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1、多功能直立锁边铝镁锰合金 金属屋面施工工法,前言直立锁边滑动式铝合金屋面系统是现代公共建筑中一种新型的屋面或墙面维护体系。系统是由维护结构支撑体系和维护组成。维护结构支撑体系的组成有：钢支座、檩条系统、铝合金支座。而维护的组成有：底板或打孔底板、吸音部分、防潮部分、保温隔热、隔音、二次防水、防雷接地、屋面板部分。,前言这种体系具有质量轻、强度高、耐腐蚀、又可消化温度变化带来的屋面变形的明显特点和巨大优势。与传统屋面相比它能大大地减轻屋面系统的自重，从而在相同跨度下，可以减少钢结构的用钢量。所以被大量应用于大跨度的公共建筑工程中。这种新型的直立锁边滑动式铝合金屋面系统能给建筑物提供大开间和大高度
2、室内空间，能满足建筑多功能要求。这种新型屋面系统在欧洲、美洲应用较早。在我国还缺乏与之相应的设计、施工及验收规范和试验手段。所以我国建筑界也开始进行研究。,前言随着直立锁边滑动式铝合金屋面系统在我国建筑工程中的大量应用，特别是在重点特大型项目中的应用，如何正确合理地设计以满足各种建筑功能要求显得突出起来。目前，我国还没有相应的设计规范或规程，只有少量的企业内部规范可以借鉴。综上所述，研究和探讨直立锁边滑动式铝合金屋面系统的设计方法显得非常必要。,金属屋面实景,金属屋面实景,金属屋面实景,金属屋面实景,工法特点、难点屋面工程的标准高、难度大。本项目屋面系统的设计寿命至少为50年。屋面防水等级为I
3、级，属于特别重要或对防水有特殊要求的建筑，即一旦发生渗漏，会造成巨大的政治影响和经济损失。设防要求应设置两道或两道以上防水设防，即除铝合金板材面层的刚性防水层外还应设置一道或一道以上的柔性防水层。,工法特点、难点没有可以借鉴的先例由于直立锁边铝合金屋面系统引入到中国只有数年的时间，并且所有的工程案例都只是一道铝合金刚性防水层。如何设置二次防水？二次防水的穿孔处如何防水？二次防水的搭接处如何防水？选用何种适宜的防水层？以及如何在轻型屋面系统实现严格的保温隔热、吸声隔音的功能？以往工程没有先例可循。,工法特点、难点功能复杂本屋面工程不仅承担防水、保温隔热等基本功能，而且还组合有吸声、隔声、防潮，除
4、此之外还有二次防水、降噪音层、自控电动防火排烟装置、防雷接地功能。所以在材料选用，如何达到设计要求等方面需要做出大量的研究工作。,金属屋面系统典型构造,金属屋面施工,金属屋面施工,技术创新点1）6万金属屋面上层刚性防水层和下层柔性防水层的结合；二次防水层既能满足防水又不妨碍透气的措施。 2）屋面系统满足保温、隔声、吸声等物理性能的措施。 3）100m单跨通长屋面面板的安装。 4）超大空间建筑内部隔声功能的设计。 5）自动防火排烟窗及系统的设计。 6）屋面虹吸雨水的设计。,在国内外检索范围中未见与本查新项目特点,即“金属屋面上层刚性防水层和下层柔性防水层的结合，二次防水层既能满足防水又不妨碍透气
5、的措施”，“多功能直立锁边铝镁锰合金金属屋面系统的保温、隔音、吸音、抗风掀、结构性能、集中荷载、气密性、水密性、热循环等物理性能试验研究”和“100m单跨通长屋面面板的安装”相同的文献报道。本项目具有新颖性。,工艺原理通过转接件（即：帽檩）实现屋面系统与主体结构联体。通过各层次材料组合，实现建筑工程要求。通过隔水汽层和二次防水层，保证屋面结构内干燥的满足功能的需要。通过直立锁边机与铝支架扣接，消除了面板螺栓固定和耗工穿孔，实现长度方向的任意变形。通过屋面底板上和屋面板下的低容重玻璃棉，实现室内吸音和屋外降噪的功能。通过设置屋面天沟收集屋面雨水，天沟内装虹吸排水口将雨水收集到雨水池，供消防用水。
