基于双层压型金属复合保温屋面施工技术应用的探讨

引言

近年来，由于各类新工艺、新材料的出现和使用，使屋面材料呈现多样化的发展方向。其中，大面积使用的复合压型钢板屋面是一种非常值得关注的材料。将该压型钢板轧制后，其弯曲刚度明显提高。另外，其优良的性能，良好的密封性，轻便的重量，以及美观的经济性，完美的结合在了一起。

1 工程概况

该工程位于河南省洛阳市洛宁县，占地面积为 41052.09 平方米，是一座地标性的大型工程。本工程设计由 4000 人的体育场和 6000 人体育馆以及一个包括游泳馆在内的公共健身场馆组成。游泳馆地上三层、地下两层，共计17,008.88 平方米，总高 23.92 米。主要结构为钢筋混凝土框架，顶部为螺栓球网架结构，顶盖为双层金属屋面。本文结合游泳馆工程实例，对双曲双层金属屋面在工程设计中的具体应用进行了详细的论述。

2 金属屋面施工的重难点

(1) 本工程采用“北高南低”“东西起拱”设计理念，构建出具有明显曲率的不规则钢网壳结构（见图1），不仅外形美观，还有利于自然通风与空间优化。但其“双曲面”造型对金属屋面体系施工带来多项技术挑战，在确保结构安全稳定的同时精准控制构件间的配合。为此，施工前需进行精细设计计算，制定周密计划，施工中严格质量监控，确保各环节高质量完成，实现设计目标与使用要求。

本项目旨在打造地标性建筑，对建筑形态和功能提出了高要求。业主特别强调屋面设计需兼顾装饰效果、防水隔热及光滑外形。前期评估显示游泳馆主要结构为复杂受力的大跨度螺栓球网架，采用单层铝质屋顶因密封材料老化易漏水。经技术和经济对比分析，双金属屋面结构在结构稳定性、防水性能及外观上表现最优，成为理想选择。

3 屋面支撑结构设计

通过采用焊接的方法，将屋面的主龙骨与网架连接起来。项目总体方案为异型双曲面结构，北高南低，东西起拱。施工前采用激光扫描和无人机航拍等手段，对网架进行全方位的空间坐标测量，依据实际数据深化部分节点做法，保证整体造型。然后，基于实测数据，构建三维实体模型，基于各螺栓球节的高度、位置差，对各螺栓球节分别进行个性化加工，并进行标号标注。主要檩条选用 180×80×6 毫米热镀锌矩形方通，次檩条采用 80×80×5 毫米热镀锌矩形方通。主檩条与次檩条用螺栓锚固的角钢焊接。为保证整体造型精度，支撑件与次檩条的高度可调，便于在装配时进行微调，以获得最好的外观和结构效果。

4 各个结构层设计

4.1 直立锁边系统

从上到下，结构层以此为：H90 高强铝合金材料制成的金属屋面支撑；1.5毫米厚的热塑性聚烯烃（TPO）防水层；保温层上铺一层厚 100 毫米，容重140kg/m³ 的岩棉隔热材层，在施工过程中采取错缝搭接的方法来加强隔热效果；其次是吸声层，设置 50 毫米厚、16 公斤 / 米密度的玻璃丝吸声棉，保证填充紧密；底层使用直径为0.6 毫米的YX35-125-750 镀铝锌镁穿孔板，以全穿孔设

计，穿孔率为23%，孔径为3.0 毫米。

4.2 抗风揭性能

项目所在地的总体地形是四面环绕的山地、地势低洼，建筑所在地的地势较周边略低。由于周围没有高耸的建筑物遮挡，该地区的风速较大，当遇到最大风速时，风力可达到 10 级。根据专家的测量，该区的最大风压值为 1.8436千牛 / 平方米。利用相应的软件对该结构进行了仿真计算，并对其进行了详细的分析，得出的结论是：各部件都符合规范的规定。

5 经济效益

以该工程游泳馆屋面为例，东西长95 米，南宽73 米，屋面面积6935 平方米。与传统的单层屋面结构相比，该方法具有诸多优点。(1) 传统的单层屋面结构要想满足相同的隔热、防水要求，往往需要增加隔热层的厚度或者选择某一种性能较好的材料，这样就造成了造价的提高。但该工艺将两层压型金属板夹在中间绝热层，既能达到较好的保温效果，又能有效地节约材料费用。采用常规的屋面保温方式，单位面积的保温材料造价在80 元左右，而这种方法的造价只有 50 元左右。根据建筑面积估算，可节省材料费用：（80-50） ×6935=208,050 元。(2) 传统的单层屋面体系，因其构造相对单一，在长期运行中容易发生渗漏，且维修成本高。在 10 年的寿命周期中，常规屋面维护费用为 20 元左右，但由于其良好的防水能力，使得该方法的维护费用仅为每平方米 5 元。这样算下来，10 年就可以节省（20-5） ×6935=104025 元。(3) 在此工艺中，还增加了一层铝单板饰面层。尽管一开始的材料和安装费用较普通的金属板高 50 元，但是通常的金属板 15 年就要换一次，一次替换的费用（包括人工和材料）在120 元左右。与之相反，铝单板抗腐蚀性较强，其寿命超过 50 年，大大降低了更换次数及相应的成本。这样就可以节省 6935* （120-50）元的费用。(4) 通过对施工过程进行优化，大大提高了工作效率，缩短了总体工期。在同等面积的情况下，与传统的建筑方法相比，可节省 30% 左右的工期。

结束语

本文以洛宁县体育中心幕墙工程为例，选用并改进双层金属屋面板，采用新型直立锁边技术。即提升了建筑整体美观性，使屋面线条更修长流畅，又保留原设计视觉效果。屋面板采用竖向双向折叠咬合结构，通过机械装置实现自动密接，确保板块匹配度与防水性能，有效防止毛毛雨渗漏。该方案无需化学嵌缝胶，完全依靠物理咬合实现密封，具有结构轻便、安全高效、防水排水性能优异等特点，在台风、暴雨等恶劣天气下仍能稳定运行，提供持久可靠保护。

参考文献：

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