一種新型的聚碳酸脂板屋面系統(tǒng)上海某主站房屋面系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告

PAGEPAGE15一種新型的聚碳酸脂板屋面系統(tǒng)＿＿上海鐵路南站主站房屋面系統(tǒng)設(shè)計(jì)本文以正在建設(shè)中的上海鐵路南站主站房屋面工程為例，介紹了“多層構(gòu)造聚碳酸脂板屋面系統(tǒng)”的功能及構(gòu)造、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，為高通透性的屋面系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及推廣提供了一種新的設(shè)計(jì)依據(jù)，為建筑師開(kāi)拓了更廣闊的創(chuàng)作空間。關(guān)鍵詞：、遮陽(yáng)百葉、聚碳酸脂板、吊頂、二次防水、節(jié)點(diǎn)、性能前言位于滬閔路、柳州路、石龍路和桂林南路環(huán)繞之中的上海鐵路南站，集鐵路、軌道交通、高架、公交、人行等多種出行方式于一體，是上海西南大型交通樞紐。為充分體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，其主站房設(shè)計(jì)為圓形，直徑約270米，屋面面積約五萬(wàn)八千平米，外形如一把撐開(kāi)的巨傘為匆匆來(lái)往的行人遮風(fēng)擋雨，主體結(jié)構(gòu)徑向?yàn)榉派錉畹漠愋瘟海h(huán)向由截面尺寸不一的上下弦管通過(guò)H型鋼焊接而成的環(huán)梁組成，環(huán)梁通過(guò)法蘭連接盤(pán)與徑向異形梁連接，中間部位為一直徑約26米的承壓環(huán)，整個(gè)結(jié)構(gòu)還包括一些交錯(cuò)的拉桿體系。主體鋼結(jié)構(gòu)施工完成以前，承壓環(huán)通過(guò)臨時(shí)圓形柱支撐；主體鋼結(jié)構(gòu)施工完成，去除圓形柱,在主體鋼結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力。盡量減少屋面系統(tǒng)支承檁條與主體鋼結(jié)構(gòu)的焊接。主體鋼結(jié)構(gòu)形狀圖二、屋面的建筑設(shè)計(jì)要求和組成屋面的建筑設(shè)計(jì)要求：最大的透明度、晶瑩剔透、系統(tǒng)懸掛于主體結(jié)構(gòu)上以減少支撐，人們透過(guò)屋頂望天空的效果就象透過(guò)屋面天窗看天空一樣清楚。功能要求：防水、遮陽(yáng)、保溫。屋面系統(tǒng)的組成：屋面分為遮陽(yáng)百葉層、防水層、吊頂層，還包括防雷、清洗維護(hù)等體系。三、屋面材料的選擇防水層板材選用聚碳酸脂中空型結(jié)構(gòu)板材，聚碳酸脂板又稱陽(yáng)光板，具有高透光率，高沖擊性、高強(qiáng)度、不易碎、重量輕的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)復(fù)雜的曲面形體。本項(xiàng)目采用中空LTPXP30/3RV4.4－V型結(jié)構(gòu)帶90度飛翼截面的聚碳酸脂板，其968mm的跨度在撓度為40mm時(shí)仍然處于彈性范圍內(nèi)，朝向室外的一面采用高效抗UV涂層，使產(chǎn)品具有更佳的耐侯性能，能有效地防止板材變黃及透光率下降。陽(yáng)光板截面形式聚碳酸脂板為三層中空結(jié)構(gòu)，在每塊板的端頭粘貼帶有微孔的專用防塵膠帶，用于封閉板材,避免灰塵對(duì)小空間的污染，防止在板內(nèi)側(cè)出現(xiàn)結(jié)露和局部霉斑，因?yàn)槲⒖卓梢宰尶諝庠诎鍍?nèi)循環(huán)和排出結(jié)露，在防塵膠帶的外側(cè)還安裝有鋁合金型材，防止大量水的流入。