弧形高低跨坡屋面施工要點研究

1 引言

坡屋面是建筑屋面的重要分支，其造型新穎、紛呈多樣，不易積水、保溫隔熱性能更優，是當前多層花園洋房與高檔別墅等建筑中常用的屋面類型。 但是坡屋面的專業性較強，施工難度較大， 有必要對坡屋面的施工要點以及注意事項加以研究，為現代建筑業的多元化發展提供施工方法支持。

本文以松山湖臺灣園北部學校（初中）為例，對建筑的主體結構與坡屋面的施工過程進行分析， 側重于研究弧形高低跨坡屋面的重點施工內容與注意事項， 以有效指導弧形高低跨坡屋面的施工作業， 減少施工過程中的質量缺陷與安全隱患。

2 項目概況

松山湖臺灣園北部學校（初中）場地位于東莞市松山湖臺灣園阿里山路與基隆路交會處，用地面積為8.448 4 hm2，總建筑面積105 577.29 m2，其中，7 號圖書館建筑面積為2 549.67 m2，8 號報告廳建筑面積為1 394.52 m2；9 號教學樓建筑面積為16 088.57 m2；10 號 教學 樓 建 筑 面 積 為15 307.33 m2；11 號 體育館建筑面積為4 243.74 m2；12 號食堂、 宿舍樓建筑面積為39 664.93 m2；13 號地下室建筑面積為26 328.53 m2。 地上建筑最大層數為16 層，地下層數為2 層，最大建筑高度為56.55 m，最大跨度為47.4 m，最大單體建筑面積約為39 664.93 m2。 該項目的屋面采用弧形高低跨坡屋面結構，根據設計方案，屋面坡度在19°～30°，選擇平瓦與小青瓦作為掛瓦材料，充分融合了當地的建筑特色，符合城市整體建設情況。

3 弧形高低跨坡屋面混凝土結構施工要點

3.1 模板工程

3.1.1 坡屋面模板工程的設計要點

模板是坡屋面的輔助施工結構，在具體實施之前，需對模板結構的設計圖與施工圖進行對照研究， 及時發現施工圖與設計圖中的不合理之處， 在充分理解設計圖設計理念的基礎上對施工圖加以修改與完善，確保坡屋面模板工程施工達到設計效果。 在對坡屋面模板工程進行設計時，可采用專業軟件對模板支架構件進行三維建模，對規格尺寸與材料屬性加以精準定義與設置， 并利用專業軟件的計算功能量化分析模板支撐體系的剛度、承載力與穩定性。 將模板支架根據空間布局與結構關聯性進行排版，再通過CAD 繪制支模架圖。

本項目綜合考慮了模板支架安裝拆卸的便利性以及模板性能，選用膠合木模板作為坡屋面模板，厚度設計為15 mm。對于高低跨坡屋面，在高模板支架部分采用盤扣架體，在低模板支架部分采用輪扣架體，符合當地建筑設計與施工標準[1]。

3.1.2 弧形高低跨坡屋面工程特殊處理措施

弧形高低跨坡屋面實質上是將弧形的屋面板利用微積分理論分解為若干個長度較小的直線屋面板， 再對每一個直線屋面板進行模板制作與組合安裝， 因此， 制作直線型屋面板時，為了減少直線型屋面板在安裝過程中產生的拼縫，應精準測算每一個圓弧段具體的幾何參數與規格尺寸， 如弦長、標高、夾角等，再利用數控機床對精準的規格參數進行定制化、精細化加工， 確保加工制作的模板成品與設計高度吻合。 同時， 也可引入BIM 技術與CAD 軟件對直線屋面板進行獨立設計后再預拼裝，通過預拼裝模擬、調整、優化每一個圓弧段對應的直線型屋面板的規格屬性， 減少弧形高低跨坡屋面各模板安裝時的拼接縫，提高各模板安裝的吻合度。 對于相鄰模板之間不可避免的拼接縫， 可利用玻璃膠對拼接縫加以處理，確保整個坡屋面拼接的密封性。在直線型屋面板拼裝的同時，要同步開展混凝土澆筑工作，以有效處理屋面高低跨的施工縫，確保整個澆筑過程一次成型，規避澆筑混凝土時出現施工縫。

