钢结构屋面可开启天窗施工工法 工法编号：FJGFEJ12-2011

钢结构屋面可开启天窗施工工法
工法编号：FJGFEJ12-2011
完成单位：福建省第五建筑工程公司广东金刚幕墙工程有限公司
主要完成人: 吕建星耿天勇郭定国付志宏庄煌威
1 前言
1.0.1 随着我国经济的高速发展，城市发展的现代化，在很多大型公共建筑如办公楼、体育馆、会展中心等场馆建筑物，因其的特殊性，设计人员根据工程特点进行设计，新型屋面可开启天窗的采用越来越受到建筑师的青睐，福建省第五建筑工程公司联合广东金刚幕墙工程有限公司通过实验研究和应用，总结了一套成熟的屋面可开启天窗施工工艺，并形成了施工工法。

通过泉州市行政管理服务中心7#、8#楼及珠江新岸公寓等工程屋面可开启天窗施工方案的技术研究和实施，解决了屋面可开启天窗施工中的一系列重要技术难题，加快工程进度的同时，而且保证了施工质量、取得较好的经济效益的同时促进了施工技术的提高。

1.0.2 泉州市行政管理服务中心7#、8#楼中庭屋面采用可开启天窗。

该工程通过“2010年建设部科技示范工程”验收，包括该施工工法在内的施工技术整体达到国内领先水平，并通过2010年福建省“闽江杯”优质工程验收，其关键技术采光滑移天窗系统获国家发明专利。

2 特点
2.0.1可开启天窗在智能化系统控制下由电动机牵引，沿着轨道方向移动，实现天窗的开启。

它兼顾采光、换气、排烟等功能，将建筑物的使用功能与艺术效果的有机结合起来。

2.0.2开启方式多样性，充分体现了新技术、新工艺在当代建筑的成功应用。

2.0.3施工测量精度要求高，采用全站仪、水准仪、经纬仪，利用永久标志的定位点来控制节点的三维空间。

2.0.4 各种构件在工厂提前加工，运至现场装配作业，施工速度快。

2.0.5屋面轨道铺设精度要求高，施工中须对屋面钢构反复复核，动态消除误差，确保安装精度。

2.0.6开启天窗防水要求高，排水系统复杂。

需对屋面防排水进行系统设计，确保屋面不漏水。

3 适用范围
本工法适用于钢结构屋面可开启天窗的施工。

4 工艺原理
4.0.1 屋面可开启天窗可开启部分采用平滑移动式，整个系统包括：采光系统，承重系统，机械牵引传动系统，机电自动控制系统，风雨烟雾温度感应系统和排水系统等七大子系统组成，
4.0.2钢结构屋面可开启天窗的主要工序是在钢结构屋面上架设牛腿，在牛腿上设置箱型梁作为系统支撑结构体系，在支撑结构系统上铺设滑移系统。

再将可开启天窗安装于滑移系统上。

4.0.3 屋面可开启天窗完全采用智能化控制，遇到紧急情况时（如火警），烟雾感应器探测到烟雾的大小将信号反馈给中央控制器，由中央控制器发出信号“通知”机电自动控制系统，进而启动机械牵引传动系统打开天窗，也可以由工作人员启动驱动系统打开天窗交换室内外空气。

5 施工工艺流程及操作要点
5.1 工艺流程
钢结构屋面可开启天窗施工工艺流程见图5.1。

图5.1 钢结构屋面可开启天窗施工工艺流程图
5.2 操作要点
5.2.1 图纸深化
1图纸深化前，测量员必须配合深化设计人员进行现场复核，检查钢结构屋面偏差情况，发现问题，及时解决。

2图纸深化是在原设计图纸的基础上，结合各子系统、设备型号、构造要求、绘制可直接用于构件加工、现场安装的施工图纸。

5.2.2 模型试验
1 在地面上按1：1的比例制作一榀可开启天窗的施工模型，进行反复模拟试验、调试后进行屋面开启系统的安装。

5.2.3施工测量放样
1 在对钢结构屋面进行测量前要编制测量计划，并结合工程特点对所测量对象进行分区，制定各分区测量方法，然后进行综合统筹，全方位进行测量过程控制。

2在对整个滑移系统进行分区后，对每个区进行测量。

3通过计算机建立三维空间理论模型，对滑移轨道节点和构件进行空间三维定位，将滑移轨道节点和构件垂直投影到水平面上，将节点中心三维坐标（X、Y、Z）分解为平面二维和高程（Z），通过计算机计算出节点和构件的坐标、标高。

4选定可开启天窗的定位控制点并投影到地面，在地面控制点上架设全站仪，后视另一控制点，将控制点坐标、放样点坐标等计算数据输入全站仪内存，调用全站仪内置程序自动计算控制点至各放样点的方位角、距离等测量数据，放出各节点具体空间位置。

