多功能性屋面細(xì)部構(gòu)造做法優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)介紹

楊濤，馬廣生，李鵬飛 （中建八局第一建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

1 引言

工程屋面是房屋建筑的分部工程，所有構(gòu)造設(shè)計(jì)需要有隔汽、通風(fēng)防潮、保溫隔熱、防水等，除了通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)排氣、排煙、太陽(yáng)能、風(fēng)能、消防用水、生活用水、醫(yī)藥用水、亮化工程照明配電系統(tǒng)、電梯機(jī)房、配電房等應(yīng)用功能外，還要具有社會(huì)性，體現(xiàn)民族風(fēng)格、民族文化、民族特點(diǎn)、時(shí)代風(fēng)格、藝術(shù)造型，體現(xiàn)地方風(fēng)格、民族風(fēng)格、時(shí)代風(fēng)格與地標(biāo)性等；有的特殊建筑，還應(yīng)具備其歷史價(jià)值和文化價(jià)值。因此，屋面工程的設(shè)計(jì)是建筑工程設(shè)計(jì)中的重要組成部分，尤其是多功能性屋面的許多細(xì)部構(gòu)造做法必須精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

本文以肥西縣人民醫(yī)院二期工程病房樓多功能性屋面做法設(shè)計(jì)為例，針對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)多功能性建筑工程屋面作簡(jiǎn)要介紹。

2 多功能性屋面做法優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 建設(shè)單位的基本要求

2.1.1 概況

肥西縣人民醫(yī)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(wàn)m，設(shè)有2400個(gè)床位，單層面積約54000m，屋面面積5445m。

2.1.2 建設(shè)單位要求

根據(jù)醫(yī)院的特點(diǎn)和綠色建筑設(shè)計(jì)要求，建設(shè)單位對(duì)屋面設(shè)計(jì)提出的基本要求：

①符合醫(yī)院項(xiàng)目設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定；

②可以利用太陽(yáng)能、風(fēng)能，設(shè)置消防箱和消防管道、生活水箱和生活用水管道、醫(yī)藥用水水箱和供水管道、太陽(yáng)能熱水水箱和給水管道、亮化工程及照明配電系統(tǒng)等，還要具有柔和顏色的面層裝飾與色調(diào)搭配等。

2.1.3 屋面細(xì)部構(gòu)造做法優(yōu)化設(shè)計(jì)

①屋面局部結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)

屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮不同部位的荷載。設(shè)置消防箱、生活水箱、醫(yī)藥用水水箱、太陽(yáng)能熱水水箱均為12t，分布在不同部位。傳統(tǒng)的做法是設(shè)計(jì)鋼筋混凝土水箱梁基礎(chǔ)，其弊端是在屋面上設(shè)置縱橫的反梁影響屋面排水功能。而本工程的水箱、設(shè)備和管道基礎(chǔ)全部采用鋼結(jié)構(gòu)架空，既可以作為基礎(chǔ)，又不影響屋面排水，其支座設(shè)置在剪力墻和框架柱上，無(wú)需增加結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)架空基礎(chǔ)

②其余屋面結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)

綜合考慮屋面所增加的荷載，其承載力設(shè)計(jì)為5500kN/m。

③太陽(yáng)能基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能基礎(chǔ)縱橫間距3000mm方可滿足。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)做法是在屋面結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆混凝土?xí)r預(yù)留長(zhǎng)寬均為200mm高度不小于400mm的混凝土墩臺(tái)，數(shù)量應(yīng)為826個(gè)。管道支架基礎(chǔ)280個(gè)，總計(jì)1106個(gè)，給施工帶來(lái)很大困難。本設(shè)計(jì)采用后植DN200的鍍鋅鋼管作為基礎(chǔ)，如屋面太陽(yáng)能支架基礎(chǔ)和管道后植支架基礎(chǔ)剖面圖（圖2）所示。

圖2 太陽(yáng)能（管道）后植支架基礎(chǔ)剖面圖

④屋面排氣塔優(yōu)化設(shè)計(jì)