3.2 鋼筋工程

3.2.1 弧形高低跨坡屋面的力學特性

鋼筋工程是弧形高低跨坡屋面工程實施的分部分項工程，施工前，需對弧形高低跨坡屋面的力學特性加以分析，為鋼筋的選材與工藝設計奠定基礎。 本項目屋面的坡度范圍設計在19°～30°，相較于平屋面而言，在同樣的荷載作用下，坡屋面的變形通常小于平屋面（在特殊的弧形造型下，坡屋面的變形僅為平屋面的1/3）。 對坡屋面的力學特性進行研究，從構成來看，弧形高低跨坡屋面的基礎構成是弧形樓蓋，弧形樓蓋在加工時出現彎折形成屋脊線，在受力上分割樓蓋，屋脊處的折板類似于彈性支座，折板的剛度較小，在荷載作用下容易出現應力集中現象[2]。

3.2.2 弧形高低跨坡屋面的設計與施工要點

考慮到弧形高低跨坡屋面的力學特性，折板部位，尤其是折板相交處，容易出現應力集中現象，有必要對上述部位進行加強處理， 以提高折板的力學性能以及在同樣荷載作用下的穩固性。 具體措施為對該局部區域增強配筋，以免應力在折板的局部區域集中，同時，在施工過程中也要結合折板特定區域的鋼筋錨固與連接情況合理增加配筋。 坡屋面的框架梁在結構上屬于弧形折梁，與屋脊處的折板類似，均可等同于彈性支座，為保證折梁的力學性能達到設計要求，需根據折梁的實際受力情況采用通長配筋， 以免折梁的上部縱筋因承載力不足而出現安全問題。

在坡屋面鋼筋放樣時， 要對坡屋面工程的弧形梁板以及每一個梁的交匯節點進行精確掌握， 確定各構件之間的空間布局與關聯關系， 同時還要嚴格按照節點詳圖與設計方案開展鋼筋放樣工作。 施工過程中，需同步關注弧形折梁鋼筋的相關參數情況，如鋼筋的斷開位置、鋼筋的彎折角度等。 此外，坡屋面鋼筋工程施工時應注意施工安全， 在鋼筋安裝前應搭設完備的安裝操作平臺，以免高空作業導致安全問題；要根據屋面的坡度在相應工作位置布設防滑條與扶手架， 為鋼筋安裝作業提供相對安全的作業環境。

3.3 混凝土工程

3.3.1 弧形高低跨坡屋面混凝土澆筑順序

弧形高低跨坡屋面混凝土澆筑需先澆筑較低部位的坡屋面，再澆筑較高部位的坡屋面，同等標高部位的坡屋面應同時從兩側開展混凝土澆筑工作， 以免從一側澆筑導致坡屋面的模板支撐體系出現不穩定現象。 弧形高低跨坡屋面混凝土澆筑順序與其他工程混凝土澆筑順序一致， 均是對混凝土進行拌和、澆筑、搗實、平整與養護，具體施工流程見弧形高低跨坡屋面混凝土澆筑要點。

3.3.2 弧形高低跨坡屋面混凝土澆筑要點

弧形高低跨坡屋面混凝土澆筑需注意澆筑的時間間隔，以免時間過長而導致混凝土內外溫差過大、出現裂縫，要充分利用混凝土在初凝之前的強度有效減少混凝土表面的不平整現象。 考慮到屋脊處的折板類似于彈性支座， 折板的剛度較小，在荷載作用下容易出現應力集中，可在局部區域澆筑時，向混凝土中加入外加劑，以減少混凝土澆筑時出現裂縫。 混凝土的混合攪拌、澆筑、搗實、平整等工序應有序銜接，以免中間環節滯后或提前導致混凝土澆筑時間過短或過長。 在混凝土搗實過程中，應先人工搗實，再利用振動棒搗實，進一步提高混凝土搗實的成效。 不同于平面類工程的混凝土澆筑與養護，弧形高低跨坡屋面由于結構造型問題無法存儲水資源， 因而在對弧形高低跨坡屋面的混凝土進行養護時， 不應采取灑水的方式，而應在坡屋面混凝土澆筑后覆蓋一層養護膜，實現對坡屋面混凝土的養護。

