高铁站房弧形曲面大檐口铝单板施工技术

福建高铁南平北站站房整体设计体现大气舒展,如在水面展翅而飞的白鹭,带起水韵涟漪,流动的曲线屋顶如水波般灵动,整个屋面大檐口纵向为无接缝整块铝板,各块长度由 2.8-6.5m 阶梯式布置,整体呈曲线状,具有一定的施工难度。项目在施工中运用电脑三维立体模拟的方式以及施工现场测量放线两方面结合做法,对龙骨架及异形铝单板加工进行优化,测量放线采取全站仪定点投射,利用分片区、分轴线的控制方式,确保檐口曲线的平滑和直线的平整度。在施工过程中通过使用此施工技术,完成了弧形曲面铝板大檐口。

1.项目概况

南平北站站房南北长135.6m,东西长38.4m,建筑高度23.5m,站房建筑面积9998㎡,为线侧平式车站,主体结构形式为钢筋混凝土结构。站房屋面为球形网架结构、铝镁锰合金屋面,整体如在水面展翅而飞的白鹭,带起水韵涟漪,整个屋面结构呈立体弧形曲面形式,流动的曲线屋顶如水波般灵动,正立面檐口总长为133.2m(图1),檐口外挑最大宽度3.9m,檐口铝单板最大板块纵向长度6.5m,檐口铝单板上与金属屋面连接,下与玻璃幕墙对缝相连,以及与室内弧形铝板吊顶相呼应,对金属屋面防水性能、抵抗负风压性能、车站站房整体效果的实现与满足起到了至关重要的作用。檐口异形铝单板纵向长度 2.8-6.5m,采用厚3mm氟碳喷涂铝单板整块无缝拼装,并通过纵向加强肋保证铝单板的强度。檐口铝单板上下口标高变化多端,整体呈曲线状,同时檐口铝单板每2块和幕墙玻璃对缝,给施工带来较大难度。

2.工程重难点分析

(1)铝单板檐口整体呈曲面造型,美观要求高,测量放线精度高及现场施工困难大(图2)。在铝板骨架施工阶段,项目在施工中运用电脑三维立体模拟的方式以及施工现场实际测量放线两方面结合做法,对骨架和铝单板加工计划进行相关的优化并且形成有效的样板片段,进一步验证骨架和铝单板加工计划是否可行,测量放线采用全站仪定点投射射,在每一段檐口曲线变化的地方进行多点标注,并设置标高及水平位移控制点,有效的控制好檐口曲线的变化。

(2)为实现檐口整体曲面设计效果,纵向铝板为无接缝整张铝单板,整块板纵向由多角度、多层次组成(图3),铝单板生产加工难度加大,原材料需特供、需联机裁板、平整度控制要求高。

(3)弧形檐口铝单板及玻璃幕墙需对缝(图4),给深化设计排版及施工带来较大的难度。在方案深化及施工部暑中,合理安排施工顺序,统筹考虑玻璃幕及金属幕墙整体一致性,先施工玻璃幕墙,再进行檐口铝单板的施工,保证檐口铝单板和玻璃的对缝。

(4)檐口主结构均为悬挑构件,跨度大、高度高、呈弧形阶梯分布;故檐口铝单板施工交叉作业范围、施工协调要求高,安全风险影响因素多。

3.施工工艺

3.1 工艺流程

脚手架搭设→测量放线→创建三维模型→安装连接件→制作安装骨架→安装面板→打胶保洁。

3.2 脚手架搭设

结合本工程外立面实际情况,外檐口铝单板呈弧形阶梯状,考虑到工艺操作及工期等方面,故采用满堂钢管脚手架,便于施工测量精度控制、作业面宽、安全有效性控制,现场脚手架搭设高度分四个平台区域,立杆均采用单立管,立杆纵距1.50m,横距1.5m,步距1.8m。纵横向均设剪刀撑,每隔四道布设一道,脚手架顶部为施工作业层。

