大跨度钢结构复合金属屋面配重混凝土施工

姚 尧
　　（上海宝冶集团有限公司，上海 200941）
　　摘 要：目前随着会展中心、体育场馆等公共建筑大空间结构的大量应用，复合金属屋面这种新型屋面结构的使用也在不断的增加；但由于金属屋面由于一般总体质量较轻，受风压影响较大，需要增加屋面结构整体重量以对抗风压的影响，目前增加屋面结构总体重量的方式一般有，一是，增加屋面钢结构自身重量，但这种方法不但会大量增加屋面钢结构用钢量，而且还需要加大支撑屋面钢结构的柱、梁等构件的截面尺寸，增加总体工程造价；二是，在屋面钢结构构件内填充配重材料，这种方法虽然较第一种方法经济，但施工难度较大，工期时间较长。这两种方式均是通过增加屋面钢结构构件的重量以达到增加屋面结构的整体重量的目的，但均无法直接增加复合金属屋面的整体重量，对提高金属屋面的整体抗风压性影响有限。
　　关键词：大跨度金属屋面；混凝土配重

　　1 工程概况
　　厦门国际会展中心三期主楼工程位于会展中心一期南侧，其南侧为会展南路，西侧为前埔中路。下部为钢筋混凝土框架结构，屋面为钢结构。地下室为车库及配餐用餐等用房，地上为展厅、办公与商务、会议及设备配套等用房。
　　本工程占地面积42655.99m2，总建筑面积118267.99m2，其中地上建筑面积76254.72m2，包括展厅建筑面积28593.0m2，展厅配套建筑面积47661.72m2；地下建筑面积42013.27m2。厦门会展三期屋面钢结构采用预应力张弦梁管桁架结构，跨度最大为97m，屋面采用镀吕锌直立锁边复合金属屋面，屋面瓦最大长度为99m。屋面配重采用在金属复合屋面0.75mm2W型底层板上浇筑一层厚度为50mm的C20混凝土的方式，既可以增加屋面整体重量，又可以增加屋面整体性。
　　2 施工技术特点
　　（1）屋面瓦配重混凝土在施工完成后使钢结构屋面达到整体配重的要求，确保钢结构屋面的稳固，对于大风多发区域的此类工程，有很好的借鉴作用；
　　（2）本屋面基层为0.75mm2W型底层板，无法使用泵车实行浇筑；
　　（3）本屋面为大跨度弧形复合金属屋面，最大高差为5.3米，材料倒运及施工难度大，质量要求高；
　　（4）由于屋面弧度、坡度大，施工配重混凝土标高的控制难度大。
　　3 工艺原理
　　事先进行配重混凝土的整体施工工艺及细部施工方案设计，施工前针对施工工艺流程进行模拟试验，确定混凝土配合比，混凝土施工顺序等工艺参数，在施工过程中严格精准控制标高及平整度，有效确保屋面体系受力均匀，加强后期屋面竖向、水平位移观测，确保混凝土的配重要求满足建筑师的设计要求。
　　4 施工工艺流程及操作要点
　　4.1 施工工艺流程
　　复合金属屋面工程流程如下：整体工艺施工设计→细部施工方案设计→混凝土配合比设计→模拟（样板）施工→施工准备→标高放线→钢筋绑扎→混凝土浇筑→养护→下一流水段施工。
　　4.2 操作要点
　　（1）施工方案设计主要内容整体工艺施工设计及细部施工方案设计；
　　（2）具体施工方案的确认
　　1）由于钢结构复合金属屋面跨度达到97米，且为大弧度金属屋面，屋面瓦基层仅为0.75MM，此基层板过薄，不易受到大力冲击，容易变形。其次在屋面配重混凝土施工前，钢结构桁架、檩条及基层屋面瓦均已安装完成，因此不能使用泵车进行浇筑，进而采用塔吊进行人工浇筑混凝土。
　　2）金属屋面最高点标高为25.2m，最低点标高为19.752m，最大高差达到5.3米，混凝土本身易流淌堆积，在此施工条件下，施工操作难度极大，因此采用自下而上、两侧同时的顺序进行混凝土浇筑，确保屋面钢结构受力均匀，变形均匀。
　　3）钢结构屋盖板见图1，屋面浇筑分块图见图2，屋面浇筑顺序图3。

　　（3）混凝土塌落度设计
　　1）屋面为大跨度弧形复合金属屋面，因此在施工过程中，需确保混凝土均匀的平铺于屋面，塌落度过大，容易造成混凝土流淌堆积；塌落度过小，初凝过快，施工人员对混凝土标高控制难度大。项目部管理人员与混凝土供应单位，对混凝土进行多次试配，确定最终适合此屋面配重混凝土的配合比参数。经现场试验，最终选择塌落度80±20混凝土进行浇筑。
　　2）屋面配重混凝土砼配合比见表1

