大跨度鋼結構復合金屬屋面配重混凝土施工

姚 堯
　　（上海寶冶集團有限公司，上海 200941）
　　摘 要：目前隨著會展中心、體育場館等公共建筑大空間結構的大量應用，復合金屬屋面這種新型屋面結構的使用也在不斷的增加；但由于金屬屋面由于一般總體質量較輕，受風壓影響較大，需要增加屋面結構整體重量以對抗風壓的影響，目前增加屋面結構總體重量的方式一般有，一是，增加屋面鋼結構自身重量，但這種方法不但會大量增加屋面鋼結構用鋼量，而且還需要加大支撐屋面鋼結構的柱、梁等構件的截面尺寸，增加總體工程造價；二是，在屋面鋼結構構件內填充配重材料，這種方法雖然較第一種方法經濟，但施工難度較大，工期時間較長。這兩種方式均是通過增加屋面鋼結構構件的重量以達到增加屋面結構的整體重量的目的，但均無法直接增加復合金屬屋面的整體重量，對提高金屬屋面的整體抗風壓性影響有限。
　　關鍵詞：大跨度金屬屋面；混凝土配重

　　1 工程概況
　　廈門國際會展中心三期主樓工程位于會展中心一期南側，其南側為會展南路，西側為前埔中路。下部為鋼筋混凝土框架結構，屋面為鋼結構。地下室為車庫及配餐用餐等用房，地上為展廳、辦公與商務、會議及設備配套等用房。
　　本工程占地面積42655.99m2，總建筑面積118267.99m2，其中地上建筑面積76254.72m2，包括展廳建筑面積28593.0m2，展廳配套建筑面積47661.72m2；地下建筑面積42013.27m2。廈門會展三期屋面鋼結構采用預應力張弦梁管桁架結構，跨度最大為97m，屋面采用鍍呂鋅直立鎖邊復合金屬屋面，屋面瓦最大長度為99m。屋面配重采用在金屬復合屋面0.75mm2W型底層板上澆筑一層厚度為50mm的C20混凝土的方式，既可以增加屋面整體重量，又可以增加屋面整體性。
　　2 施工技術特點
　　（1）屋面瓦配重混凝土在施工完成后使鋼結構屋面達到整體配重的要求，確保鋼結構屋面的穩固，對于大風多發區域的此類工程，有很好的借鑒作用；
　　（2）本屋面基層為0.75mm2W型底層板，無法使用泵車實行澆筑；
　　（3）本屋面為大跨度弧形復合金屬屋面，最大高差為5.3米，材料倒運及施工難度大，質量要求高；
　　（4）由于屋面弧度、坡度大，施工配重混凝土標高的控制難度大。
　　3 工藝原理
　　事先進行配重混凝土的整體施工工藝及細部施工方案設計，施工前針對施工工藝流程進行模擬試驗，確定混凝土配合比，混凝土施工順序等工藝參數，在施工過程中嚴格精準控制標高及平整度，有效確保屋面體系受力均勻，加強后期屋面豎向、水平位移觀測，確保混凝土的配重要求滿足建筑師的設計要求。
　　4 施工工藝流程及操作要點
　　4.1 施工工藝流程
　　復合金屬屋面工程流程如下：整體工藝施工設計→細部施工方案設計→混凝土配合比設計→模擬（樣板）施工→施工準備→標高放線→鋼筋綁扎→混凝土澆筑→養護→下一流水段施工。
　　4.2 操作要點
　　（1）施工方案設計主要內容整體工藝施工設計及細部施工方案設計；
　　（2）具體施工方案的確認
　　1）由于鋼結構復合金屬屋面跨度達到97米，且為大弧度金屬屋面，屋面瓦基層僅為0.75MM，此基層板過薄，不易受到大力沖擊，容易變形。其次在屋面配重混凝土施工前，鋼結構桁架、檁條及基層屋面瓦均已安裝完成，因此不能使用泵車進行澆筑，進而采用塔吊進行人工澆筑混凝土。
　　2）金屬屋面最高點標高為25.2m，最低點標高為19.752m，最大高差達到5.3米，混凝土本身易流淌堆積，在此施工條件下，施工操作難度極大，因此采用自下而上、兩側同時的順序進行混凝土澆筑，確保屋面鋼結構受力均勻，變形均勻。
　　3）鋼結構屋蓋板見圖1，屋面澆筑分塊圖見圖2，屋面澆筑順序圖3。

