恒维新闻

近观通过屋顶曲面的交叠处理，自然地形成侧面天窗，造型又似“龙脊梯田”胜景和桂北民居层叠的屋檐。

建筑造型上的多个较大幅度的屋面起伏，采用连续的拱形结构得以实现，而且获得更大的空间跨度。

上部屋盖为钢结构体系：其中中心区屋盖钢构体系为空间支撑拱+单层壳体，指廊屋盖钢结构体系为平面实腹拱+单层壳体。
屋面工程的特点：低缓坡、大曲率双曲屋面。

二、屋面工程概况及特点

该屋面工程的设计思路
该项目屋面双向曲率均比较大。垂直天沟方向最小曲面半径约为72米，平行天沟方向最小曲面半径约为47米。屋面最外层的铝单板为开缝设计，不具备防水功能。
针对本项目屋面的特点：低缓坡大曲率双曲屋面，阳极氧化铝单板装饰面层（开缝设计）。
屋面设计要解决的问题：
1）防水以及有效安全的排水；
2）铝单板装饰面层的连接可靠，达到设计要求的抗风能力；
3）最大程度的贴合屋面的建筑造型。
根据以往工程案例，带装饰板的双层屋面的防水层可以采用直立锁边铝合金板或者钢板，而此项目设计之初防水层采用的是不锈钢焊接屋面系统。
在进行屋面设计时，首先对原设计方案进行了系统性的分析，包括排板和板型的分析。
也按照采用传统的直立锁边板进行了排板分析。
采用钢板时，排板与直立锁边板类似，不再做具体分析。
 

本项目不仅板长较大，每片板除了具有弧形外，因为屋面整体造型的双曲特征，还具有侧弯和扭曲的问题。另外，焊缝总长度达18.9万米，其对工期的影响和质量的把控均非常不利。在屋面坡度接近0度的位置，不锈钢焊接屋面板容易出现积水问题，长时间会造成屋面板的腐蚀，影响其使用年限。如下图所示：屋面板积水严重，且屋面板积水部位也容易造成积灰。

不锈钢焊接屋面板的板型特点：
目前国际上通用的用于不锈钢焊接屋面板的基材是铁素体不锈钢（其线膨胀系数为10.1 x10-6/℃）；对于面板的厚度，通常采用0.4mm~0.5mm；对于固定座的形式，分为不滑动固定座和可滑动固定座；对于固定座立板的厚度，通常采用0.15mm或者0.2mm；常用板型，
结论：无论采用哪种板型，做为板面附属物的稳定受力层，没有案例作为支撑。
采用铝镁锰合金直立锁边屋面板作为防水层（主楼三维排板见下图）。

屋面排板分析：
1）屋面板长度：单坡最大长度为60m；
2）板型尺寸：肋高65mm，板宽400mm，板厚1.0mm；部分采用扇形板；
3）屋面排水：屋面板最小排水坡度接近0度(位于图中画云线部位)；
4）屋面侧弯：板的最大侧弯值为8‰左右，不影响安装；
5）屋面正弯、反弯：正弯半径最小15m，反弯半径最小16m。
按照最优排板方案，需在每个拱的交接处设置内天沟，增加了屋面的漏水隐患。本项目钢结构由于为单层壳体，室内没有布置虹吸管道的空间，内天沟的排水也是一个难题，且依然无法避免屋面局部排水坡度为零的情况。
 


