多功能性屋面細部構造做法優化設計經驗介紹

楊濤，馬廣生，李鵬飛 （中建八局第一建設有限公司，山東 濟南 250100）

1 引言

工程屋面是房屋建筑的分部工程，所有構造設計需要有隔汽、通風防潮、保溫隔熱、防水等，除了通風系統的進排氣、排煙、太陽能、風能、消防用水、生活用水、醫藥用水、亮化工程照明配電系統、電梯機房、配電房等應用功能外，還要具有社會性，體現民族風格、民族文化、民族特點、時代風格、藝術造型，體現地方風格、民族風格、時代風格與地標性等；有的特殊建筑，還應具備其歷史價值和文化價值。因此，屋面工程的設計是建筑工程設計中的重要組成部分，尤其是多功能性屋面的許多細部構造做法必須精心設計和優化。

本文以肥西縣人民醫院二期工程病房樓多功能性屋面做法設計為例，針對優化設計多功能性建筑工程屋面作簡要介紹。

2 多功能性屋面做法優化設計

2.1 建設單位的基本要求

2.1.1 概況

肥西縣人民醫院二期工程病房樓，地下一層，地上22層，建筑總高度98.6米，建筑面積12萬m，設有2400個床位，單層面積約54000m，屋面面積5445m。

2.1.2 建設單位要求

根據醫院的特點和綠色建筑設計要求，建設單位對屋面設計提出的基本要求：

①符合醫院項目設計的相關規定；

②可以利用太陽能、風能，設置消防箱和消防管道、生活水箱和生活用水管道、醫藥用水水箱和供水管道、太陽能熱水水箱和給水管道、亮化工程及照明配電系統等，還要具有柔和顏色的面層裝飾與色調搭配等。

2.1.3 屋面細部構造做法優化設計

①屋面局部結構承載力設計

屋面結構設計充分考慮不同部位的荷載。設置消防箱、生活水箱、醫藥用水水箱、太陽能熱水水箱均為12t，分布在不同部位。傳統的做法是設計鋼筋混凝土水箱梁基礎，其弊端是在屋面上設置縱橫的反梁影響屋面排水功能。而本工程的水箱、設備和管道基礎全部采用鋼結構架空，既可以作為基礎，又不影響屋面排水，其支座設置在剪力墻和框架柱上，無需增加結構梁板的承載能力，BIM模型渲染三維大樣如圖1所示。

圖1 屋面水箱鋼結構架空基礎

②其余屋面結構承載力設計

綜合考慮屋面所增加的荷載，其承載力設計為5500kN/m。

③太陽能基礎優化設計

太陽能基礎縱橫間距3000mm方可滿足。傳統的設計做法是在屋面結構現澆混凝土時預留長寬均為200mm高度不小于400mm的混凝土墩臺，數量應為826個。管道支架基礎280個，總計1106個，給施工帶來很大困難。本設計采用后植DN200的鍍鋅鋼管作為基礎，如屋面太陽能支架基礎和管道后植支架基礎剖面圖（圖2）所示。

圖2 太陽能（管道）后植支架基礎剖面圖

④屋面排氣塔優化設計

屋面設計有排氣塔120個，傳統的做法依據圖集（XXXX）應設計高于屋面女兒墻200mm，總高度約2300mm，需要對屋面局部結構承載力增大，給施工帶來難度。本工程采用低塔高排管設計，如：低塔高排管剖面圖（圖3）所示。

圖3 低塔高排管剖面圖

⑤屋面雨水口優化設計

一般的建筑結構柱需要與屋面女兒墻等高，女兒墻的厚度大多為200mm以下，而結構柱的截面尺寸一般為600×600mm。女兒墻內側應設計天溝，為了使天溝順直避免轉彎，天溝中心線需要設計據女兒墻內側至少600mm。傳統的設計是將雨水口設計在天溝中心線上，排水管一般是固定在下層的墻與柱的轉角處，以免影響美觀，更便于隱蔽。因此，雨水口就距離豎向排水管至少水平距離400mm，如果在下層設置排水管彎頭，一是影響非吊頂的頂層美觀，二是彎頭容易漏水。本工程采用在屋面天溝設置側排水暗道，既不影響排水，也不影響屋面使用功能。如屋面側排水口立面圖（圖4）剖面圖（圖 5）所示。

圖4 屋面側排水口立面圖

圖5 屋面側排水口剖面圖

⑥女兒墻內側裝飾優化設計

多功能性屋面是經常上人的，女兒墻高度一般不低于2200mm，而且需要裝飾內側。傳統的做法設計是將女兒墻內側和結構柱內側干掛金屬板飾面，飾面板隨著結構柱和女兒墻等厚度安裝，使女兒墻與結構柱水平投影形成凹凸狀，如傳統做法女兒墻水平投影圖（圖6）所示。

圖6 傳統做法的女兒墻水平投影圖

此做法設計的弊端是增加了女兒墻內側許多陰陽角，陽角容易破壞，陰角容易積存垃圾，施工難度也較大。本工程的設計做法是按照結構柱內側與女兒墻內側裝飾成一個平面，如：女兒墻水平投影圖（圖7）、女兒墻內側立面圖（圖 8）所示。

圖7 女兒墻水平投影圖

圖8 女兒墻內側立面圖

⑦屋面通道優化設計

由于是多功能性屋面，工作人員經常維護設備和操作設備運行，通道是必不可少的，但由于屋面縱橫管道較多，一般有距屋面300～1000mm和2000mm以上的。傳統的做法設計是在低于1000mm的各種管道處砌筑踏步，其弊端一是增加樓面荷載，二是影響屋面排水，三是施工難度增大。本工程做法設計是全部為鋼跨梯，就不免了上述弊端，如鋼跨梯立面圖（圖9）所示。

圖9 鋼跨梯立面圖

⑧屋面面層和溫度伸縮縫做法優化設計

當屋面采用塊材飾面時，傳統的做法是按照各種設備基礎、管道支架基礎、出屋面構造等排版，當排版很難時便將各種塊材進行切割鑲貼，由于屋面上述細部構造多大千余，導致塊材切割數量達25%，增加費人工多大30%。十分浪費，成本增大。

本工程的做法設計是，人員通道處采用單獨鑲貼，將各種基礎連線部分全部粘貼防火型耐久人造草皮，寬200～300mm，其余鑲貼塊材。此做法一是避免了大量裁割塊材，二是將伸縮縫進行了隱蔽。既節約了材料、還節約了人工，避免了伸縮縫密封膠過早老化。如屋面飾面水平投影圖（圖10）所示。

圖10 屋面飾面水平投影圖

⑨建立BIM模型優化設計

由于屋面設備太多，結構與裝飾、土建與安裝、專業與專業內容太多，必須先建立BIM模型，把碰撞問題全部解決，尤其是要根據BIM模型安排施工順序，從而確保工程質量、提高工作效率、降低工程成本。

3 結語

對多功能性屋面進行做法創新、優化設計，是滿足其使用功能的好辦法，可以節約材料、人工，提高工效、確保質量，尤其是細部構造做法設計，必須綜合考慮多方因素，建立BIM模型，把各種碰撞消除在屋面設計圖批準之前。