4 弧形高低跨坡屋面分部工程的施工要點

4.1 坡屋面找平層施工要點

找平層施工是弧形高低跨坡屋面分部工程施工的首要環節。 施工前，需利用清理工具將表面的雜質、灰塵等加以清理，并用水泵澆水保持表面濕潤。 在施工時，要嚴格把控找平層的施工材料，對水泥的級配、砂漿的級配等進行嚴格把關，在水泥砂漿攤鋪過程中要精密測量找平層不同部位的厚度， 確保厚度均衡、觀感質量較佳。 此外，找平層施工完畢后，應對找平層進行科學養護，以免因養護不當而產生裂縫，影響找平層的施工質量。

4.2 坡屋面防水層施工要點

在對坡屋面的防水層進行施工之前， 需對坡屋面進行淋水試驗，查找當前坡屋面存在的滲漏部位，分析坡屋面滲漏的嚴重程度。 找到坡屋面的滲漏部位后，需采用磨光機對滲漏部位進行打磨與清理，直到整個滲漏部位暴露出來。 然后，繼續利用磨光機沿著裂縫縱向打磨， 并利用沖擊鉆在裂縫槽內鉆孔，孔間距達到一定標準后，利用高壓氣體吹干凈鉆孔內的粉末雜質，再在鉆孔內埋設高壓止水針，利用高壓止水針向屋面板注入堵漏劑，確保堵漏劑凝固后，再將止水針暴露在屋面板以外的部分加以切割，最后，在滲漏部位的周邊涂刷聚氨酯，完成坡屋面的滲漏處理工序。 在對坡屋面的滲漏點進行處理后，可對坡屋面進行整體防水涂膜層施工，涂膜方式為橫向與縱向交叉涂膜， 以免坡屋面因弧形高低跨等造型問題而出現屋面上部涂膜較薄、 下部涂膜較厚的情況。 防水涂膜層施工后，再在坡屋面覆蓋防水卷材，并利用水泥釘、膨脹螺栓等對防水卷材加以固定，以免其從坡屋面脫落[3]。

4.3 坡屋面保護層施工要點

坡屋面混凝土澆筑應與主體結構混凝土澆筑順序相同，同時應對保護層進行分隔縫留置， 特別注意高低跨位置處以及屋脊留置分隔縫。 如果條件允許，且滿足相關規范與規定要求，應盡量不在弧形坡屋面坡向位置留置分隔縫。 坡屋面混凝土澆筑應厚度均勻，確保弧形屋面成型。 在混凝土澆筑完成后進行收面時，應把握最后一次對弧形屋面“塑形”的機會。 坡屋面混凝土澆筑后， 應及時進行保濕養護， 保濕養護可采用覆蓋、噴涂養護劑等方式，選擇養護方式應考慮現場條件、環境溫濕度、構件特點、技術要求、施工操作等因素。

4.4 坡屋面掛瓦施工要點

小青瓦、筒瓦、平瓦施工前，應繪制排瓦圖，對復雜位置應繪制排瓦大樣。 施工時應對坡屋面出屋面管道、高低跨坡屋面交接處格外關注。 此處屋面瓦鋪設應嚴格遵照相關圖集、規范要求，應對屋檐處瓦片的挑出墻面長度、瓦片搭接長度，以及脊瓦在兩坡屋面搭蓋長度、瓦頭深入檐溝的長度重點關注，確保其使用效果及美觀度。 掛瓦施工應自下而上施工，最后鋪蓋脊瓦。

5 結語