3.3 测量放线

檐口铝单板施工中测量放线是确保平整度和曲线平滑重中之重,在施工过程中要控制好曲线平滑的观感质量有非常重要的作用。放线时遵守先整体投放再局部投放的顺序,根据土建单位交付的轴线标高控制点,采用全站仪测放出檐口铝单板龙骨轴线标高控制点,再拉通线形成水平控制线。在曲线有变化较大的地方,需加密标高的控制点,这样可以确保檐口弧形曲线的变化及平滑。

为消除钢网架上方屋面檩条系统和檐口铝单板龙骨加重荷载后会变形,必要对龙骨先预起拱。采用电脑模拟计算与样板段实测相结合的办法定1-1.5cm为主体龙骨预起拱值。

3.4 创建三维模型

该檐口铝单板造型独特,空间测量定位相对较难,各边角细部节点施工复杂,根据计算机三维模型,通过精密计算,运用先进仪器严格控制每个节点的允许偏差,从而保证了整个幕墙的施工质量。

3.5 龙骨架制作安装

主龙骨和屋面网架球通过转接件采取支托板焊接,铝板次龙骨与主龙骨的连接使用螺栓。整体龙骨安装好后,必须进行标高和弧形曲线的复查,运用拉通线的方式对龙骨弧形曲线再次检查并验收,超过3mm偏差的龙骨需进行调整,以满足铝板安装对龙骨弧形曲线和平整度的要求。

3.6 铝板加工安装打胶

檐口铝单板加工基材均采用足厚3.0mm,氟碳喷涂油漆厚度均大于45um,加强筋采用20mm×40mm×20mm槽铝,间距为400mm,角码间距300mm,檐口铝单板安装过程中,需参照施工流水段的划分来开始从起点按顺序依次施工,安装时随时检查檐口弧形曲线的平滑和接缝直线的平整度。以防产生电化学腐蚀情况,钢龙骨和铝板相接处我们用绝缘性垫片来分离。为了整体胶缝线条线型美观,在打胶前对胶缝两侧铝板粘贴美纹纸,并用专业打胶工人进行注胶(保证胶缝密实、注胶厚度一致、连续)。

 

4.施工过程质量管控要点

(1)整个大檐口铝单板造型复杂,龙骨布置呈桁架形,需根据大檐口的二维形状创建三维模型,再把三维模型铝板的单元块摘取出来,进行尺寸标注然后进行下料,准确而无误。

(2)檐口铝单板的品种,规格及色泽应符合设计要求;铝合金板材表面氟碳树脂涂层厚度应符合设计要求

(3)铝单板间胶缝采用黑色中性耐候密封胶,胶缝应横平竖直、深浅一致、宽窄均匀、光滑顺直。

(4)高度重视檐口铝单板龙骨节点图设计,结合土建结构,统一标准,明确各个连接构件的加工详图。

(5)铝板安装时平整度控制严格,板块间不允许出现接缝不直现象。

(6)采用先进的便携式检测工具及时检测,主要有漆膜厚度检测仪、焊缝厚度检测器、金属板厚度检测仪及高精度数字游标卡尺等。

(7)严格实行“工艺先行、样板引路”,严格执行《铁道旅客车站细部设计》,实现过程精品。

 

5.安全注意事项

(1)脚手架平台外侧设防护栏杆、张挂密目安全网进行全封闭防护。

(2)针对檐口部位的高空作业、电气焊作业、气瓶的安全操作距离和安全操作规程、特种作业人员的持证上岗等方面重点进行监控和管理。

(3)关于脚手架,除进行安全教育、安全技术交底外,要针对性的编制脚手架检查的表格,并明确脚手架工程的验收程序,未验收合格不得进入下一道工序。

(4)在架上作业人员应穿防滑鞋和佩带好安全带,脚下应铺设好脚手板并应保证安全、平稳,且不得有探头板。

6.结束语

本工程施工中通过三维模拟和现场实测相结合的方式编制材料加工计划,在施工过程中,从未出现过返工情况,作废过一块铝板,安全、高效地完成了弧曲线檐口铝单板的施工,取得了较好的社会效益与经济效益,获全标段10个车站第一称号,被中国铁路总公司工程管理中心评为精品客站,为今后类似工程的檐口铝单板施工积累了宝贵经验,具有一定的参考价值和指导作用。

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