、T码、型钢檩条与主体钢结构形成可靠的受力体系,以提高整体金属屋面系统的抗风性能;


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采用装饰板系统覆盖屋面防水板系统,可以解决风力作用下雨水逆流导致屋面局部渗漏的隐患,缓解裸露的金属屋面板长年受温差影响伸缩变形和腐蚀老化的问题,提高金属屋面系统的防水性能及使用年限;


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在建的深圳机场卫星厅金属屋面系统采用的就是装饰铝单板+铝镁锰合金直立锁边板系统,按照广东省《DBJ/T 15-148-2018强风易发多发地区金属屋面技术规程》进行抗风揭性能试验,


系统在抗风揭性能动态试验至-10122 Pa时试件未达到失效状态、在抗风揭性能静态试验至-11568 Pa时试件未达到失效状态,系统在极限风荷载破坏值达到-14173.7 Pa情况下依然完好无损,


检测数据均满足100年重现期基本风压值0.90KN/m2的设计要求,与之前项目金属屋面系统检测数据相比,采用优化后的深圳机场卫星厅金属屋面系统在抗风揭性能方面已得到明显提升;


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10


金属屋面系统在深化设计时还须根据不同的建筑构型需要,尤其是异形曲面的大型公共建筑金属屋面在构造节点方面必须处理好与建筑幕墙、结构伸缩缝、天窗、天沟、检修维护等系统的衔接,才可以更好实现建筑整体围护系统的抗风及防水性能。




以上为深圳机场航站楼金属屋面工程在设计与施工管理方面的实践总结,展望深圳机场T2航站楼及T1东航站区综合交通枢纽建设,坚信在与设计、材料加工、检验检测、施工单位的协同合作下,一定可以实现建筑金属屋面系统全生命周期的安全、适用、耐久。


内容出自2021α世界建筑设计与技术革新大会-《建筑之“冠”—采光顶、金属屋面技术论坛》论坛夏庆明先生演讲实录


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