钢结构支撑无穿透金属屋面监理实施工作的研究探讨

近年来，随着我国经济建设的不断发展，建筑设计的观念不断更新。大型复杂的几何形金属屋面系统使用逐渐广泛。由于其复杂的几何形体变化，难免给设计和施工带来一定程度上的难度，这样那样的问题也就突显出来，处理不好，达不到建筑效果、设计要求、功能要求等。因此，作为一名主持监理工作的工程师，必须具备一定的相关知识。熟悉这方面的技术，以便更好的服务于工程建设。本文就本人参建湖南省科学技术馆工程结合设计，施工管理方面获得的经验与同行专家探讨。
湖南省科技馆，占地126亩，建筑面积28000m2,由南北二馆及一座长45m高8.5m人行天桥组成。南馆建筑总高度31.5m，北馆建筑总高度为21.7m。大型金属屋面面积为17000m2,其屋面系统为复杂几何形金属屋面系统，其支撑系统为钢结构桁架及网架结构。屋面系统结构（由下至上）0.5mm镀铝锌复合钢板+镀锌钢衬檩条+带隔热垫高强铝合金固定（可滑移）支座+带铝箔防潮层保温棉+10mm厚铝镁锰防水层+面层为2.5mm厚铝合金面板。为满足内天沟的排水功能，其排水系统采用的是虹吸式排水系统。

在设计和施工过程中，我通过参与工程建设总结了如下工程建设经验：
①因屋面系统几乎是全封闭的建筑空间，很多排烟风口和新风口均是穿过屋面系统的。因此，要考虑风口与屋面系统的防水构造要求，尤其是处于屋面上方的风口，要做到既不影响建筑造型效果，又能有效防止雨水及排风的顺畅。因此设计要考虑二次防水问题。监理工程师审查施工图时，应重点审查施工图该部位的细部构造，并组织相关专业工程师一起审查、研究施工方案的工序、工艺是否合理和是否满足建筑构造要求。协调专业间工艺和工序之间的矛盾，防止由于工序倒置，导致屋面系统防水处理失败。
②屋面防水：
整个屋面防水采用的是1mm铝镁锰防水层，采用直立锁边固定方式。整个屋面形成一体，不采用一螺钉且无穿透。面板的加工现场根据屋面几何形体，按现场实际所测量尺寸加工而成。其直立咬合边由专用设备在现场完场。咬合时两块面板和支座座顶以360。同步卷边。这样循环施工，使屋面形成一张密不透气的巨大金属皮。监理工程师应进行现场巡视检查直立咬合是否紧凑，衬垫安装是否到位，尤其是铝镁锰板纵向相交时的咬合。这里很容易出问题，也是造成屋面漏水的重要部位。
由于形成一张巨大金属皮，带来的问题是金属热胀冷缩的问题。屋面板的热胀冷缩是二维的，即横向和纵向，波肋型屋面板可以有效吸收横向热胀冷缩带来的屋面变形。而解决不了纵向伸缩问题。我所参建的工程采用的是可滑移固定支座，支座体有两部分，座体开有一长圆孔，座顶卡在长圆孔内，沿长圆孔可以左右滑动。这样可以防止由于没有设置该可滑支座引起直立咬合部与支座顶端的硬摩擦，导致防水层穿孔而失去功能。同时也解决了屋面板纵向变形的问题。监理工程师应检查支座的固定情况，尤其是不锈钢螺栓的紧固情况及上下支座相连的动配合是否满足滑动要求，严防“咬死”情况发生。
④由于整个建筑为异形屋面，其控制轴线几乎是弧线和圆心点，因此采用相对坐标，每段再取点与点之间的弧线相连。屋面上应注意弧度的变化，尤其是控制线的变化，要按控制线的变化进行控制并满足建筑外轮廓线变化要求。这点很重要，控制不好会很难达到建筑效果或失去部分建筑功能，造成工程损失。因此，当桁架主檩条安装完毕后。在安装次檩条时，要进行第一次误差矫正，使误差控制在调节龙骨可调范围以内，这项工作以现场测量实际尺寸为准。测量完毕后，进行计算机修正误差。确定次檩条每一根的高度。通过主檩条调整、次檩条调整、调节龙骨三级误差修正。达到屋面板安装后圆润的效果。施工中，监理工程师须进行控制线、标高复核。尤其要控制好一级误差---主檩条的施工标高，防止一级超过次檩条的调节范围，次檩条安装后的误差要求控制的3mm以内，以达到采用调节龙骨进行微调来控制屋面铝单板面层的连续、圆润的效果。
屋面桁架支撑系统（注意错层时的轴线变化）
⑤防雷措施：
金属屋面可作为防雷闪接极，但必须符合下列要求：
⑴金属板之间搭接长度不小于100mm；
⑵金属板下面无易燃物品时，其厚度不应小于0.5mm；
⑶金属板下有易燃物品时，其厚度：钢板不小于4mm，铜板不小于5mm，铝板不小于7mm；
⑷金属板无绝缘层被覆盖。
本工程屋面板材2.5mm，显然符合做防雷闪接器要求。因此，没再设置网格状避雷带，保证了屋面的整洁，美观。
施工中，监理工程师要检查龙骨间金属编织带跨接是否可靠，搭接是否满足100mm要求。
⑥建筑隔墙的处理。因为是异形，意味较多隔墙外缘不是直立的。因此，在设计时，应考虑隔墙竖向外缘尺寸是否满足稳定性和建筑设计、施工要求。必要时设悬挑梁和构造柱。以达到隔墙与建筑外缘密闭隔断功能。
施工阶段，监理工程师复核建筑外缘控制线，且必须控制留适当间隙供安装，并协调部分隔墙的工序施工搭接时段。
⑦本工程屋面的虹吸式排水系统，雨水管采用高密度聚乙烯（HDPE）专用排水管，热熔对焊连接。材质均为PN6、PE100、S12.5，按本地50年一遇的暴雨强度q5=0.059198L/Sm2计算，屋面不需要再另外设溢流装置。雨水斗底盘为不锈钢材质，斗罩盖为为铸铝材质，屋面雨水斗预留尺寸为300mm，每个雨水系统均设置给水槽，给水槽尺寸长500mm×宽800mm×高300mm。监理工程师在施工检查过程中应重点检查防涡流装置的安装是否正确。给水槽的尺寸以及防堵漏装置的安装。虹吸式排水系统排水时管内压力较普通排水管压力大，因此管道的雨水斗底盘的连接及管道的对接焊连接也是检查的重点。