大跨度无梁拱型彩钢板屋盖施工方案

大跨度无梁拱型彩色钢板屋盖施工工法

1、前言

金属薄壁拱型屋盖是近几年来从国外引进和发展起来的一种新型的屋盖结

构，国内目前最大跨度可达36m，它与传统结构相比，有着自重轻、安装容易、

造型美观、施工周期短、抗震性能好、造价低廉、环境污染少、免维护等综合优

势。“金属拱型波纹屋盖”作为建设部2001 年科技成果推广项目，在近年来有了

长足的发展，目前施工技术已日臻成熟。作为冷弯型钢结构的一个分支，金属拱

型波纹屋盖结构早在十九世纪八十年代就开始为人类所用，但尽管金属拱型波纹

屋盖结构属于冷弯型钢结构范畴并有着很久的应用历史，但到目前为止世界上还

没有一部这种结构的专用技术规程，为使拱型屋盖建设过程中施工工艺更加规范，

更加完善，特制定了本工法，也希望能为日后其他同类工程提供一定的经验。

2、工法特点

2.1 金属拱型波纹屋盖由于跨度、拱度各不相同，且多种跨度、拱度的屋盖

可能在短时间内轮换吊装，因此，为加快施工进度，降低工人安装吊杆的难度，

设计出了可调节型吊杆，大大加快了吊装进度。

2.2 本工法系统的叙述了工艺的全过程，是一套完整的工艺体系，适用于各

种金属拱型屋盖的施工过程。

3、材料及设备

3.1 彩色钢板卷材

主要材料为冷轧结构钢板，表面处理后热镀锌，镀锌量每平方米不少于200克，表层两涂两烘底漆和面漆，漆为聚酯和氛树酯，因而防腐性能好，对环境温

度适应性强，强度高，使用寿命长久。例如宝山钢铁股份有限公司生产的Q/BQB 440 TS280GD 2/2 RGA 彩色涂层钢带，由于跨度不同，对应的常采用0.800×914× C、1.000×914×C、 1.200× 914×C 等不同型号卷材。其中0.800、1.000、1.200 表示卷材厚度， 914 表示卷材宽度， C 为长度。

3.2 吊杆

在多种跨度、拱度的金属拱型波纹屋盖同时施工时，吊车、吊杆等设备随着工程的进度随时在几种跨度的施工现场进行调动。为此，特设计出可拆卸、可旋转、

可延伸的新型吊杆。吊杆采用De110 镀锌钢管加工而成，两端为 1.5m 长可拆卸延伸臂，采用螺纹连接，当吊装25m 以上跨度屋盖时安装，平时拆除。内侧为 1.5m 长可拆卸、可旋转的延伸臂，与主杆采用帮条焊连接，随时可根据吊装的需要进

行角度调整，重新焊接，方便快捷，在吊装 15~25m 跨屋盖时安装。主杆为 8m 长钢管，用于吊装 15m 以下跨度屋盖。

图 1吊杆设计图

3.3 20t 汽车起重机 2 台

3.4 车载移动彩钢板加工机一台

3.5 锁边机 2 台，用于板材咬边、锁边

3.6 45W 手电钻 8 台，用于钢板固定

3.7 1KW 切割机 2 台，用于不平整板材切割

3.8 钢丝绳、麻棕绳

4、方案制定

4.1 板长计算

随着跨度的不同，彩钢板大棚的拱度也有所差别，因此，在施工前，必须针

对施工的实际跨度进行计算，以确定加工后的彩钢板的长度。计算依据参照表1，以 27m 跨度，墙厚 20cm 为例，计算步骤如下：

27m跨度的实际彩钢板屋盖跨度为：

27m－ 0.2m（墙厚）＋ 0.24m（伸入梁内）× 2＝27.28m根

据表 1，高跨比取 0.2 ，拱高为 27.28m×0.2 ＝5.456m

根据跨度与拱高算得，彩钢板实际每跨长度为：29.28m

考虑压纹过程中2～3％的长度损耗， 27m 跨度屋盖的单块彩钢板的加工长度取 30m。

表 1

4.2 方案编制

方案基本内容应包括：板长计算、安装质量控制、安全措施、作业人员协调

操作具体要求等。并应通过专家认证，确定计算结果是否满足规范、标准要求；

安全措施是否全方位履盖到吊装每个环节等。具体参照如下标准进行：

选择工艺

可行性分计算模式不当或计算子项不

全

析

吊杆等力学

计算

选择设备机具、

材料安全措施不详

细

主要问题

编制方案

论证

5、施工工艺

5.1 工艺流程方案编制完成

预埋件、铁托板彩钢板卷材成型

拉环加工

预埋件埋设地面锁边

预埋件埋设

图 3

5.2预埋件、铁托板、拉环加工

预埋件采用 10mm 厚热轧板与Ф 14 钢筋加工而成；铁托板采用 1500× 5× 6000热轧板加工，成型后，经除锈涂刷防锈底漆两道；拉环由Ф20 钢筋加工。具体尺寸详见图 4～图 6。

图 4预埋件加工图图6拉环加工图

图 5铁托板加工图

5.3 预埋件埋设

预埋件应在钢筋混凝土天沟砼浇筑前埋设，焊接在梁钢筋上，间距不得大于80cm，且每根柱子顶端必须埋设一个，用于焊接拉环。为保证以后铁托板安装的质量，预埋件焊接时应带通线控制好位置与标高。

5.4 铁托板、拉环安装

天沟砼浇筑完成后开始安装铁托板

与拉环，铁托板为通长安装，拉环只安

装于柱子顶端。均通过焊接与预埋件连

接，定位详见图7。

图 7预埋件、铁托板、拉环埋设部位示意

5.5彩钢板卷材成型

卷材成型通过车载移动彩钢板加工机完成。这种结构是靠在钢板上轧制出波

纹成型的。将卷板变成拱型屋盖需要两道成型工艺：第一步将钢板轧成U 形或梯形波纹直槽板，第二步通过在下部轧出横向小波纹而将直槽板轧成拱型槽板。拱

型槽板的曲率大小就是靠槽板上横向小波纹的深浅来调整的。双向波纹彻底改变

了钢板的力学性能。第一步轧制成的槽形波纹极大地提高了钢板的横向刚度，是

结构承载力的根本所在。而第二步轧成的横向小波纹则可提高钢板的局部稳定承

载力，增强结构纵向抗弯刚度，突出结构壳体受力特性。每吨彩钢板卷材的展开

长度约为 100～ 120m，加工成梯型板后，需采用切割机切割为合适的长度。

5.6组板、地面锁边

通过车载设备加工成的单块“ U”型板，需经过地面锁边方可用于吊装，其原

因有二，一是单块板长细比过大，容易折断；二是节约吊车台班。通过锁边机将三

块单板加工为一块整板，可大大节约吊装所花的时间。每块单板的形状及锁边机工

作的原理如图 8 所示。

图 8锁边原理及示意图

5.7吊装、屋面锁边

彩钢板吊装采用人工配合汽车起重机进行。其施工程序如下：○1 选择吊杆：根据工程跨度的不同，分别选用8m、11m、 14m 三种吊杆；○2安装扣件：吊装时