　　3）普通型号混凝土石子均为5mm～25mm,此屋面配重混凝土厚度仅为5cm,采用普通混凝土在平铺及收光过程中,施工难度大,切会造成局部区域石子裸出的情况,最终决定采用石子大小为5mm～10mm细石混凝土。
　　（4）施工准备
　　1）人力资源准备
　　由技术负责人对施工管理人员、搅拌站技术人员进行技术交底，并对木工、钢筋工、混凝土工等操作工人经过各工序培训，每次工艺参数变化前和人员变动时均要经过重新培训。成立金属屋面配重混凝土质量控制小组，由技术负责人任组长，对每道工序的完成前后均应进行检查、记录，确保工艺参数的准确。
　　2）材料准备
　　在每次施工前对材料的质量证明文件和材料质量进行查验，按规定进行抽样检验与复验；确保材料材质。
　　3）设备准备
　　每次施工前对商品混凝土搅拌站、运输车及振动棒等进行统计检查，并与供电部位联系确认电力情况，确保商品混凝土的连续供应和施工机械作业条件，确保施工连续进行。
　　4）施工工艺准备
　　每次混凝土浇筑前,每车混凝土均核对配合比报告，对混凝土塌落度进行现场测量，并与模拟实验记录的参数进行对比，确认后方可按原定工艺参数进行施工。
　　（5）测量定位
　　1）根据原设计图纸要求在浇筑50mm混凝土配重时需预埋多道连接扁钢带，待混凝土浇筑完成后在预埋的连接扁钢上焊接屋面檩条连接板，通过连接板安装屋面主次檩条并固定屋面面板；由于屋面上除两侧混凝土柱可作为标高参照外，再无其他参照物，因为将原设计优化，取消预埋在50mm配重混凝土中连接扁钢带，在50mm配重混凝土浇筑前直接将屋面檩条连接板与钢结构檩条相连，由于屋面檩条连接板横向间距为2.7m.纵向间距为2.25m，这样可增加若干标高控制参照物，有利于在50mm配重混凝土施工时控制标高和浇筑厚度；

　　2）标高线打在连接板上，除正常的混凝土完成面标高线外，增设一道100mm高标高控制线，方便施工过程中检测，避免混凝土浇筑时混凝土浆液遮盖混凝土完成面标高控制线。在金属屋面底板的波峰处放置5×10cm木方，利用木方做法标高控制点，并且作为混凝土配重找平时刮尺轨道。

　　（6）钢筋绑扎
　　1）根据屋面瓦檩条安装完成后的规格，在加工厂内按照同等规格加工及绑扎钢筋，制作钢筋网片，完成后吊运至屋面。要求全数检查验收合格后的钢筋网片方可用于工程。
　　2）绑扎丝要求在绑扎时必须将扎丝扣和扎丝尾部折向于屋面瓦平行方向，不允许扎丝立向超出钢筋网片，要求全数检查验收合格。
　　3）钢筋在运至作业面前应进行除锈，防止钢筋锈蚀污染屋面瓦，导致复合金属瓦穿孔而出现漏水情况。
　　（7）混凝土浇筑
　　1)浇筑混凝土前，应清除模板内或垫层上的杂物。表面干燥的基层屋面板上应洒水湿润；现场环境温度高于35℃时宜对金属模板进行洒水降温；洒水后不得留有积水。
　　2)浇筑前应检查混凝土送料单，核对混凝土配合比，确认混凝土强度等级，检查混凝土运输时间，测定混凝土坍落度，必要时还应测定混凝土扩展度，在确认无误后再进行混凝土浇筑。
　　3）混凝土拌合物入模温度不应低于5℃，且不应高于35℃。
　　4）混凝土运输、输送、浇筑过程中严禁加水；混凝土运输、输送、浇筑过程中散落的混凝土严禁用于结构浇筑。
　　5）混凝土泵车到达现场后,对现场混凝土材料必须进行坍落度试验。
　　6）坍落度允许偏差见下表2.