聚碳酸脂板支承龍骨采用鋁合金構(gòu)造，遮陽(yáng)百葉層選用梭形6063－T5鋁合金遮陽(yáng)百葉，吊頂層采用穿孔率為50%的1.5mm厚3003H24鋁合金穿孔吊頂板。防水層支承檁條采用焊接T型鋼與主體結(jié)構(gòu)連接，遮陽(yáng)百葉層支承檁條采用熱軋H型鋼與主體鋼結(jié)構(gòu)連接。四、技術(shù)要點(diǎn)1.分格尺寸的確定綜合考慮主體鋼結(jié)構(gòu)的布置尺寸以及屋面的功能設(shè)計(jì)、安裝工藝、材料加工、建筑效果等諸多方面，屋面系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)的分格形式如下圖所示：百葉單元平面布置圖聚碳酸脂板單元平面布置圖吊頂板單元平面布置圖2.支承檁條與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接為了對(duì)主體鋼結(jié)構(gòu)的受力體系和表面防腐的保護(hù)，支承檁條與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接采用抱箍的方式，且在抱箍與主體鋼結(jié)構(gòu)之間加絕緣三元乙丙膠墊。防水層支承檁條懸掛于主體結(jié)構(gòu)下弦管上，采用U型螺栓抱箍固定于主體鋼結(jié)構(gòu)上，U型螺栓與弦管間加U型三元乙丙膠墊以增大U型螺栓與鋼結(jié)構(gòu)下弦管的接觸面積，T型鋼上開(kāi)長(zhǎng)孔，用于調(diào)節(jié)弦管與T型鋼之間的角度。T型鋼與鋼結(jié)構(gòu)下弦管的連接U型三元乙丙膠墊遮陽(yáng)百葉層支承檁條固定于主體鋼結(jié)構(gòu)上弦管上。H型鋼與主體鋼結(jié)構(gòu)上弦管的連接注：α1、α2為屋面曲線與地面的角度；β1、β2為百葉支承檁條與主體鋼結(jié)構(gòu)弦管的角度。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)按照不同的角度將不銹鋼抱箍進(jìn)行分類編號(hào)，安裝時(shí)按照編號(hào)位置安裝。3.防水構(gòu)造屋面的防水構(gòu)造采用以防為主、以排為輔，防排結(jié)合的二次防水設(shè)計(jì)。（1）陽(yáng)光板屋面縱向和橫向接縫處通過(guò)鋁型材、陽(yáng)光板縱向飛翼、密封膠條及密封膠防水，表層的水沿陽(yáng)光板表面流向徑向水溝與28軸環(huán)向主水溝，再通過(guò)虹吸排水快速而有效的排出。對(duì)于從陽(yáng)光板接縫中滲漏出的少量水，可以通過(guò)縱向型材(鋁合金托條)及橫向鋁型材（環(huán)向鋁合金型材）的排水空腔匯集到主梁側(cè)邊的水槽及徑向水溝中，最終匯集于28軸環(huán)向主水溝，通過(guò)虹吸排水，快速而有效地排出。防水層縱向連接節(jié)點(diǎn)中縱向鋁合金托條通過(guò)連接鋁材與T型鋼連接，連接型材與T型鋼之間的尼龍墊塊起到隔熱、防腐的作用，環(huán)向鋁合金型材及鋁合金托條在一個(gè)防水單元內(nèi)部均為通長(zhǎng)構(gòu)件，中間無(wú)斷接點(diǎn)，表面采用粉末噴涂的處理工藝，最大限度減少接頭，減少滲漏的可能，鋁合金托條同時(shí)作為穿孔吊頂板的龍骨。單元屋面面層排水體系平面布置圖單元屋面滲漏水排水體系平面布置圖防水層標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)各導(dǎo)水槽的連接處是整個(gè)屋面防水的重點(diǎn)，采用型材搭接的方法，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的型材斷面及切口形式，使屋面的水順暢排出。