弧形高低跨坡屋面施工要点研究

唐梦昭 唐伟童 张振 李豪 柏亚

中建八局第二建设有限公司 山东济南 250000

摘要：以亚运度假村项目为例，在现场施工层面从主体结构（模板、钢筋、混凝土）和屋面（基层与保护、防水与密封、细部构造……）两个分部工程分析，系统阐述了钢筋混凝土弧形高低跨坡屋面施工中应关注的要点，从而有效避免施工中质量缺陷的出现。

关键词：坡屋面；钢筋混凝土；施工技术；渗漏

0 引言

近年来，建筑业市场日趋成熟，建筑业产品亦日趋多样化，坡屋面作为建筑屋面的一个分支因其施工难度较大、高层住宅蓬勃发展而退居幕后，如今随着其造型新颖、纷呈多样、不易积水、保温隔热性能较好，尤其是多层花园洋房与高档别墅的兴起，使得坡屋面又重新映入大众眼帘。而在亚运度假村项目中为与亚运场馆相伴相依，为与江南徽派建筑融入一体，选择了弧形高低跨坡屋面作为配套酒店及商业的屋面形式。

在此背景下，本文以某亚运度假村配套酒店设施项目为例对坡屋面施工中的焦点问题进行研究分析。

1 项目概况

该项目为第19届亚运会自行车场馆配套酒店及商业项目，涵盖酒店、商业、公寓，总建筑面积约6.6万㎡，地下局部一层，地上2-4层，结合当地建筑特色，与亚运场馆、江南徽派建筑相结合，采用弧形高低跨坡屋面结构形式，屋面坡度范围为19°-30°（部分区域含闷顶），屋顶挂瓦采用平瓦、小青瓦。

图1 工程效果图

该工程结构类型为钢筋混凝土框架结构，桩筏基础。钢筋强度等级为HRB400，屋面层结构混凝土强度等级为C35。

2 弧形高低跨坡屋面混凝土结构施工要点

2.1 模板工程

模板虽然是辅助性结构，但在混凝土施工中至关重要。模板设计、施工需遵循实用、安全、经济原则。

1、坡屋面模板工程中的设计要点

1）屋面模板施工前应先结合结构与建筑施工图，对图纸中出现的图纸不对应之处、图纸缺陷之处及时报告建设单位要求设计单位改正；在此过程中，应加强与设计单位的沟通与联系，最重要的便是理解设计的意图、理念，在此基础上完成模板工程乃至项目的施工过程。

2）屋面模板工程施工前依托新技术、新设备等对模板支架进行设计。本项目屋面模板工程在通过品茗安全软件对模板支撑体系进行承载力、刚度和稳定性验算后，通过BIM对支架、模板进行排版，CAD进行信息转化，进而得到可以指导施工的支模架图纸。

图2 部分模板支撑体系剖面图

3）在对模板工程进行设计时，结合受力要求，应尽量选择碗扣或盘扣等工具架体以满足其支拆方便、足够承载力、刚度和稳定性等原则。本项目结合浙江省地方标准和工程特点等要求，选择盘扣架体（高支模区域）和轮扣架体（非高支模区域），模板选择15mm厚胶合木模板，木方选择40*90（mm）。

2、弧形不等跨坡屋面工程特殊处理措施

1）以直代曲

利用微积分学的概念，理论上可将弧形屋面板分割成无数段直线即为圆弧形屋面，在实践中出于工期成本及实用性考虑，将弧形屋面分割成有限段圆弧（圆弧段数依据弧长、圆弧半径及实际情况等因素）来拟合成圆弧形，利用数学几何知识计算出每个圆弧段对应的弦长，弦长的上标高与下标高，弦长与水平面的夹角等几何参数，从而进行模板制作与安装，并对模板工程验收进行有效的尺寸及标高校核。

图3 弧形屋面以直代曲分割图

2）模板施工方法优化

精确数控模板加工：为更好地解决弧形、不等跨屋面模板的拼缝问题，使用木工数控加工机床，通过BIM排版与电子预拼装，降低模板加工的难度，CAD调整后倒入数控加工中心，精确切割弧形调直后的模板，可有效解决坡屋面模板拼缝误差大的问题。

模板交接处采用玻璃胶密封，同时进行封堵效果检查、试验。

3）其他部位处理措施

（1）为保证坡屋面顶托内主楞与木方次楞贴合，斜面采用木楔楔紧，木楔为直角三角形，根据弧形坡屋面分割后的直线坡屋面坡度制作。（不同弧线段坡度不同，所使用木楔也应不同，但可利用对称、单体结构相同等对木楔进行重复利用）。