　　7)屋面配重混凝土采用自下而上、两侧同时浇筑的方法，要求浇筑进度一致。在浇筑第一块混凝土时，混凝土料斗卸料，应提前在屋面基层板上铺设模板，将混凝土卸至模板上，再由人工平铺至屋面，禁止直接卸料至屋面。
　　8）根据屋面横向、纵向檩条的布置间距(横向间距为2.7米，纵向间距为2.25米)，现场制作同等规格木方，木方顶面放置于混凝土完成面标高线位置，在混凝土浇筑过程中，参照木方标高，使用2米长刮尺对混凝土进行整平及收光，极大的方便的施工，间接加大施工的效率。待混凝土初凝后，取出木方，对木方凹槽处人工回填混凝土并收光。
　　9）定位放线由专业测量队进行，屋面配重混凝土质量控制小组对每次定位放线内容进行检查验收，确认无误后方可遵照施工。
　　10）屋面配重混凝土质量控制小组对定位放线验收合格后报监理验收合格后方可进行下一步工序。
　　11)混凝土振捣用小型高频振动棒振捣，对平铺后的混凝土进行拖动式振捣，要求每块区域内混凝土振捣均匀，以混凝土表面出现浮浆和混凝土不再下沉、不出气泡为准，混凝土振捣应能使模板内各个部位混凝土密实、均匀，不应漏振、欠振；
　　12）振动棒振捣混凝土应符合下列规定：
　　a、应按分层浇筑厚度分别进振捣，振动棒的前端应插入前一层混凝土中，插入深度不应小于50mm；
　　b、振动棒应垂直于混凝土表面并快插慢拔均匀振捣；当混凝土表面无明显塌陷、有水泥浆出现、不再冒气泡时，可结束该部位振捣；
　　c、振动棒与模板的距离不应大于振动棒作用半径的0.5倍；振捣插点间距不应大于振动棒的作用半径的1.4倍。
　　d、混凝土振捣应采用插入式振动棒、平板振动器或附着振动器，必要时可采用人工辅助振捣。
　　e、在混凝土振捣完成后,人工整平,根据已放线的标高及已放置的木方参照物,均匀平整,平整后采用2米长刮尺,来回整平,周边收口人工采用抹具整平。待混凝土初凝后，取出木方参照物，人工填平木方凹槽处。
　　f、在第一块混凝土浇筑完成后，由第一块已完成的混凝土向东、向北（南）两
　　侧辐射浇筑混凝土，在已完成的混凝土上铺设模板，所有混凝土同样均应卸料至模板。此外在多块混凝土同时浇筑时，按照每块浇筑混凝土量，在混凝土卸料时，均匀卸料，平均铺设.防止混凝土堆积流淌。应对模板及支架进行观察和维护，发生异常情况应及时进行处理。混凝土浇筑和振捣应采取防止模板、钢筋及其定位件移位的措施。
　　g、每次浇筑完混凝土后,对于遗留在已施工完成的混凝土上的混凝土余料,及时清理,确保已完成的混凝土面层干净、无残留物污染。
　　h、混凝土浇筑完毕后，待初凝时对混凝土表面进行收光处理。同时项目部测量队对已完成的混凝土标高进行复测,低于完成面.及时增补混凝土,高于完成面,及时对混凝土超高部分进行剔除.确保混凝土整体平整效果。
　　i、混凝土浇筑过程中复合金属屋面配重混凝土QC小组成员全过程监控检查，确保浇筑质量。
　　（8）混凝土修补与养护
　　1）混凝土浇筑完毕后,发现露筋、蜂窝、孔洞、夹渣、疏松、外表缺陷，应凿除胶结不牢固部分的混凝土至密实部位，清理表面，洒水湿润，涂抹混凝土界面剂，采用比原混凝土强度等级高一级的细石混凝土浇筑密实，养护时间不应少于7d；
　　2）混凝土成型后立即用不能形成颜色污染的厚质塑料布（通常是透明塑料布）进行覆盖养护，塑料陀布不能太薄，可兼做成品保护使用。夏季浇水养护时应一日三次，确保混凝土的湿润；冬季养护时宜采用塑料布加麻袋多层保温。
　　5 材料及设备
　　5.1 材料
　　屋面配重混凝土采用细石混凝土，需确保混凝土的塌落度要求。
　　5.2 机械施工设备
　　本工程采用主要机械表见下表3.