此屋面的承壓環(huán)鋁板屋面也成功采用二次防水設(shè)計(jì)，最上層通過(guò)鋁單板及接縫處打密封膠防水，若最上層由于密封膠失效等原因，從鋁板縫中有少量水滲漏，可以通過(guò)鋁單板下方相互連通的不銹鋼槽排到陽(yáng)光板屋面上。4.遮陽(yáng)葉連接遮陽(yáng)百葉層選用梭形鋁合金百葉，百葉與地面呈約13度角，與支承檁條呈25度角。通常情況下，可調(diào)型百葉軸頭采用圓形截面，軸頭與百葉之間通過(guò)自攻自鉆螺釘防止其相對(duì)旋轉(zhuǎn)；固定百葉通過(guò)自攻自鉆釘與百葉支承結(jié)構(gòu)連接，不利于百葉長(zhǎng)度方向的調(diào)節(jié)。本工程遮陽(yáng)層百葉支承結(jié)構(gòu)選用100x100x8x6mm的H型鋼，軸頭選用外形尺寸50x19mm的空心方形截面，軸頭的方型截面設(shè)計(jì)可以有效地防止遮陽(yáng)百葉與軸頭之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)荷載作用在遮陽(yáng)百葉上產(chǎn)生的力矩通過(guò)軸頭與H型鋼之間連接的2個(gè)不銹鋼螺栓傳遞至H型鋼，作用于主體鋼結(jié)構(gòu)上。本設(shè)計(jì)最大限度的利用鋁合金開(kāi)模的靈活性設(shè)計(jì)百葉截面形狀，使其受力合理，連接簡(jiǎn)單可靠。遮陽(yáng)百葉連接節(jié)點(diǎn)遮陽(yáng)百葉連接透過(guò)百葉看天空尤如對(duì)面的百葉不存在一樣通透5．吊頂板連接穿孔吊頂板縱向連接節(jié)點(diǎn)局部鋁合金托條既是陽(yáng)光板的支承龍骨，同時(shí)又是穿孔吊頂板的龍骨，穿孔吊頂板的穿孔率為50%左右，為了增加穿孔板的剛度，吊頂板的折邊不打孔，四邊折邊后，折邊連接處需焊接成框架。典型穿孔吊頂板板塊穿孔吊頂板折邊形式大樣穿孔吊頂板的三種折邊形式如上圖所示，鋁板折邊大樣一（內(nèi)折邊）用于穿孔吊頂板與鋁合金托條即穿孔吊頂板龍骨的連接；鋁板折邊大樣二（直折邊），適用于穿孔吊頂板長(zhǎng)度方向的收邊和采光帶部位的收邊；鋁板折邊大樣三（外折邊），適用于穿孔吊頂板與主體鋼結(jié)構(gòu)徑向鋼梁和徑向水溝部位的連接。6.防腐及防噪音1）支承檁條的表面處理方式與主體鋼結(jié)構(gòu)相同；2）屋面支承檁條與主體鋼結(jié)構(gòu)采用不銹鋼抱箍連接的方式，且在抱箍與主體鋼結(jié)構(gòu)之間加橡膠墊、尼龍墊等絕緣墊片。只有在加抱箍不容易實(shí)現(xiàn)的地方采用焊接的方式，且焊接完成后對(duì)焊接部位進(jìn)行補(bǔ)漆處理，以利于對(duì)主體鋼結(jié)構(gòu)防腐表面的保護(hù)；3）標(biāo)準(zhǔn)連接件與緊固件如螺栓、螺釘?shù)炔捎貌讳P鋼，以減少腐蝕；4）鋁合金型材、鋼結(jié)構(gòu)以及不銹鋼除了進(jìn)行自身的防腐和涂裝外，當(dāng)鋁合金與鋼材等接觸處，加設(shè)絕緣墊片隔離，以防止產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕；5）屋面支承檁條現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接時(shí)，須對(duì)對(duì)接處焊縫部位進(jìn)行打磨，補(bǔ)漆處理；6）金屬構(gòu)件連接處加設(shè)尼龍墊片，可以減少金屬之間的磨擦噪音。7.防雷按第二類防雷建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)，與主鋼結(jié)構(gòu)相導(dǎo)通。