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：

5、施工工艺

5.1 工艺流程

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Ф14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

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：吊装时采用扣件将钢丝绳固定在彩钢板上，扣件通过螺栓进行松紧。扣件固定的部位通过方案制定时的计算确定。○3吊装：汽车起重机起吊时，彩钢板的两端各用扣件连接20～30m的麻棕绳，由工人在地面或屋面上协助汽车吊控制彩板的方向，然后一端采用自固螺栓在预定部位先行固定在铁托板上，另一端再通过麻棕绳拉扯到位后同样采用自固螺栓进行固定，每单块板使用的螺栓数目根据跨度增加而增加，最少不得少于5个。彩钢板每安装2组（即6块单板）后，留下一块单板的位置再继续下一组的吊装，空出的位置待日后安装阳光板。彩钢板的固定方式详见图12拱板安装节点图。○4屋面锁边：由于在吊装前，彩钢板在地面通过锁边组合成3块一体，吊装后，需通过屋面锁边将每相邻的3块板间的缝隙进行咬合，施工工具与工艺和地面锁边相同。如图9所示。