　　6 质量要求
　　6.1 执行的主要国家标准JGJ55普通混凝土配合比设计规程CECS207高性能混凝土应用技术规程GB175通用硅酸盐水泥GB/T14684建筑用砂GB/T14685建筑用卵石、碎石JGJ53 普通混凝土碎石或卵石质量标准及检验方法GBJ119水泥
　　6.2 结构尺寸偏差见表4

　　6.3 混凝土感官要求
　　6.3.1 混凝土表面光泽，无蜂窝麻面和裂缝现象。
　　6.3.2 混凝土表面平整、光滑、无漏浆、流淌及冲刷痕迹，无油污、锈斑。
　　6.4 质量保证措施
　　6.4.1 完善管理检查制度，根据各个施工工序成立质量管理小组，并制定奖罚措施，由屋面配重混凝土质量检查小组负责对各个小组的施工质量控制情况进行检查验收，每月进行评比奖罚，提高各小组的管理责任心；
　　6.4.2 成立混凝土质量控制小组，专门负责混凝土的质量，对每一次原材料的验收及搅拌的投料进行检查，并对到场的每车清水混凝土进行坍落度测试，保证混凝土的质量；
　　6.4.3 成立义务成品保护小组，维护成品，由屋面配重混凝土质量检查小组每月进行检查；
　　6.4.4 严格工序交接制度，不允许出现未经验收而进入下一道工序的情况。
　　7 安全措施
　　7.1 执行的主要安全规范JGJ59建筑施工安全检查标准JGJ46施工现场临时用电安全技术规范GB5144《塔式起重机安全规程》JGJ33建筑机械使用安全技术规程JGJ80-91建筑施工高处作业安全技术规范
　　7.2 主要安全措施
　　7.2.1 每次混凝土浇筑前，应先检查操作面危险因素,所有危险因素得到控制,安全措施到位后方可进行浇筑。
　　7.2.2 每次施工前应对施工机具进行检修,确保机具运转正常后方可正式施工。所有用电设备必须有可靠的绝缘装置和良好的接地。
　　7.2.3 作业人员应做到持证上岗,经安全培训和施工技术交底后方可进入操作班组。
　　8 环保措施
　　8.1 执行的主要安全类标准、规范JGJ146建筑施工现场环境与卫生标准GB12523建筑物施工厂界噪声限值GB16889生活垃圾填埋污染控制标准
　　8.2 环保措施
　　8.2.1 严格按ISO14001环境管理体系的要求成立环保领导小组,建立环保的相关规章制度。严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规。
　　8.2.2 施工现场按省、市标准化工地要求进行建设，施工围挡、标牌统一美观，施工现场整洁文明。
　　8.2.3 施工时优先选用环保、无污染的材料和设备，施工中产生的建筑垃圾分类堆放，运到环保部门指定的位置。
　　8.2.4 施工现场道路进行硬化，定期洒水除尘，并在入口处设洗车池，防止污染周围环境。
　　9 结 语
　　厦门国际会展中心三期主楼工程大跨度钢结构复合金属屋面配重混凝土施工填补了公司对于屋面配重混凝土工程施工方面空白，得到了了设计、施工、监理、业主和厦门市政府相关部门的高度评价，取得了良好的经济和社会效益。对于台风多发区域的钢结构复合金属屋面配重混凝土的施工起到表率和借鉴作用。

　　图6

　　郑州赛诺建材有限公司是由具有丰富大型跨国公司工程服务背景的技术团队创建,是近年来建材领域迅速崛起的一支新军。自成立之日起就一直致力于研发高端工程材料，提供混凝土、砖石结构建筑物的防火、保温、隔热、防水、防腐、渗水、渗漏检测、加固及工业地坪的咨询、施工、维护等一体化服务，以其较高的性价比，创造性地解决了很多工程难题，受到工程界的普遍欢迎和好评。
　　郑州赛诺建材公司开发的背水一喷灵特种浆料，因其很高的粘结强度，抗渗性及高强度，高密度，特别适合地下工程渗漏的治理，无需把回填土挖开，只需在内部简单喷涂一下，即可消除渗漏，大大提高的渗漏治理的效率，提高的速度，降低了维护成本，尤其适合地下砖墙渗漏的治理.
　　郑州赛诺建材公司引入现代设计方法中的冗余设计理念，向最好处努力，向最坏处着想，针对目前，渗漏多发的现象，开发的MD改性聚合物防水涂料，具有一次施工，同时实现刚柔二重防水的特点，没有搭接缝，耐长期水泡，即使柔性防水层被破坏，也不会漏水，更不会窜水，具有裂纹的自动修复功能，大大降低了渗漏的发生的概率；即使混凝土基面被严重深度破坏，造成渗漏，但因为不会窜水，维修也很简单易行。避免防水系统整体崩溃的现象的发生。该产品尤其适合新建工程防水施工，大大提高防水的可靠性和安全性，防微杜渐，在项目初期，防漏于为然，是打造高品质的无渗漏工程理想选择。
　　郑州赛诺建材有限公司，工程水密封技术20年，10年世界500强国际工程咨询经验，技术的可靠性和耐久性得到了全国各地项目和时间的验证。电话：400-0371-713 www.sainuogroup.com