　　（3）混凝土塌落度設計
　　1）屋面為大跨度弧形復合金屬屋面，因此在施工過程中，需確保混凝土均勻的平鋪于屋面，塌落度過大，容易造成混凝土流淌堆積；塌落度過小，初凝過快，施工人員對混凝土標高控制難度大。項目部管理人員與混凝土供應單位，對混凝土進行多次試配，確定最終適合此屋面配重混凝土的配合比參數。經現場試驗，最終選擇塌落度80±20混凝土進行澆筑。
　　2）屋面配重混凝土砼配合比見表1

　　3）普通型號混凝土石子均為5mm～25mm,此屋面配重混凝土厚度僅為5cm,采用普通混凝土在平鋪及收光過程中,施工難度大,切會造成局部區域石子裸出的情況,最終決定采用石子大小為5mm～10mm細石混凝土。
　　（4）施工準備
　　1）人力資源準備
　　由技術負責人對施工管理人員、攪拌站技術人員進行技術交底，并對木工、鋼筋工、混凝土工等操作工人經過各工序培訓，每次工藝參數變化前和人員變動時均要經過重新培訓。成立金屬屋面配重混凝土質量控制小組，由技術負責人任組長，對每道工序的完成前后均應進行檢查、記錄，確保工藝參數的準確。
　　2）材料準備
　　在每次施工前對材料的質量證明文件和材料質量進行查驗，按規定進行抽樣檢驗與復驗；確保材料材質。
　　3）設備準備
　　每次施工前對商品混凝土攪拌站、運輸車及振動棒等進行統計檢查，并與供電部位聯系確認電力情況，確保商品混凝土的連續供應和施工機械作業條件，確保施工連續進行。
　　4）施工工藝準備
　　每次混凝土澆筑前,每車混凝土均核對配合比報告，對混凝土塌落度進行現場測量，并與模擬實驗記錄的參數進行對比，確認后方可按原定工藝參數進行施工。
　　（5）測量定位
　　1）根據原設計圖紙要求在澆筑50mm混凝土配重時需預埋多道連接扁鋼帶，待混凝土澆筑完成后在預埋的連接扁鋼上焊接屋面檁條連接板，通過連接板安裝屋面主次檁條并固定屋面面板；由于屋面上除兩側混凝土柱可作為標高參照外，再無其他參照物，因為將原設計優化，取消預埋在50mm配重混凝土中連接扁鋼帶，在50mm配重混凝土澆筑前直接將屋面檁條連接板與鋼結構檁條相連，由于屋面檁條連接板橫向間距為2.7m.縱向間距為2.25m，這樣可增加若干標高控制參照物，有利于在50mm配重混凝土施工時控制標高和澆筑厚度；

　　2）標高線打在連接板上，除正常的混凝土完成面標高線外，增設一道100mm高標高控制線，方便施工過程中檢測，避免混凝土澆筑時混凝土漿液遮蓋混凝土完成面標高控制線。在金屬屋面底板的波峰處放置5×10cm木方，利用木方做法標高控制點，并且作為混凝土配重找平時刮尺軌道。

　　（6）鋼筋綁扎
　　1）根據屋面瓦檁條安裝完成后的規格，在加工廠內按照同等規格加工及綁扎鋼筋，制作鋼筋網片，完成后吊運至屋面。要求全數檢查驗收合格后的鋼筋網片方可用于工程。
　　2）綁扎絲要求在綁扎時必須將扎絲扣和扎絲尾部折向于屋面瓦平行方向，不允許扎絲立向超出鋼筋網片，要求全數檢查驗收合格。
　　3）鋼筋在運至作業面前應進行除銹，防止鋼筋銹蝕污染屋面瓦，導致復合金屬瓦穿孔而出現漏水情況。
　　（7）混凝土澆筑
　　1)澆筑混凝土前，應清除模板內或墊層上的雜物。表面干燥的基層屋面板上應灑水濕潤；現場環境溫度高于35℃時宜對金屬模板進行灑水降溫；灑水后不得留有積水。
　　2)澆筑前應檢查混凝土送料單，核對混凝土配合比，確認混凝土強度等級，檢查混凝土運輸時間，測定混凝土坍落度，必要時還應測定混凝土擴展度，在確認無誤后再進行混凝土澆筑。
　　3）混凝土拌合物入模溫度不應低于5℃，且不應高于35℃。
　　4）混凝土運輸、輸送、澆筑過程中嚴禁加水；混凝土運輸、輸送、澆筑過程中散落的混凝土嚴禁用于結構澆筑。
　　5）混凝土泵車到達現場后,對現場混凝土材料必須進行坍落度試驗。
　　6）坍落度允許偏差見下表2.