百頁(yè)層H型鋼按間距不大于12mx8m或10mx10m組成避雷網(wǎng)（帶），并與主體結(jié)構(gòu)貫通；頂壓環(huán)在頂環(huán)梁以內(nèi)的鋁板區(qū)域設(shè)置高出鋁板屋面的均壓環(huán)與主體結(jié)構(gòu)相導(dǎo)通。五、安裝步驟1．遮陽(yáng)百葉層安裝結(jié)構(gòu)放線后，安裝H型鋼，需保證H型鋼的角度及間距；將遮陽(yáng)百葉切割成所需的長(zhǎng)度，且按對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度編號(hào)；將百葉端頭封蓋及軸頭與百葉裝配，端頭封蓋與百葉通過(guò)自攻釘連接，一端軸頭與百葉通過(guò)自攻釘連接；另一端按照編號(hào)位置吊裝至屋頂與H型鋼連接好后再固定。2.防水層及吊頂層安裝結(jié)構(gòu)放線后，安裝T型鋼；保證理論關(guān)鍵控制點(diǎn)，保證T型鋼的間距；安裝鋁合多托條及環(huán)向鋁合金型材；安裝標(biāo)準(zhǔn)四邊形聚碳酸脂板及吊頂板；非標(biāo)準(zhǔn)四邊形聚碳酸脂板及吊頂板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)尺寸復(fù)測(cè)，按照復(fù)測(cè)尺寸下單加工，安裝；壓緊鋁合金壓塊，打密封膠。在安裝聚碳酸脂板前，需完成清潔維修等需要焊接體系的安裝工作。3.收邊部位連接的安裝處理。對(duì)于由多個(gè)相同區(qū)間構(gòu)成的建筑個(gè)體，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮主體鋼結(jié)構(gòu)的偏差，一般來(lái)說(shuō)每個(gè)區(qū)間都會(huì)有所區(qū)別。在大面積施工前最好先安裝好一個(gè)完整的區(qū)間，以便發(fā)現(xiàn)安裝過(guò)程中存在的問(wèn)題，及時(shí)解決。工程的施工宜循序漸近，重要工序一個(gè)區(qū)間、一個(gè)區(qū)間的逐個(gè)完成，材料的到場(chǎng)順序應(yīng)與施工順序一致，現(xiàn)場(chǎng)不宜積壓大量材料，合理使用原材料，通過(guò)合理套裁提高原材料的利用率。六、性能檢測(cè)1．遮陽(yáng)百葉連接節(jié)點(diǎn)檢測(cè)為檢驗(yàn)百葉軸頭與百葉的連接節(jié)點(diǎn)以及軸頭與支承檁條H型鋼的連接，在現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)際連接節(jié)點(diǎn)，選用跨度最大為3.154米的百葉進(jìn)行強(qiáng)度和變形試驗(yàn)，并且模擬沖擊狀態(tài)，未發(fā)現(xiàn)連接件有屈服或變形現(xiàn)象。2．陽(yáng)光板物理性能檢測(cè)由上海市建筑材料料及構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站分別對(duì)本工程所用斷面聚碳酸脂板的物理性能以及抗老化性能進(jìn)行檢測(cè)。物理性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表《聚碳酸脂板物理性能檢驗(yàn)報(bào)告》。