6、,关键技术研究,二次防水及透气层的设置美加系列65/400型直立锁边铝镁锰板特殊的板型保证了屋面在防水性能上的优势，其纵向通长无搭接，一直从屋脊延伸到天沟。为防止在屋面开洞处理时由于施工质量或某些特殊情况，比如说屋面板遭到意外破坏等等原因，而导致局部屋面板失去防水功能，所以本工程设置了二次防水层。二次防水层为柔性材料，铺设在金属屋面板下方。本工程二次防水层选用先进的防水透汽膜材，其材质是采用可回收利用的环保材料，利用蒸法技术制成的高密度纺粘聚乙烯无纺布。防水透汽膜是铺在屋面系统保温隔热层之外的一层功能膜，通过对保温（隔热）层、隔音层的包裹减少水和空气对建筑的渗透，同时又使围护结构及室内潮气得以
7、排出，有效避免霉菌和冷凝水在屋面中的生成，保证保温（隔热）、隔音材料效能的发挥，从而达到节能，提高建筑耐久性的作用。,二次防水及透气层的设置保证二次防水层正常工作非常关键的技术要点有二个： 1）二次防水层搭接位置的防水处理首先，二次防水层铺设时应沿坡度方向，上下搭接宽度不小于80mm。然后，采用40mm宽双面丁基胶带对搭接带进行连续粘结。丁基胶带的使用寿命大于20年，远远高于目前市场常用的粘接材料使用年限。 2）螺钉穿洞等位置的防水处理如下图所示，铝合金支座通过自攻螺钉固定在下面的钢龙骨上，二次防水层位于铝合金支座和龙骨之间，因此不可避免的被自攻螺钉穿洞，而整个屋面约有16万个这样的穿洞。穿洞
8、位置的防水成为重中之重。在没有规范和工程实例的情况下，经过多次试验比较，我们决定采用丁基胶带附着在铝合金支座下面的隔热垫底部，然后再固定。试验证明，一定厚度的丁基胶带对螺丝孔有很好的自愈能力，因此推广使用此方法取得了滴水不漏的预期效果。,螺钉穿洞位置防水处理,大会堂屋顶的吸声功能的设计击剑馆屋面吸音系数要求不低于0.85。本工程在屋顶构造最下层内衬板打孔，穿孔率为21%，孔径24mm，穿孔钢底板和无纺布、超细玻璃丝棉共同构成吸音构造。试验检测证明，吸音系数超过0.85，满足建筑对屋顶吸音性能的要求。,大会堂（RF4）区屋面,新型屋面防潮系统的设计众所周知，玻璃棉或者岩棉因其质量轻，性能好，其已
9、经作为现代建筑广泛应用的屋面/墙面保温材料，但是如果围护系统的防潮处理不好，则室内的水蒸气很容易向围护系统内渗透，使得保温棉发霉、变质，从而大大降低保温性能。因此，本工程屋面系统专门在保温棉下方设置防潮隔汽膜，可阻止室内水蒸汽向维护结构内渗透，从而有效的保证保温棉的热工性能及结构的耐久性。而本工程防潮设计的特点在于，当隔汽层与至于保温层上方的防水透汽膜配套使用时，可令屋面获得绝佳的水汽隔绝效果，并使其内部水汽可以顺畅的排出，从而完美的解决防潮问题。,自动防火排烟窗及系统的设计本工程屋顶共设置有五个防火分区，除C区为侧窗外，其他三个区域均为排烟天窗，以往的工程实例证明，天窗与金属屋面的结合部位是
10、金属屋面系统防水的薄弱环节。因此，在深化设计时，自动防火排烟窗及系统的设计是本次设计的重中之重。北京市地方标准DBJ 01-623-2006，4.1.2自动排烟窗功能及性能应满足以下强制性要求：自动排烟窗必须具备在任何紧急情况下（系统失电、失消防信号）都能正常工作的防实效保护功能，保证在发生故障时能自动打开并处于全开位置；自动排烟窗应具备与火灾报警系统联动功能，并应具备灵活的编程控制功能；自动排烟窗应具备远程控制开关和启闭功能；自动排烟窗应具备手动开启功能；,自动防火排烟窗及系统的设计根据以上要求，我们设计采用目前先进的LONWORKS总线控制系统对所有的电动窗进行控制。具体方案如下： 1)设
11、定A、B、C、D四个防火分区，每个防火分区配置一套LON EMB7100总线型排烟排热控制箱，根据电机的数量配置若干个LONMK总线控制器； 2)每个防火分区配置一个本地手动通风开关，用于日常的通风换气；也可以根据需要配置多个本地通风开关，将每个防火分区设定为若干个通风组；每个开关控制一个1个通风组，可以控制该通风组内所有的电动窗统一开启，进行通风换气；开启角度能够保持一致，保证外立面的整齐。 3)整个系统配置一套风雨感应器、一套定时控制器；实现风、雨、雪天气和时间的智能控制。,自动防火排烟窗及系统的设计4)在中控室内配置一套中央控制面板，要台对整个大楼进行集中控制，对各个分区窗户的开启状态、