　　7)屋面配重混凝土采用自下而上、兩側同時澆筑的方法，要求澆筑進度一致。在澆筑第一塊混凝土時，混凝土料斗卸料，應提前在屋面基層板上鋪設模板，將混凝土卸至模板上，再由人工平鋪至屋面，禁止直接卸料至屋面。
　　8）根據屋面橫向、縱向檁條的布置間距(橫向間距為2.7米，縱向間距為2.25米)，現場制作同等規格木方，木方頂面放置于混凝土完成面標高線位置，在混凝土澆筑過程中，參照木方標高，使用2米長刮尺對混凝土進行整平及收光，極大的方便的施工，間接加大施工的效率。待混凝土初凝后，取出木方，對木方凹槽處人工回填混凝土并收光。
　　9）定位放線由專業測量隊進行，屋面配重混凝土質量控制小組對每次定位放線內容進行檢查驗收，確認無誤后方可遵照施工。
　　10）屋面配重混凝土質量控制小組對定位放線驗收合格后報監理驗收合格后方可進行下一步工序。
　　11)混凝土振搗用小型高頻振動棒振搗，對平鋪后的混凝土進行拖動式振搗，要求每塊區域內混凝土振搗均勻，以混凝土表面出現浮漿和混凝土不再下沉、不出氣泡為準，混凝土振搗應能使模板內各個部位混凝土密實、均勻，不應漏振、欠振；
　　12）振動棒振搗混凝土應符合下列規定：
　　a、應按分層澆筑厚度分別進振搗，振動棒的前端應插入前一層混凝土中，插入深度不應小于50mm；
　　b、振動棒應垂直于混凝土表面并快插慢拔均勻振搗；當混凝土表面無明顯塌陷、有水泥漿出現、不再冒氣泡時，可結束該部位振搗；
　　c、振動棒與模板的距離不應大于振動棒作用半徑的0.5倍；振搗插點間距不應大于振動棒的作用半徑的1.4倍。
　　d、混凝土振搗應采用插入式振動棒、平板振動器或附著振動器，必要時可采用人工輔助振搗。
　　e、在混凝土振搗完成后,人工整平,根據已放線的標高及已放置的木方參照物,均勻平整,平整后采用2米長刮尺,來回整平,周邊收口人工采用抹具整平。待混凝土初凝后，取出木方參照物，人工填平木方凹槽處。
　　f、在第一塊混凝土澆筑完成后，由第一塊已完成的混凝土向東、向北（南）兩
　　側輻射澆筑混凝土，在已完成的混凝土上鋪設模板，所有混凝土同樣均應卸料至模板。此外在多塊混凝土同時澆筑時，按照每塊澆筑混凝土量，在混凝土卸料時，均勻卸料，平均鋪設.防止混凝土堆積流淌。應對模板及支架進行觀察和維護，發生異常情況應及時進行處理。混凝土澆筑和振搗應采取防止模板、鋼筋及其定位件移位的措施。
　　g、每次澆筑完混凝土后,對于遺留在已施工完成的混凝土上的混凝土余料,及時清理,確保已完成的混凝土面層干凈、無殘留物污染。
　　h、混凝土澆筑完畢后，待初凝時對混凝土表面進行收光處理。同時項目部測量隊對已完成的混凝土標高進行復測,低于完成面.及時增補混凝土,高于完成面,及時對混凝土超高部分進行剔除.確保混凝土整體平整效果。
　　i、混凝土澆筑過程中復合金屬屋面配重混凝土QC小組成員全過程監控檢查，確保澆筑質量。
　　（8）混凝土修補與養護
　　1）混凝土澆筑完畢后,發現露筋、蜂窩、孔洞、夾渣、疏松、外表缺陷，應鑿除膠結不牢固部分的混凝土至密實部位，清理表面，灑水濕潤，涂抹混凝土界面劑，采用比原混凝土強度等級高一級的細石混凝土澆筑密實，養護時間不應少于7d；
　　2）混凝土成型后立即用不能形成顏色污染的厚質塑料布（通常是透明塑料布）進行覆蓋養護，塑料陀布不能太薄，可兼做成品保護使用。夏季澆水養護時應一日三次，確保混凝土的濕潤；冬季養護時宜采用塑料布加麻袋多層保溫。
　　5 材料及設備
　　5.1 材料
　　屋面配重混凝土采用細石混凝土，需確保混凝土的塌落度要求。
　　5.2 機械施工設備
　　本工程采用主要機械表見下表3.

