超大型金属屋面防渗漏设计与施工技术分析_许成凯.pdf

Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言社会经济的发展，极大地推动了大型机场、高铁车站等大空间公共基础设施的建设，在此情况之下，超大型金属屋面系统的设计和施工得到了更多重视。金属屋面不仅耐久性较好，而且施工相对便利，能够很好地满足大型公共空间实际使用需求，但超大型金属屋面自身结构特点以及工艺技术，导致其在防渗漏方面存在一定隐患。因此，加强对超大型金属屋面防渗漏设计与施工技术的分析和探讨是十分有必要的。2工程概况本文以某城市大型工程建筑项目为例，该项目总建筑面积达1.38106m2，整体面积加大，空间巨大，包括中央大厅、连廊以及人行通达等多个部分，工程量巨大。结合建筑设计实际情况，该建筑屋面系统面积为5.9105m2，根据建筑设计实际要求，整个屋面系统还包括天窗、采光玻璃、格栅、天沟等，而且部分位置还存在特殊造型，整体结构复杂程度较高。该屋面系统为树状钢柱支撑的大跨钢结构，选用铝镁锰板作为屋面金属材料。根据建筑要求，屋面防水等级为级，排水方式为虹吸雨水系统，共设计400多个汇水分区，屋面标准构造如图1所示。屋面板：1.0 厚铝镁锰金属屋面板，规格 65/400固定座：高 80(下垫隔热垫）防水层：1.5 厚 TPO 防水卷材保温层：70 厚岩棉上贴铝箔支撑层：153030 镀锌钢丝网屋面檩条：15050202.5/2.2，材质 Q355B,600保温层：70 厚岩棉上贴铝箔隔汽层：0.6 厚自黏改性沥青隔汽卷材底板：0.6 厚镀铝锌压型钢板，高 120图 1屋面标准构造（单位：mm）【作者简介】许成凯（1983），男（满族），河北承德人，高级工程师，从事建筑工程施工与技术管理、项目管理研究。超大型金属屋面防渗漏设计与施工技术分析Analysis of Seepage Prevention Design and Construction Technologyof Super Large Metal Roof许成凯，李卫永，王海（中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100176）XU Cheng-kai,LI Wei-yong,WANG Hai（China Construction Division No.1 Construction Engineering Co.Ltd.,Beijing 100176,China）【摘要】针对超大型金属屋面防渗漏设计与施工技术问题展开探讨，以实际超大型金属屋面工程项目为例，结合实际情况以及防渗漏需求，对屋面系统抗风揭设计、防渗漏设计重点进行探讨，总结提出了超大型金属屋面防渗漏设计与施工技术要点。根据研究结果可知，通过确定抗风揭参数、强化材料选择，并借助 BIM 技术等进行深化设计，强化施工过程中的细部处理和成品保护，能够有效保障超大型金属屋面的防渗漏效果。【Abstract】Aiming at the technical problems of leakage-proof design and construction of super-large metal roof,taking the actualsuper-large metal roof project as an example,combining with the actual situation and leakage-proof requirements,the key points ofwind-proof design and leakage-proof design of roof system are discussed.Finally,the key points of leakage-proof design and construction ofsuper-large metal roof are summarized and put forward.According to the research results,it can be known that the anti-leakage effect ofsuper-large metal roof can be effectively guaranteed by determining the anti-wind exposure parameters,strengthening the material selection,deepening the design with the help of BIM technology,and strengthening the detail treatment and finished product protection in theconstruction process.【关键词】金属屋面；防渗漏设计；施工技术【Keywords】metal roof;anti leakage design;construction technique【中图分类号】TU761.1+1【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0168-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.0511683屋面系统设计重点3.1抗风揭性设计屋面系统的防渗漏效果不仅与其自身的排水能力以及防渗漏性能有关，还与屋面系统的抗风揭能力有关。因此，若超大型金属屋面在完成施工后，其抗风揭性能较差，在强风天气下，屋面系统构造会受到损伤和破坏，就会导致屋面出现渗漏问题，同时还会对屋面结构安全产生不良影响。因此，强化抗风揭性能设计也是屋面系统防渗漏设计中的重点内容1。本文案例工程结合实际情况，在进行抗风揭性能设计时，主要采取了以下措施：（1）对屋面结构进行优化，采用有檩体系，以此提高屋面系统的荷载性能；（2）采用直立锁边+抗风夹形式，提升锁边咬合强度，保障整体抗风、防漏性能；（3）缩小固定支座间距，降低屋面变形风险；（4）咬合施工后，在顶部与支座处增设抗风夹，提升整体抗风性能。