12、故障情况、风雨感应情况、紧急开启状态分别显示，方便物业进行统一管理。控制面板可以监测到所有电动窗的运行状态，并可以根据需要对电动窗的开启角度、开启行程、开启时间等进行设定，实现对电动窗的远程智能控制。 5) LONWORKS 总线控制系统具有很大的灵活性和可扩展性，可以根据需要对防火分区或通风组进行调整，满足业主的使用要求；将来如果需要对个别区域的窗户实现独立控制要求时，仅需要通过电脑将以前设置的程序进行修改即可实现。 6)在有火灾发生或室内温度骤然升高时，中央控制面板可以接收来自手动自动报警器和其他报警系统的信号，迅速将所有的电动排烟窗全部打开，及时将室内的烟或高温气体排出室外。 7)电动排
13、烟窗控系统输入电源为220V，输出电流为24V直流电；配有后备电源系统，在断电后仍能正常工作。,自动防火排烟窗及系统的设计天窗与金属屋面板交接位置防水的关键在于两者的结合部位必须要有防止因屋面板的自由伸缩而导致的应力破坏，并且采取排水与倒水相结合的方式；而于天窗盖板本身应尽量避免直接用密封胶或密封胶条进行防水的处理方式。会议中心排烟天窗的防水处理即根据以上原则设计，经过淋水试验证明，确实取得了滴水不漏的效果。如下图。,金属屋面排烟窗,屋面的各项性能满足要求 与国家建筑工程质量监督检验中心合作，我们进行了 国内首例大型复杂金属屋面的研究试验：1、抗风压试验2、结构性能试验3、屋面板承受集中荷载试
14、验4、气密性试验5、水密性试验6、热循环测试7、保温性能试验8、隔声试验9、吸声试验,6x6m金属屋面试验模型,模型被封闭在罩内,1、气密性试验,国内目前没有对屋面系统的气密性能指标相关要求，只能参照国外标准。在气压差为300Pa时不超过0.02立方米/分钟平方米,2、水密性试验,国内目前没有对屋面系统的水密性能指标相关要求，只能参照国外标准。 4.0 l/min流量,1.0 kPa 压差下15分钟内没有明显渗漏,3、热循环试验,按照AAMA501.5要求,进行5次热循环,每次为8个小时.每次均为在1小时内先后到达最高计算温度和最低计算温度。热循环试验后重新对模型进行气密性和水密性试验，均满足
15、设计要求,4、抗风压试验,目前国内无金属屋面抗风压试验相关标准，按照UL580标准测试,达到60级。,5、结构性能试验,根据建筑结构荷载规范GB50009-2001计算屋面板设计荷载为1.13KP。试验结果证明在设计荷载作用下没有出现任何超限变形和损坏。,6、屋面板承受集中荷载试验,建筑结构荷载规范GB50009-2001规定，设计屋面板、檩条时施工或检修集中荷载（人和小工具的自重）应取1.0KN。本工程屋面板在3.0KN集中荷载作用下无损坏和永久变形。,7、保温性能,本工程保温材料选用超细玻璃纤维棉和保温岩棉。玻璃棉计3层150mm厚，岩棉1层50mm厚，其中上层玻璃棉同时作为抗噪层使用，下
16、层玻璃棉同时用作吸音层。,经国家建筑工程质量监督检验中心检验，传热系数为0.2W/（K），远远优于招标文件规定的0.45W/（K）和北京市地方标准公共建筑节能设计标准，本工程按照甲类建筑要求的0.6W/（K）的保温隔热指标。将会大大的节约能源，为绿色奥运做出我们的贡献。,8、隔音性能,为了确保奥运期间转播大厅室内相对安静和良好的工作环境，我们对金属屋面系统巧妙设计了隔音和吸音构造，试验检测证明取得非常良好的效果。 我们采用了钢板+石膏板所形成的双层隔音体系，钢板和石膏板接缝处均严密处理。,为解决由于风鸣，雨点打击屋面板而产生的固定声，我们在屋面板下面紧贴板底铺设一道50mm厚玻璃棉抗噪层，然后通过在施工中将玻璃棉压缩至15mm，从而使得板和玻璃棉之间不但贴紧而且还有形成一定的压力，这样就相当于在板底贴了一层阻尼材料，通过试验证明，此种做法能有效的减低固体声噪音。平均隔声量为46分贝。,9、吸音性能,本工程屋顶亦设计了吸音构造。在最下层内衬板打孔，穿孔率为21%，孔径24mm，穿孔钢底板和无纺布、超细玻璃丝棉共同构成吸音构造。试验检测证明，降躁系数达到1.00，满足并超过会议中心对吸音性能的要求。,
