多功能性屋面细部构造做法优化设计经验介绍

杨涛，马广生，李鹏飞 （中建八局第一建设有限公司，山东 济南 250100）

1 引言

工程屋面是房屋建筑的分部工程，所有构造设计需要有隔汽、通风防潮、保温隔热、防水等，除了通风系统的进排气、排烟、太阳能、风能、消防用水、生活用水、医药用水、亮化工程照明配电系统、电梯机房、配电房等应用功能外，还要具有社会性，体现民族风格、民族文化、民族特点、时代风格、艺术造型，体现地方风格、民族风格、时代风格与地标性等；有的特殊建筑，还应具备其历史价值和文化价值。因此，屋面工程的设计是建筑工程设计中的重要组成部分，尤其是多功能性屋面的许多细部构造做法必须精心设计和优化。

本文以肥西县人民医院二期工程病房楼多功能性屋面做法设计为例，针对优化设计多功能性建筑工程屋面作简要介绍。

2 多功能性屋面做法优化设计

2.1 建设单位的基本要求

2.1.1 概况

肥西县人民医院二期工程病房楼，地下一层，地上22层，建筑总高度98.6米，建筑面积12万m，设有2400个床位，单层面积约54000m，屋面面积5445m。

2.1.2 建设单位要求

根据医院的特点和绿色建筑设计要求，建设单位对屋面设计提出的基本要求：

①符合医院项目设计的相关规定；

②可以利用太阳能、风能，设置消防箱和消防管道、生活水箱和生活用水管道、医药用水水箱和供水管道、太阳能热水水箱和给水管道、亮化工程及照明配电系统等，还要具有柔和颜色的面层装饰与色调搭配等。

2.1.3 屋面细部构造做法优化设计

①屋面局部结构承载力设计

屋面结构设计充分考虑不同部位的荷载。设置消防箱、生活水箱、医药用水水箱、太阳能热水水箱均为12t，分布在不同部位。传统的做法是设计钢筋混凝土水箱梁基础，其弊端是在屋面上设置纵横的反梁影响屋面排水功能。而本工程的水箱、设备和管道基础全部采用钢结构架空，既可以作为基础，又不影响屋面排水，其支座设置在剪力墙和框架柱上，无需增加结构梁板的承载能力，BIM模型渲染三维大样如图1所示。

图1 屋面水箱钢结构架空基础

②其余屋面结构承载力设计

综合考虑屋面所增加的荷载，其承载力设计为5500kN/m。

③太阳能基础优化设计

太阳能基础纵横间距3000mm方可满足。传统的设计做法是在屋面结构现浇混凝土时预留长宽均为200mm高度不小于400mm的混凝土墩台，数量应为826个。管道支架基础280个，总计1106个，给施工带来很大困难。本设计采用后植DN200的镀锌钢管作为基础，如屋面太阳能支架基础和管道后植支架基础剖面图（图2）所示。

图2 太阳能（管道）后植支架基础剖面图

④屋面排气塔优化设计

屋面设计有排气塔120个，传统的做法依据图集（XXXX）应设计高于屋面女儿墙200mm，总高度约2300mm，需要对屋面局部结构承载力增大，给施工带来难度。本工程采用低塔高排管设计，如：低塔高排管剖面图（图3）所示。

图3 低塔高排管剖面图

⑤屋面雨水口优化设计

一般的建筑结构柱需要与屋面女儿墙等高，女儿墙的厚度大多为200mm以下，而结构柱的截面尺寸一般为600×600mm。女儿墙内侧应设计天沟，为了使天沟顺直避免转弯，天沟中心线需要设计据女儿墙内侧至少600mm。传统的设计是将雨水口设计在天沟中心线上，排水管一般是固定在下层的墙与柱的转角处，以免影响美观，更便于隐蔽。因此，雨水口就距离竖向排水管至少水平距离400mm，如果在下层设置排水管弯头，一是影响非吊顶的顶层美观，二是弯头容易漏水。本工程采用在屋面天沟设置侧排水暗道，既不影响排水，也不影响屋面使用功能。如屋面侧排水口立面图（图4）剖面图（图 5）所示。

图4 屋面侧排水口立面图

图5 屋面侧排水口剖面图

⑥女儿墙内侧装饰优化设计

多功能性屋面是经常上人的，女儿墙高度一般不低于2200mm，而且需要装饰内侧。传统的做法设计是将女儿墙内侧和结构柱内侧干挂金属板饰面，饰面板随着结构柱和女儿墙等厚度安装，使女儿墙与结构柱水平投影形成凹凸状，如传统做法女儿墙水平投影图（图6）所示。

图6 传统做法的女儿墙水平投影图

此做法设计的弊端是增加了女儿墙内侧许多阴阳角，阳角容易破坏，阴角容易积存垃圾，施工难度也较大。本工程的设计做法是按照结构柱内侧与女儿墙内侧装饰成一个平面，如：女儿墙水平投影图（图7）、女儿墙内侧立面图（图 8）所示。

图7 女儿墙水平投影图

图8 女儿墙内侧立面图

⑦屋面通道优化设计

由于是多功能性屋面，工作人员经常维护设备和操作设备运行，通道是必不可少的，但由于屋面纵横管道较多，一般有距屋面300～1000mm和2000mm以上的。传统的做法设计是在低于1000mm的各种管道处砌筑踏步，其弊端一是增加楼面荷载，二是影响屋面排水，三是施工难度增大。本工程做法设计是全部为钢跨梯，就不免了上述弊端，如钢跨梯立面图（图9）所示。

图9 钢跨梯立面图

⑧屋面面层和温度伸缩缝做法优化设计

当屋面采用块材饰面时，传统的做法是按照各种设备基础、管道支架基础、出屋面构造等排版，当排版很难时便将各种块材进行切割镶贴，由于屋面上述细部构造多大千余，导致块材切割数量达25%，增加费人工多大30%。十分浪费，成本增大。

本工程的做法设计是，人员通道处采用单独镶贴，将各种基础连线部分全部粘贴防火型耐久人造草皮，宽200～300mm，其余镶贴块材。此做法一是避免了大量裁割块材，二是将伸缩缝进行了隐蔽。既节约了材料、还节约了人工，避免了伸缩缝密封胶过早老化。如屋面饰面水平投影图（图10）所示。

图10 屋面饰面水平投影图

⑨建立BIM模型优化设计

由于屋面设备太多，结构与装饰、土建与安装、专业与专业内容太多，必须先建立BIM模型，把碰撞问题全部解决，尤其是要根据BIM模型安排施工顺序，从而确保工程质量、提高工作效率、降低工程成本。

3 结语

对多功能性屋面进行做法创新、优化设计，是满足其使用功能的好办法，可以节约材料、人工，提高工效、确保质量，尤其是细部构造做法设计，必须综合考虑多方因素，建立BIM模型，把各种碰撞消除在屋面设计图批准之前。