5.2.4施工前准备
1施工前对工程的技术资料、工具、器具、材料、人员、机械、临时设施做好充分的准备。

2对活动屋面深化设计的节点进行图纸会审。

5.2.5 可开启天窗支承结构安装
1 牛腿定位：利用已引测的控制点，对每一个牛腿轴安装位置进行网格式定位。

并在柱身作好标记。

2牛腿焊接：在牛腿整体焊接前，先点焊上翼缘板于柱身已测得标记处，用水平尺复核其水平度，及时调整后再通焊固定。

在牛腿焊接过程中，设专职测量人员，对牛腿的垂直度和标高、水平度进行监测。

3箱型梁的对位：如箱型梁过长，在加工过程中需对箱型梁分段加工，分段的位置设置在其支承的牛腿位置，箱型梁安装过程中，特别要注意箱型梁的对接，对接可采用焊接或螺栓连接。

5.2.6滑移轨道系统安装
1在建筑物顶部的钢结构屋面梁上固定机械牵引传动装置，将两端可开启天窗与机械牵引转动装置相连（机械牵引传动装置包括电机、安装在电机主轴上的链轮、链条）。

钢结构屋面通过其底部的连接件与链条相接，同时在钢结构屋面设置滑轮，滑轮嵌装在支撑梁上的导轨上，通过传动控制系统来实现天窗的开启、闭合。

传动系统分为两部分，分别是动力控制部分和程序控制部分。

1）动力控制部分：由动力控制柜中的12个变频器组成，每个变频器控制一个电动机，
在系统启动初变频器控制电动机快速移动，在运行快接近结束后变频器控制电动机慢速移动直至停止。

2）程序控制部分：由程序控制柜中的可编程逻辑控制器（PLC）构成，其内部已经写入本系统的应用程序，可以完成多种基本模式的开启；全开，全闭，半开，十字夹花等。

2滑移轨道系统、支承结构、玻璃幕墙龙骨之间的连接，要求根据测量放线，准确的对位，安装期间要求有全站仪全方位跟踪、复核。

图5.2.6 活动滑移、支承结构、玻璃幕墙龙骨节点图
5.2.7 滑移防、排水系统安装
1 屋面面积比较大，在此情况下，首先需要把大面积的板块分成几个板块，在板块同板块之间再设计排水沟，此种设计方式有利于在雨季的时候把每一个分部板块的水集中到各自的排水沟，利用排水沟将活动屋面的水排走。

2活动屋面在按下图布局的情况下，使雨水及时的从活动屋面排出，此种方式保证了活动屋面的防水。

（如图5.2.7-1所示）
图5.2.7-1 板块及排水沟布置图
3可开启天窗是在钢结构屋面基础上设计的，设计需考虑滑移的美观，对开启天窗部位采用放坡排水（即看不到雨水管）。

在开启天窗的四周设计了屋面系统，屋面系统的排水为虹吸排水，因此开启天窗的排水在此基础上引道，把集中的水通过放坡排入屋面系统，再利用屋面排走，这样既保证了滑移的美观又保证了排水的通畅。

能否达到设计的效果，这需要做好全面的滑移防排水施工方案，坡口的方向、排水沟的设置、排水沟现场的对接、排水沟加固、排水沟同幕墙龙骨的衔接等，这些施工环节在施工时不容许轻视，任何一个环节没有处理好都可能是今后漏水的安全隐患，因此施工时从测量放线开始，对每一个步骤都要谨小慎微，做到设计图纸的各方面要求。

4采用开放式搭接水槽可以既能防止雨水溅入室内，也能防止毛细浸润现象。

5可开启天窗四周均设置排水槽，可开启天窗雨水及时排到排水槽内，然后排到彩钢屋面水槽。

施工过程中开启天窗水槽可适当提高，以便使开启天窗雨水更容易排到屋面，尽可能减少开启天窗部分雨水积聚，同时采取对所有不锈钢排水槽结构部位进行焊接处理，并进行探伤检测，保证排水槽无渗漏点。

6增加挡水板长度，由原60mm长增加至110mm长，并在挡水板底部做披水处理，排水槽顶部做折边披水处理，长度为15mm。

7在轨道内侧再设置两道防水线，即三元乙丙橡胶条密封；在玻璃附框上设计集露槽构造，使玻璃上的露水汇集至集露槽内，而从胶缝处渗漏地雨水将汇集在集水槽中；在反方
向对开启的天窗板块间设置两道铝合金插接式防水型材，型材搭接部位采用防水发泡剂填充，并在型材上开设泻水孔。

图5.2.7-2 可开启天窗天沟节点图
5.2.8 屋面玻璃幕墙安装
1 龙骨安装的尺寸控制：龙骨的安装依据纵向控制线，根据纵向控制线进行调节，直至符合尺寸要求。