屋面設(shè)計(jì)有排氣塔120個(gè)，傳統(tǒng)的做法依據(jù)圖集（XXXX）應(yīng)設(shè)計(jì)高于屋面女兒墻200mm，總高度約2300mm，需要對(duì)屋面局部結(jié)構(gòu)承載力增大，給施工帶來(lái)難度。本工程采用低塔高排管設(shè)計(jì)，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(yōu)化設(shè)計(jì)

一般的建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)柱的截面尺寸一般為600×600mm。女兒墻內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)計(jì)天溝，為了使天溝順直避免轉(zhuǎn)彎，天溝中心線需要設(shè)計(jì)據(jù)女兒墻內(nèi)側(cè)至少600mm。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將雨水口設(shè)計(jì)在天溝中心線上，排水管一般是固定在下層的墻與柱的轉(zhuǎn)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(shè)置排水管彎頭，一是影響非吊頂?shù)捻攲用烙^，二是彎頭容易漏水。本工程采用在屋面天溝設(shè)置側(cè)排水暗道，既不影響排水，也不影響屋面使用功能。如屋面?zhèn)扰潘诹⒚鎴D（圖4）剖面圖（圖 5）所示。

圖4 屋面?zhèn)扰潘诹⒚鎴D

圖5 屋面?zhèn)扰潘谄拭鎴D

⑥女兒墻內(nèi)側(cè)裝飾優(yōu)化設(shè)計(jì)

多功能性屋面是經(jīng)常上人的，女兒墻高度一般不低于2200mm，而且需要裝飾內(nèi)側(cè)。傳統(tǒng)的做法設(shè)計(jì)是將女兒墻內(nèi)側(cè)和結(jié)構(gòu)柱內(nèi)側(cè)干掛金屬板飾面，飾面板隨著結(jié)構(gòu)柱和女兒墻等厚度安裝，使女兒墻與結(jié)構(gòu)柱水平投影形成凹凸?fàn)?，如傳統(tǒng)做法女兒墻水平投影圖（圖6）所示。

圖6 傳統(tǒng)做法的女兒墻水平投影圖

此做法設(shè)計(jì)的弊端是增加了女兒墻內(nèi)側(cè)許多陰陽(yáng)角，陽(yáng)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(shè)計(jì)做法是按照結(jié)構(gòu)柱內(nèi)側(cè)與女兒墻內(nèi)側(cè)裝飾成一個(gè)平面，如：女兒墻水平投影圖（圖7）、女兒墻內(nèi)側(cè)立面圖（圖 8）所示。

圖7 女兒墻水平投影圖

圖8 女兒墻內(nèi)側(cè)立面圖

⑦屋面通道優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于是多功能性屋面，工作人員經(jīng)常維護(hù)設(shè)備和操作設(shè)備運(yùn)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(tǒng)的做法設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yōu)化設(shè)計(jì)

當(dāng)屋面采用塊材飾面時(shí)，傳統(tǒng)的做法是按照各種設(shè)備基礎(chǔ)、管道支架基礎(chǔ)、出屋面構(gòu)造等排版，當(dāng)排版很難時(shí)便將各種塊材進(jìn)行切割鑲貼，由于屋面上述細(xì)部構(gòu)造多大千余，導(dǎo)致塊材切割數(shù)量達(dá)25%，增加費(fèi)人工多大30%。十分浪費(fèi)，成本增大。

本工程的做法設(shè)計(jì)是，人員通道處采用單獨(dú)鑲貼，將各種基礎(chǔ)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(jìn)行了隱蔽。既節(jié)約了材料、還節(jié)約了人工，避免了伸縮縫密封膠過(guò)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(yōu)化設(shè)計(jì)

由于屋面設(shè)備太多，結(jié)構(gòu)與裝飾、土建與安裝、專業(yè)與專業(yè)內(nèi)容太多，必須先建立BIM模型，把碰撞問(wèn)題全部解決，尤其是要根據(jù)BIM模型安排施工順序，從而確保工程質(zhì)量、提高工作效率、降低工程成本。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)多功能性屋面進(jìn)行做法創(chuàng)新、優(yōu)化設(shè)計(jì)，是滿足其使用功能的好辦法，可以節(jié)約材料、人工，提高工效、確保質(zhì)量，尤其是細(xì)部構(gòu)造做法設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)圖批準(zhǔn)之前。