广州万达茂组合金属屋面体系应用

陈林堂

1.金属屋面工程概况

广州万达茂滑雪场、水乐园是大型室内主题乐园。滑雪乐园占地约7 万m2，整体如一巨幅蜿蜒向上的飘带，建筑主体结构为巨型柱+大跨空间桁架结构，最大高度99.8m，最大长度近400m，屋面跨度110m。水乐园平面呈扇环形，长约186m，宽约132m，高约33m，顶部采用钢结构金属屋面与采光屋面交错布置，并采用经典传统铝镁锰直立锁边金属屋面系统。

图1 整体建筑效果图

2.金属屋面构造系统

2.1 建筑造型的特点

滑雪场整体造型宛如一幅蜿蜒上升的巨幅飘带，建筑横向坡度纵向由东向西翻转上升，建筑纵向平面上呈不规则“L”型折转，纵向长度约400m，横向屋面跨度约100m，东侧低端标高30.0m，西端高点达99.8m，超长、扇弯、折转对金属屋面板成型性提出极高要求。

图2 滑雪场南立面图

水乐园平面呈扇环形，东西向长约186m、宽约132m、高约33m，屋面顶部采用金属屋面与采光屋面交错布置。

图3 水乐园东西向平面图

2.2 建筑功能的特点

项目地处广州，南亚热带典型的季风海洋气候，具有温暖多雨、光热充足、温差较小、夏季长、霜期短等气候特征。

综合地理条件，滑雪场单体项目：防水要求较高，保温隔热要求一般，隔声和吸声要求一般，屋面防腐耐久性要求高，室内吊顶防腐要求一般；水乐园单体项目：防水要求较高，保温隔热要求一般，隔声和吸声要求高，屋面防腐耐久性要求高，室内吊顶防腐要求高[1]。

2.3 标准构造设计

2.3.1 滑雪场

金属面板采用铝镁锰合金板，基材AA3004，加工硬化状态为H26，该铝合金屋面板在普通环境下使用寿命不小于40 年[2]，配套近些年逐步工艺发展成熟的氟碳喷涂表面处理，其整体使用寿命与常规主体结构一致，其极好的成型性能可实现项目的各种空间异形造型要求。

图4 铝镁锰合金板典型成型

屋面系统内部构造：一层1.2mm 厚聚氯乙烯防水卷材作为二道防水层，结合铝镁锰金属屋面板，满足项目防水性能要求；一层100mm 厚玻璃棉，兼顾保温隔热、隔声及吸声的一般要求；0.25mm 厚聚烯烃涂层纺粘聚乙烯膜阻隔室内水汽进入玻璃棉层；室内的屋面底板使用环境优于室外，采用常规镀铝锌压型钢板作为内部构造支承层和室内吊顶层。

整体构造，除屋面板为确保造型和使用寿命耐久年限要求采用环保优质铝镁锰合金板材料外，近似工业厂房配置，简约合理。

图5 滑雪场屋面系统标准构造

2.3.2 水乐园

（1）0.9mm 厚铝镁锰合金直立锁边板满足建筑造型和耐久性能要求，配套0.49mm 厚防水透汽膜层，实现良好防水性能需求；（2）由内向外：穿孔率超20%吸音压型铝底板+50mm 厚玻璃棉吸音层+2 层100mm 厚玻璃棉保温层（兼具隔声吸声）+10mm 水泥纤维板隔声层+30mm 厚玻璃棉降噪层，配套组合满足建筑吸声、隔声和降噪要求，噪声控制水平可满足允许噪声级45dB～50dB 的要求。

图6 水乐园屋面系统标准构造

3.金属屋面支承系统

3.1 风洞试验报告分区

在依据《建筑结构荷载规范》[3]作为初步风荷载取值的基础上，严格依据项目同比例缩尺模型得到的风洞试验报告数据整理划分风荷载分区。标准最不利风吸值wk（-）细分为：wk（-）≤1.4kpa，1.4 ≤wk（-）≤2.0kpa，2.0 ≤wk（-）≤4.1kpa，4.1kpa ≤wk（-）≤6.37kpa 计四区。

图7 滑雪场屋面风荷载分区平面图

3.2 檩条支承系统设计及加强抗风夹具布置

依据细分风荷载分区，综合结构布置条件，通过计算分析结果，由大面区至角部区依次檩条间距为1500mm/1000mm/750mm/500mm，并按不同布置尺寸依据《1 级板材屋面认证标准》（FM4471：2010）分别进行了系统抗风压性能检测，检测结果依次达到2.8kpa/5.0kpa/7.9kpa/13.3kpa，满足项目抗风安全性需求。