3.2防渗漏设计为避免漏水情况的发生，在对案例工程屋面防渗漏进行设计时，采取了如下措施：（1）根据相关研究结果以及以往设计经验，超大型金属屋面渗漏位置主要在构造层之间的结合处。对此，选用金属屋面板+TPO防水卷材的形式，这种防渗漏结构设计，能够在上层金属屋面局部失效的情况之下，确保下层防水卷材仍然具备良好的防水效果，避免出现渗漏问题。（2）为避免在降雨量较大的情况之下，屋面积水流到面板之下，威胁防水安全，案例工程中选用了270公母肋双重设计方式，能够有效预防此类问题。（3）在屋面板的长期使用之下，受到温度变化影响，屋面板会在各方向上发生一定程度的伸缩，导致其磨损严重，甚至由于磨穿而出现漏水情况。针对这一问题，案例工程在每块屋面板靠近屋脊的位置，设置了两个固定点，并对其进行咬合处理，将屋面板与支座固定在一起，以此减轻面板收缩磨损，延长屋面板使用寿命，预防漏水情况的发生。4超大型金属屋面防渗漏设计与施工技术要点4.1参数确定为保障屋面抗风揭设计的合理性以及有效性，需要通过试验确定抗风揭参数。主要采用风洞模拟试验，结合当地实际环境情况，对建筑物在风力、风速影响下的受力情况进行分析。此次试验分析的模型缩比尺为1350，模拟风速控制在135 m/s。根据试验结果可知，建筑表面极值风压变化范围为-4.51.4 kN/m2。计算得到案例工程中最不利风吸标准值为-2.737 kN/m2。由于该计算结果的绝对值比风压图当中最不利位置的风压4.4小，因此，最终取值为-4.4 kN/m2。经计算，屋面4个区域的具体抗风揭试验目标值情况如表1所示。表 1屋面各区域抗风揭试验目标值试验参数区域 1区域 2区域 3区域 4基本风压/kPa阵风系数体型系数高度系数风荷载标准值/kPa分项系数风荷载设计值/kPa安全系数抗风揭试验目标值/kPa0.51.61-1.11.321.2451.41.76623.5150.51.61-2.01.322.0891.42.92825.8570.51.58-1.11.431.3281.41.90523.8300.51.58-2.01.432.2691.43.17726.3654.2材料选择在进行金属屋面材料选择的过程中，常用的金属合金材料为铝镁或者铝锰。其中铝锰合金无法通过热处理对其进行强化，同时作为脱氧剂，锰含量的增加有助于提高合金强度，而且还不会影响合金的塑性。而镁能够有效提升铝的抗拉性能，根据相关研究结果可知，镁含量每提高1%，合金的抗拉强度能够提升大约34 MPa，但同时，镁含量过高会影响合金的性能，若其长时间处于室温条件下，会出现软化和热脆现象，影响屋面强度。基于案例工程项目当地实际情况，以及风压特点，选择了镁含量适量减少，而锰含量适当增加的AA5754铝锰镁合金2。4.3深化设计为保障超大型金属屋面设计的合理性以及可行性，采用了BIM技术进行深化设计，并对设计方案展开了施工模拟分析，进一步完善屋面系统的构造设计。在实际进行优化设计的过程中，充分考量了建筑主体结构形式和屋面坡度走向，以及实际施工过程中可能出现的误差问题，实现屋面结构设计的合理优化，在支座位置增加了抗风夹，并取得良好的抗风揭效果。4.4防水施工防水施工主要包括以下技术流程。1）基层处理。结合案例工程实际情况，选择了与丁基自黏TPO防水卷材相容良好，且不产生有害产物的专用基层处理剂，主要包括聚合物乳液、助剂等，不仅密封性良好，而且渗透性和强度较高，不会阻碍自黏胶层的渗透和黏结。基层处理需要将表面油污、杂物等处理干净，确保表面平整度。然后再使用滚筒涂刷基层处理剂，确保涂刷均匀，要求1 m2涂刷范围内Construction Technology工程施工技术169Construction&DesignForProject工程建设与设计用量在0.2 kg以上。2）防水卷材铺设。第一，铺设卷材前，需要结合屋面实际情况以及条件，进行弹线定位。第二，为保障铺设效果，应进行卷材预铺，以此消除卷材回卷应力。值得注意的是，卷材铺设应按照屋面流水方向进行搭接，以此避免水流渗入。第三，加强对于卷材末端的固定控制，使用裁纸刀将卷材划开，轻轻揭起隔离膜，并使其与卷材之间形成30左右夹角，然后进行铺贴施工，同时使用压辊进行排气处理，确保卷材铺贴质量。值得注意的是，卷材间的搭接宽度应至少为80 mm，相邻卷材短边搭接宽度应至少为500 mm。第四，卷材搭接位置采用热风焊接技术进行施工，可使用自动焊接机进行点焊、预焊和终焊操作。为保障焊接质量，焊接时环境温度应在5 以上，并确保焊接位置干净、干燥。第五，完成防水卷材铺设后，需要对防水层质量进行检查和验收，确保施工效果。4.5细部处理根据案例工程实际情况，防渗漏施工过程中的细部处理要点内容主要包括以下几个方面。1）屋面板搭接方式控制，传统金属屋面采用的自攻钉固定等连接方式，防水效果难以得到良好保障，此次施工采用了两边缘加工成公母肋形式，公母肋夹角控制在270以上，以此有效避免了屋面积水渗入面板内，提升了屋面防渗漏以及抗风揭性能。屋面安装搭接示意图如图2所示。图 2屋面安装搭接示意图2）出屋面管道位置的防水处理，采用了H类TPO卷材，并使用了不锈钢和密封胶进行密封处理，处理高度在250 mm以上，采用热风焊接方式将其与大面卷材进行连接，防水做法示意图如图3所示。图 3出屋面管道防水做法示意图（单位：mm）3）天窗细部防水处理。在天窗周围位置加高波肋，同时采取封闭排水措施，确保天窗位置高于屋面，以此减少下雨或者积水渗漏问题。同时做好天窗周围雨水引流。并在天窗周围采用TPO防水卷材进行粘贴，将卷材收口位置设置在天窗框架上沿或者内立面，然后使用密封胶进行密封，确保卷材下方与屋面卷材焊接良好。4）屋脊防水处理。屋面防水卷材铺贴到屋脊位置断开，然后向其中填充泡沫塑料，强化保温效果，再剪裁宽度比屋脊大200 mm的TPO卷材，铺贴到屋脊位置，将其与两边卷材焊接牢固，以此达到良好的保温、防水效果。4.6成本保