　　6 質量要求
　　6.1 執行的主要國家標準JGJ55普通混凝土配合比設計規程CECS207高性能混凝土應用技術規程GB175通用硅酸鹽水泥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質量標準及檢驗方法GBJ119水泥
　　6.2 結構尺寸偏差見表4

　　6.3 混凝土感官要求
　　6.3.1 混凝土表面光澤，無蜂窩麻面和裂縫現象。
　　6.3.2 混凝土表面平整、光滑、無漏漿、流淌及沖刷痕跡，無油污、銹斑。
　　6.4 質量保證措施
　　6.4.1 完善管理檢查制度，根據各個施工工序成立質量管理小組，并制定獎罰措施，由屋面配重混凝土質量檢查小組負責對各個小組的施工質量控制情況進行檢查驗收，每月進行評比獎罰，提高各小組的管理責任心；
　　6.4.2 成立混凝土質量控制小組，專門負責混凝土的質量，對每一次原材料的驗收及攪拌的投料進行檢查，并對到場的每車清水混凝土進行坍落度測試，保證混凝土的質量；
　　6.4.3 成立義務成品保護小組，維護成品，由屋面配重混凝土質量檢查小組每月進行檢查；
　　6.4.4 嚴格工序交接制度，不允許出現未經驗收而進入下一道工序的情況。
　　7 安全措施
　　7.1 執行的主要安全規范JGJ59建筑施工安全檢查標準JGJ46施工現場臨時用電安全技術規范GB5144《塔式起重機安全規程》JGJ33建筑機械使用安全技術規程JGJ80-91建筑施工高處作業安全技術規范
　　7.2 主要安全措施
　　7.2.1 每次混凝土澆筑前，應先檢查操作面危險因素,所有危險因素得到控制,安全措施到位后方可進行澆筑。
　　7.2.2 每次施工前應對施工機具進行檢修,確保機具運轉正常后方可正式施工。所有用電設備必須有可靠的絕緣裝置和良好的接地。
　　7.2.3 作業人員應做到持證上崗,經安全培訓和施工技術交底后方可進入操作班組。
　　8 環保措施
　　8.1 執行的主要安全類標準、規范JGJ146建筑施工現場環境與衛生標準GB12523建筑物施工廠界噪聲限值GB16889生活垃圾填埋污染控制標準
　　8.2 環保措施
　　8.2.1 嚴格按ISO14001環境管理體系的要求成立環保領導小組,建立環保的相關規章制度。嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規。
　　8.2.2 施工現場按省、市標準化工地要求進行建設，施工圍擋、標牌統一美觀，施工現場整潔文明。
　　8.2.3 施工時優先選用環保、無污染的材料和設備，施工中產生的建筑垃圾分類堆放，運到環保部門指定的位置。
　　8.2.4 施工現場道路進行硬化，定期灑水除塵，并在入口處設洗車池，防止污染周圍環境。
　　9 結 語
　　廈門國際會展中心三期主樓工程大跨度鋼結構復合金屬屋面配重混凝土施工填補了公司對于屋面配重混凝土工程施工方面空白，得到了了設計、施工、監理、業主和廈門市政府相關部門的高度評價，取得了良好的經濟和社會效益。對于臺風多發區域的鋼結構復合金屬屋面配重混凝土的施工起到表率和借鑒作用。

　　圖6

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