2龙骨的分格控制：纵向龙骨安装后进行轴向偏差的检查，轴向偏差控制在±1mm范围内。

横向分格尺寸控制在±1mm，测量分格尺寸应靠近支座附近。

3 横向龙骨的安装：纵向龙骨安装后进行横向龙骨的安装，纵向龙骨与角码之间的孔位应较紧配合，横龙骨安装时按照图纸和控制线必须保证本幕墙平面精度。

4在加工厂对下料尺寸的玻璃进行辅框组框，待结构胶强度达到要求时运至现场。

5工程采用的是8㎜+8㎜夹胶玻璃，玻璃板块比较重，采用吊机或卷扬机运输。

6按玻璃的编号，将已加工组装好玻璃进行对位，安装。

5.2.9注胶
1用异丙醇对注胶部位进行清洗。

2 在安装好的玻璃分隔缝凹槽内铺设圆形泡沫棒，确保凹槽封堵密实。

3注胶要求横平坚直，并且注胶厚度不低于4㎜。

4打完胶后，在板块的右上角贴上标签（标明规格、打胶日期及试件编号）并建立档案保存。

5.2.10调试
1完成全部施工工程量需进行天窗进行功能检验，检验内容主要包括是滑移轨道系统
的调试，以及天窗的现场防水试验。

2滑移轨道系统的调试是对可开启天窗的开启方式（如全开、全闭、半开、十字夹花等）进行循环测试，如有问题及时处理，确保开启系统的良好运行。

3开启天窗的防水试验包括现场淋水试验及雨天检查两种方式，两种方式试验后均无渗漏方可验收合格。

5.3 劳力组织
6 材料与设备
表6 主要施工机械表
7 质量要求
7.1 质量控制标准
7.1.1 施工质量控制：
1《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2001；
2《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002；
3《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005；
4《玻璃幕墙技术规范》JGJ102-2003；
5《建筑玻璃应用技术规程》JGJ133-2003；
6《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003；
7《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》CECS183：2005. 7.1.2 可开启天窗安装过程中质量检验及检验控制：
表7.1.2-1 支撑结构安装技术要求
表7.1.2-2 焊接外观质量标准
表7.1.2-3 每平方米玻璃的表面质量和检查方法
表7.1.2-4 玻璃检验允许偏差
7.2 质量保证措施
7.2.1为保证工程顺利进行应组织一个强有力的项目经理部。

组织所有施工人员，学习图纸、规范、规程和施工组织设计，领会设计意图质量要求、操作工艺等，并进行层层交底，发现问题，及时与有关单位协商解决。

7.2.2对建设单位移交的测量控制点和高程，要认真复核，并办妥交接手续。

7.2.3所有计量仪器、测量仪器按规定检验，超过使用期限的须经检测单位后方可使用。

7.2.4脚手架应采取有力的措施防止错位、滑动。

地面脚手架防止下沉，并及时调整活动支点。

7.2.5焊工必须持证上岗，注明焊工的焊接内容的焊工资格证书或岗位证书。

施工前进行技术交底、现场考核。

7.2.6屋面玻璃幕墙所用的龙骨、连接件的材质、规格、安装位置、标高及连接方式应符合设计要求和产品的组合要求，龙骨架组装正确连接牢固，安装位置和整体安装符合图纸和设计要求。

7.2.7 成品保护
1 成品堆放控制：
应做到分类、分规格，堆放整齐、平直、下垫木；叠层堆放，上、下垫木；水平堆放，上下一致，防止变形损坏；侧向堆放，除垫木外加撑脚，防止倾覆。

成品堆放地做好防霉、防污染、防锈蚀措施，成品上不让堆放其它物件。

2 成品运输:
做到车厢清洁、干燥，装车高度、宽度、长度符合规定，堆放科学合理；超长构件成品，配置超长架进行运输。

装卸车做到轻装轻卸，捆扎牢固，防止运输及装卸散落、损坏。

3成品保护：
1）在拆、改装修架子时，注意架子回转要慢，不要碰到饰面上，架子的扣件不得乱扔，以免伤人和砸坏面板。

2）已完工的部位应设专人看管，遇有危害成品的行为应立即制止，对于造成成品损坏者应给予适当处理。

3）每一装饰面成活后，均按规定清理干净，进行成品质量保护工作。

4）严禁在装饰成品上涂写、敲击、刻划。

5）架子拆除作业时注意防止钢管碰撞，脚手扳轻放。

8 安全措施
8.0.1 工程负责人必须全面承担施工现场的安全责任，并签定《安全责任书》。

8.0.2严格遵守有关劳动安全法规要求，加强施工安全管理和安全教育，严格执行各项安全生产规章制度。

8.0.3施工班组必须定期每月接受一次安全教育，提高安全意识，必须坚持防火安全培训活动，坚持焊接、油漆等危险作业进行防火安全技术交底制度，及时消除火灾隐患。

8.0.4 按规范要求设置防火分区“严禁烟火”明显标志，配备足够数量的消防水桶、防火布、接火器等消防器材，消防立管架设到脚手架作业平台，施工现场一切消防设施、装置未经批准不得擅自移动、破坏。