聚碳酸脂板物理性能檢驗(yàn)報(bào)告檢驗(yàn)結(jié)果果匯總總檢驗(yàn)項(xiàng)目名稱及及單位檢驗(yàn)方法參照標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)結(jié)果單項(xiàng)評(píng)定可見(jiàn)光透射比，%GB/T26680-1199482.81－導(dǎo)熱系數(shù)，W//(m﹒K)GB/T100294--198880.090(225°C))－洛氏硬度GB/T93342-1198894－拉伸屈服強(qiáng)度，MPaJG/T1116-1999958－彎曲強(qiáng)度，MPPaJG/T1116-1999989－熱變形溫度，°°CJG/T1116-19999125－落錘沖擊試驗(yàn)JG/T1116-1999910次沖擊無(wú)破裂－（以下空白）說(shuō)明GB/T26680-11994《建筑玻玻璃可見(jiàn)見(jiàn)光透射比比、太陽(yáng)光光直接透射射比、太陽(yáng)陽(yáng)能總透射射比、紫外外線透射比比及有關(guān)窗窗玻璃參數(shù)數(shù)的測(cè)定》；GB/T10294-1988《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法》；GB/T93342-11988《塑料洛洛氏硬度試試驗(yàn)方法》；；JG/T1116-19999《聚碳酸脂(PC)中空板》；導(dǎo)熱系數(shù)試件密密度：1666kg//m^3。3．屋面空氣滲透性能、雨水滲透性能以及風(fēng)壓變形性能檢測(cè)。通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)制作單元模型，對(duì)防水等性能進(jìn)行初步檢測(cè)，對(duì)節(jié)點(diǎn)連接形式進(jìn)行不斷改進(jìn)，最終形成了一套比較完善的連接節(jié)點(diǎn)體系。為檢測(cè)此屋面的系統(tǒng)性能，與廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督檢測(cè)總站廣東省建筑幕墻質(zhì)量檢測(cè)中心合作制作了與工程實(shí)際狀況相符合的檢測(cè)設(shè)備—平臥式外噴式靜壓箱，并參照建筑幕墻《建筑幕墻空氣滲透性能檢測(cè)方法》GB/T15226-94、《建筑幕墻雨水滲透性能檢測(cè)方法》GB/T15228-94、《建筑幕墻風(fēng)壓變形性能檢測(cè)方法》GB/T15227-94，對(duì)屋面性能進(jìn)行系統(tǒng)的檢測(cè)，結(jié)果滿足規(guī)范及工程技術(shù)要求。1）空氣滲透性能(氣密性）空氣滲透性能分級(jí)參照建筑幕墻物理性能分級(jí)（表二）達(dá)到Ⅲ級(jí)，即在10Pa的內(nèi)外壓力差下，固定部分的空氣滲透量不大于0.10m/(m.h）。2）雨水滲透性能(水密性）本工程采用二次防水設(shè)計(jì)，第一道防水允許有少量水滲漏，通過(guò)二次防水的積水槽將滲漏水排走，為了使二道防水能順利排水，規(guī)定試件在最高檢測(cè)風(fēng)壓1111Pa的條件下，積水槽里的積水量不大于淋水量的5%。在檢測(cè)中，淋水量為3L/(m2·min)，在每級(jí)風(fēng)壓加載完成后，將收集的雨水稱量并記錄。各級(jí)風(fēng)荷載下槽積水量情況風(fēng)荷載（Pa）槽積水量（mll）槽積水量占總淋淋水量的百百分比（%）015000.2500105001.770093001.51111133002.1試驗(yàn)結(jié)果表明防水性能滿足設(shè)計(jì)要求。3）風(fēng)壓變形性能在荷載標(biāo)準(zhǔn)值P3＝2500Pa作用下，屋面主要受力桿件的相對(duì)撓度值不大于L/150（L指桿件長(zhǎng)度），聚碳酸脂板的撓度值控制在彈性變形范圍內(nèi)。在3500Pa荷載設(shè)計(jì)值作用下，試件不破壞。步驟一：取P2＝1875Pa(0.75P3)為反復(fù)受荷檢測(cè)風(fēng)壓，經(jīng)正負(fù)壓反復(fù)受檢，試件的最大殘余撓度為1.02mm，試件無(wú)損壞發(fā)生；步驟二：取P3＝