二、屋面构造层的设计
通过分析，采用不锈钢焊接屋面系统和铝合金直立锁边系统，虽然解决了本项目屋面的一分部功能需求，但依然在抗风能力和防水方面存在比较大的隐患。
经过反复比选，最终，选用双层TPO防水卷材作为本项目屋面的主防水层，上部安装铝单板装饰层。装饰板龙骨通过穿出防水层的小钢立柱与主体结构连接。从根本上解决了防水和抗风等首要功能，其它功能也作为本项目的难点和重点进行了一一攻克。
此做法既是对传统的继承，又是一种创新。
TPO作为单层防水卷材屋面系统的主要材料之一，在我国具有非常广泛的应用。但是由于其耐久性以及美观问题，在国内较多的应用于工业建筑的屋顶。近年来随着材料加工技术的成熟以及进口品牌的推广应用，TPO等柔性卷材的耐久性也比十年前有了显著提升。
但要保证其能够达到与金属屋面相匹配的耐久性，适用于大型公共建筑，仍需要对其的应用进行深度挖掘和创新。--采用双层TPO防水层的做法。底层TPO采用传统的机械固定方式，上层TPO采用专用胶水与底层TPO粘接连接，对底层TPO进行覆盖，阻止了底层TPO与空气和紫外线的直接接触。

三、该屋面工程的设计特点
该屋面工程的设计特点：
1）采用双层TPO柔性防水卷材作为主防水层

2）屋面构造层中的底板兼做吊顶使用

高肋盒式承重底板的美观性问题
盒式钢板一般用于工业建筑的屋面或者是墙面内板，适用于较大跨度，节约檩条。盒式钢板由于厚度和板宽均较大，成型后精度较低，观感差。尤其在三维曲面上铺装后，底面不平，搭接部位缝隙不均匀，容易咧嘴。




该屋面工程的设计难点以及解决思路
一、卷材防水层被立柱穿透位置的加固防漏措施
该屋面的构造层设计中，支撑装饰层龙骨的小钢立柱需穿透TPO柔性防水卷材，为减少施工工作量以及穿透带来的漏水隐患，通过增大支撑点的间距以尽量减少支撑点的数量，但穿透点距离太远又不利于单层网壳的受力和曲面的形成，最终的穿出点布置大约为3.6mx1.8m；在小立柱穿出位置，采用的是更为柔软的均质防水卷材对立柱进行包裹，使防水卷材与立柱的贴合度更高，避免了在施工过程中形成缝隙，从而造成漏水隐患。

二、屋面排水分区的有效控制
对于传统的带肋金属板，屋面排水具有方向性，即使是双曲屋面，大部分雨水也会按照肋的方向排出。而本项目屋面的防水层采用的是TPO防水卷材，安装完成后表面光滑，雨水会按照最短距离流向低洼处。容易造成雨水先在屋面的低洼处汇集，然后再流向天沟，使得天沟中雨水的收集出现不均匀的情况，天沟内的虹吸落水口不能充分发挥作用，易造成低洼处溢水。故在TPO屋面上按照3m间距设置挡水条，先将雨水按照排水分区导入天沟，然后通过分布于天沟内的虹吸雨水口排走。
三、装饰面板的排板及加工
整个项目的设计过程中，采用了犀牛软件进行建模并分析处理。不仅为设计前期的曲面分析、现场施工定位、龙骨放样、材料下料提供了数据支撑，而且大大缩短了设计、下料的周期，从而保证项目按时顺利实施。而且对于其它屋面相关专业比如虹吸雨水系统的准确安装提供了依据。


四、主楼的月牙形天窗
主楼共设置了28条月牙形天窗。每条天窗的分格均为不规则四边形，排烟窗为异形开启扇。由于每扇窗户的尺寸、角度都不相同，加工时每扇窗户都要单独定制，组角角码不能采用型材开模批量生产，型材加工及组角工作量非常大，而且加工前均由施工人员现场复尺以保证精度。


主楼月牙形天窗实景
目前，我国大型公共建筑所使用的屋面系统主要来自于日本和欧洲，其系统相对成熟，防水层所使用的材料主要有钢板、铝合金板、不锈钢板。近年来，大型公共建筑的屋面频频发生在强风下破坏和漏水的情况。开发和选择合适的屋面系统是专业屋面厂家和从业人员面临的新课题和新挑战。
桂林两江国际机场T2航站楼采用双层TPO防水卷材外加装饰板的构造做法，是一次大胆而有益的尝试。目前这一尝试在建筑造型、屋面功能需求、造价和施工方面均取得了合理的平衡。同时我们也希望它能够经受得住时间的检验。

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