8.0.5严格遵守施工用火审批制度。

焊接作业等动火前，要清除附近易燃物，配备看火人员和灭火用具，电焊机外壳、焊钳与把线必须接零接地绝缘良好。

8.0.6施工层脚手架必须通过验收合格后方可上架作业。

8.0.7 不准在工程内、库房内调配油漆、稀料，并应设置消防器材和“严禁烟火”明显标志。

8.0.8 施工现场和仓库禁止吸烟，需要吸烟者应在指定专设有防火措施的吸烟室。

8.0.9 凡从事电焊作业的人员必须持特种作业上岗证，实行持证上岗，并应使用面罩或护目镜，配戴相应的劳保用品。

8.0.10施工人员应配备安全帽、安全带、工具袋，防止人员及物件的坠落。

8.0.11施工现场中各种危险设施、临边部位、洞口都必须设置防护设施和明显的警告标志。

8.0.12 脚手架必须绑扎牢固，不得超负荷使用，脚手架踏板之间不得有空隙，并要有防滑措施。

8.0.13作业中所用的物料，均应堆放平稳，不妨碍通行和装卸。

工具应随手放入工具袋；作业中的走道、通道板和登高用具，应随时清扫干净；拆卸下的物件及余料和废料均应及时清理运走，不得任意乱置或向下丢弃。

传递物件禁止抛掷。

8.0.14 作业人员，必须定期进行身体检查，凡患有严重心脏病、高血压、贫血症以及其它不适应高空作业的人，不得从事高空作业。

8.0.15 非操作或非排除障碍的人，不得攀脚手架、起重臂、绳索和随同吊物上下。

8.0.16严禁高空抛物。

运输吊顶材料时，下方应有专人看护，无关人员不得进入材料运输区。

9 环保措施
9.0.1原材料、半成品堆放场地应平整、干净、牢固、干燥、排水通风良好、无污染。

材料的包装袋、包装木箱不得随便遗弃，应统一外运至垃圾处理场。

9.0.2在施工过程中对易受污染、破坏的成品、半成品标识“正在施工，注意保护”的标牌。

现场的短小钢管余料、废旧油管不得随意丢弃，可回收资源，应充分回收，以节约资源。

9.0.3 将钢构施工中构件敲打的工作安排在白天进行，夜晚禁止一切发出较大声响的工作。

减少夜间施工时间，避免夜间施工时灯光向工地以外的地方照射。

夜间电焊施工时要进行遮挡，防止电弧光扰民。

9.0.4涂料施工的余料、废旧材料不要随便遗弃，应由环保部门指定的单位回收。

以免污染空气。

10 效益分析
10.0.1该工法施工简单科学，施工速度快，可以满足工期紧张的需要。

10.0.2设计施工简单，安装精度高。

10.0.3 造型美观大方，成本造价较低，给整个工程带来亮点。

11 应用实例
11.0.1 工程概况
1泉州市行政管理服务中心7#楼建筑面积3850m2，屋面开启天窗面积为576 m2，分为9扇，每扇面积约为64 m2，天窗最高点位于62.45m处.建筑上空的可开启天窗造型富有特色。

它实现了建筑物内外环境和谐与交融，突出了建筑物与时俱进的现代化气息。

2 泉州市行政管理服务中心8#楼建筑面积3680m2，屋面开启天窗面积为576 m2，分为9扇，每扇面积约为64 m2，天窗最高点位于62.45m处.建筑上空的可开启天窗造型富有特色。

它实现了建筑物内外环境和谐与交融，突出了建筑物与时俱进的现代化气息。

3广州市珠江新岸公寓可开启天窗位于裙楼游泳池钢结构组合屋面顶，晴天可通过控制按钮打开天窗通风，雨天可关闭挡雨避免雨水进入泳池。

整个天窗规格尺寸为
25800x12400mm，面积约为320 m2，分四扇，每扇面积约为80m2，每扇总重量约为65kN，天窗最高点位于20.257米处。

11.0.2 施工情况
以上工程采用本工法施工，在施工过程中，形成了一套行之有效的施工工艺，通过对每一步工序的研究、论证，最终解决了施工中的各种问题，确保了轨道的敷设、机电系统及活动屋面的防水的成功安装，顺利完成安装任务。

11.0.3 工程评价
工程采用该工法施工，获得建设单位和监理单位的一致好评，大大的降低施工工期，节约施工成本，提高工程质量，确保施工过程中的安全性，经济效益、社会效益明显。