苍穹之下,一朵巨大的“木棉花”含苞待放,这是我国民航首个拥有五条商用跑道运行的机场——广州白云国际机场三期扩建工程T3航站楼的独特外观。近日,广州白云T3航站楼正式启用,其极具科技感的金属屋面,以变幻的外观和强大的抗风性能成为行业关注的焦点。
近年来,随着我国建造技术迭代升级,金属屋面在现代建筑中被广泛应用。它不仅为建筑穿上华丽的“外衣”,更集成了多项先进技术,在结构安全、功能集成、绿色节能以及建造工艺方面表现突出。
屋面系统能抗17级台风
“木棉花”立于南海之滨,台风是其金属屋面最大的挑战。为了抵御17级台风的“撕扯”,中建二局安装工程有限公司(以下简称“中建二局安装公司”)工程团队把台风“搬进”室内,通过风洞抗风揭实验优化屋面结构、精选合适材料。经过数月测试,不锈钢脱颖而出。它被作为屋面表层材料,构成我国首个彩色连续焊接不锈钢金属屋面。
屋面系统从上到下共有10层。底层檩条结构拟合出渐变坡度,然后逐层耦合各类材料,实现隔汽、保温、防水、隔音、防晒等功能。特别是顶层不锈钢板,厚度仅0.5毫米,采用整板焊接工艺,做到“天衣无缝”,极大提升屋面的抗风与防水性能。
更令人瞩目的是,工程团队跨界引入航空工业技术,自主研发出国内首台航空级金属屋面智能检测机器人。该机器人搭载深度学习算法与多模态传感系统,可在8.4万平方米陡坡屋面上自主行走、跨越障碍,实现毫米级损伤识别。
在静态抗风实验中,整个屋面系统的抗风压能力达18.2千帕,可抵御17级台风。在此之前,采用铝镁锰合金制成的金属屋面,抗风能力只能达到12级台风。
除了抵抗急风骤雨,广州白云机场T3航站楼金属屋面对抗热胀冷缩的能力也值得一提。工程团队通过焊接连接与横向“褶皱”设计,科学释放热胀冷缩应力,确保了屋面系统在长期使用中的结构稳定与完整性。
数字技术精准塑形
屋面的价值不仅在于防护,更在于为建筑美学提供更多表达空间。不久前投用的浙江安吉“两山”未来科技城文化艺术中心,十二片巨型“竹叶”构成的屋顶,正是金属屋面美学表现力的极致展现。
白色的“竹叶”形屋顶由2.8万平方米的金属屋面构成。建造过程中,精准定位最长达151米、最大悬挑37米的叶片,是中建二局安装公司工程团队首先要攻克的难题。
工程人员广泛应用建筑信息模型(BIM)与3D扫描逆向建模技术,在虚拟空间中构建了与实体建筑完全一致的数字孪生模型。通过1︰1原位实体放样,提前预演并解决了所有潜在的结构碰撞与安装冲突,将施工误差降至最低,确保了异形屋面与主体结构的完美契合。
在多雨的江南,复杂曲面造型对防水排水提出严峻挑战。对此,工程团队双管齐下:一方面,通过优化天沟布局、增设挡水墙等措施,构建了高效的有组织排水系统;另一方面,创新采用了双层柔性防水卷材系统,避免了传统固定方式对防水层的穿孔破坏,显著提升了防水体系的完整性与耐久性。
“这套防水系统如同为建筑穿上‘防水防风衣’,不仅能有效阻挡雨水侵袭,还能抵御强风撕扯,让金属屋面在风雨中完好无损。”巨型“竹叶”金属屋面项目负责人、高级工程师唐泽兵说。
模块化高效施工
全国各地,文体场馆等大型公共建筑越来越多,金属屋面施工难题也日益凸显,以“模块化施工+数字化管理”为核心的智能建造体系应运而生。
遥望伶仃洋畔,总建筑面积约18.6万平方米的大湾区文化体育中心综合体育场如扇面一样徐徐打开,其“波光粼粼”的复杂环状屋面,外环坡度高达65度,呈现具有韵律感的叠瓦形态。
面对如此高难度的施工条件,中建二局安装公司工程团队开创性地采用“防水层以下全构造模块化施工”技术。他们利用BIM与全站仪现场扫描数据,将总面积约7.8万平方米的屋面精准划分为878个独立模块,每个模块均在地面拼装焊接,最大模块重达7.4吨。
“这种搭积木式的施工方法,将大量高空、高风险的现场作业转化为地面或低空的标准化工序,使复杂造型屋面的安装效率提升了30%,同时将材料损耗率严格控制在2%左右。”大湾区文化体育中心综合体育场金属屋面项目负责人、总工程师赵俊伟告诉记者,模块化施工方法不仅极大地降低了安全风险,还有效避免了屋面系统与其他专业施工的交叉干扰,保证整体工程的顺畅推进。
从抗风防水到造型创新,从智能检测到模块化施工,金属屋面技术的系统性创新,推动中国建筑围护系统走向更安全、更美观、更高效、更绿色的未来。