4.金属屋面细部节点

4.1 出屋面节点

（1）根据屋面板与洞口的相交关系、洞口大小、交接线长度、洞口上下段屋面板长等因素，尽可能采用设置天沟、泛水等措施，实现洞口排水连续过渡，减少铝焊，以减少因长铝焊缝在温度变形、反复风压等荷载综合作用条件下产生拉裂。

（2）对于小尺寸出屋面洞口（建议尺寸1500mm×1500mm），可通过铝焊连接，形成导水槽，少量水可导入主体屋面板排水区域。

（3）在采用同材料泛水板与屋面板端铝焊形成连续导排水构造时，可增加一道三涂一布外部柔性材料防水层，形成屋面板排水交接位置柔性+刚性两道防水加强做法，确保铝焊对接区域类薄弱防水区域可靠防水。

图8 典型出屋面节点大样

4.2 长段屋面板断开节点

（1）根据屋面汇水排水计算，需在屋面中间区域（非低端）设置排水天沟，上段部分下口按常规做法，板端下翻、设置双道泛水板、配置内堵头、通长滴水片等措施做好细部防水和突出位置抗风加强。

图9 典型出屋面节点大样

（2）下端部分上口，对防水抗风要求更高：①增加屋面板同材性泛水，下衬Z 支撑，与屋面板铝焊，屋面板端夹紧铝焊密封，加涂三涂一布密封措施，保证材料和工艺的板缝双道防水；②对应支承T 码与屋面板通过不锈钢支座紧固，并外加高强抗风夹具，形成突出位置固定铰约束，保证抗风，也确保铝焊不会因可能的伸缩变形拉裂；③板端伸入天沟150mm 以上，配套一道竖向刚性泛水加一道水平风琴胶条柔性防水，从而防止上方可能的漫水和风雨吹入屋面构造层内。

5.金属屋面系统现场应用场景

5.1 骨架轻型C 檩

在设计过程中，主体结构与屋面支承体系统筹配合设计，单层轻型C 檩作为屋面承重檩条系统，充分发挥其质轻，截面较高，适用较大跨，合理经济。檩条支承跨度L ＜4m，跨中不用设置拉条，两端螺栓连接，于一端设置圆孔，另一端采用长圆孔，工厂加工，现场安装工序简单高效。

图10 安装完成C 檩局部

5.2 系统构造安装

项目选用与屋面板同模数的打底板，其主要作用为承受构造层自重，并承受施工荷载，屋面支承铝合金支座能直接设置在底板波谷，采用自攻钉穿过底板固定在下部支承檩条上，铺设施工方便，且支座位置覆盖了大部分底板固定点，可靠节约。底板铺设完成后，就可高效顺序铺设隔汽膜、保温吸音棉、防水卷材、屋面板。

图11 系统构造安装局部

5.3 细部节点安装

在天沟、屋脊等端部受风不利位置，严格设置好抗风加强件，保证屋面板伸入天沟长度满足计算要求。对于长板断开上口或凸出屋面范围导水槽等可能存在风雨吹入位置，除采用夹紧铝焊等密封措施外，附加三涂一布处理层，形成柔性材料与金属材料细部双层防水做法。

图12 细部节点安装局部

6.结语

本项目属广州地标性公共商业建筑项目，建筑造型张弛复杂，使用功能要求多样化，作为地产项目配套商业体，经济性同样要求很高。因此，项目选用经典传统铝镁锰屋面系统很好适应了建筑复杂造型的需求；依据风洞试验报告，精准采用不同的檩条支承体系，借鉴了工业厂房类项目轻钢C 檩系统，配套不同的屋面板型系统，经济而又合理满足了屋面围护系统安全性能要求；针对滑雪场与水乐园不同功能需求，各自设置不同优化系统构造，合理区分保证了对应的隔热、保温、隔声、吸音、降噪、防潮等主要功能需求；在可能产生漏水隐患、防风薄弱位置，采用多道加强措施。项目围护方案整体实现了安全、经济、合理的有效综合考量，既满足了项目建筑功能要求，也做到了有效节约。

目前，通过公建项目金属围护系统多年的发展累积，应用较广的铝镁锰、不锈钢、钢板系统均有了较成熟的系列产品，从最基本的安全性考虑，均有抗风性能达10kpa 以上的稳定产品及配套，即抵抗15 级～17 级台风的要求都有可靠系统配置，可满足内地、沿海各区域各类型建筑抗风安全性要求。因而，对适用不同地区、不同建筑的金属围护系统提供了更多选择，为设计更趋适用合理给出了可能。