图4 顶托内主楞与木方贴合节点做法

（2）加设斜撑与斜向水平杆，来抵抗坡屋面结构施工中产生的水平力，增强支模架体系稳定性，以确保屋面浇筑质量。

图5 斜屋面增设斜撑及斜向水平杆做法

（3）檐沟位置的处理

图6 檐沟节点

（4）屋面高低跨的处理

高低跨坡屋面低跨与高跨同时进行模板设计、制作与安装，同时进行混凝土浇筑，确保混凝土浇筑过程中不留施工缝，一次成型。

2.2 钢筋工程

1、弧形高低跨坡屋面力学特性

1）屋面所受荷载相同情况下，坡屋面（小于30°）因荷载产生的变形远小于平屋面，约为平屋面的1/3。

2）坡屋面由不同形状的弧形楼盖弯折而成，弯折形成的屋脊线在受力上分割楼盖，屋脊处的折板类似弹性支座，但因其刚度较小易产生局部应力集中现象。

2、弧形高低跨坡屋面设计与施工要点

1）应对折板相交处及角部作局部加强处理，采取增强配筋等措施防止应力集中，此外此区域施工过程中也应重点加强，结合结构图中折梁（板）钢筋大样图，准确把握此区域钢筋的锚固长度、钢筋连接方式。

2）屋面框架梁均为弧形折梁，弯矩的正负变化不仅在竖向构件支座处，梁弯折处起到类似弹性支座的作用，也会引起梁弯矩的正负大小变化。故折梁的上部纵筋不能整跨采用架立筋的方式，以免不能承受足够的承载力而产生安全隐患，应根据实际受力采取设置通长钢筋的方式并对弯折点的配筋进行验算。

3）坡屋面钢筋放样过程中，需深刻理解图纸，结合节点详图对弧形梁板及各梁交汇处之间的空间关系进行全面的理解，在钢筋放样时留意弧形折梁（板）钢筋的弯折角度、断开位置等。

4）在屋脊处或弧形屋面板下部相交位置处等位置梁段箍筋一边或几边为斜边，此处应根据图纸或与设计单位沟通确认梁高的具体位置。

图7 坡屋面箍筋类型之一

5）坡屋面在进行钢筋安装作业时应搭设操作平台，并视屋面坡度情况设置临时防滑条，架设扶手。同时注意钢筋成品保护，放置架板，避免因人踩踏等造成钢筋移位。

2.3 混凝土工程

1、弧形坡高低跨坡屋面混凝土浇筑顺序

针对高低跨坡屋面，应先对标高较低坡屋面进行浇筑，然后对标高较高坡屋面进行连续浇筑。同一跨弧形坡屋面由下而上严格对称坡面同时进行混凝土浇筑，避免因坡屋面单侧浇筑产生水平力对模板支撑体系稳定性产生影响。

2、弧形坡高低跨坡屋面混凝土浇筑要点

1）利用混凝土初凝前形成的强度，防止浇筑上段混凝土重心下移而造成下段混凝土表面凹凸，因此在每段混凝土浇筑时既要留有一定的时间间隔，又要防止混凝土在初凝前形成冷缝，为减少或避免施工冷缝，可在混凝土掺加假缓凝剂。

2）坡屋面屋脊处等应力集中部位，应避免混凝土开裂，可采用掺外加剂的方式。

3）浇筑混凝土时应随浇、随捣、随平整，混凝土不可集中堆载在一处，操作人员不能集中在一起，以免产生较大的堆积荷载，使架体偏心受荷。

4）采用人工敲打混凝土稍密实，并用振动棒振捣，再将滑移下坠（可每隔1.5m设1道钢板横档来防止）的混凝土刮回上面，最后用小型平板振动器振捣2~3遍。

3、弧形坡高低跨坡屋面混凝土养护时由于屋面无法存水，故无法采取洒水养护，故在坡屋面浇筑完成后进行覆膜养护，在此基础上定期洒水养护。

3 弧形高低跨坡屋面屋面分部工程施工要点

该项目屋面构造做法如下：

①小青瓦；

②挂瓦条；

③顺水条；

④50厚C20细石混凝土保护层，内配A6@150×150双向筋；

⑤满铺80厚-挤塑聚苯板；

⑥2.0厚自粘沥青防水卷材；

⑦1.5厚双组份聚氨酯防水涂料满刷；

⑧20厚DPM20水泥砂浆找平层；

⑨现浇钢筋混凝土屋面板，表面清扫干净，板内预埋连接钢筋A10@900×900，深入细石混凝土保护层内40mm。

3.1 坡屋面找平层施工要点控制

1、坡屋面找平层施工前，应将原表面清理干净，浇水湿润，有利于基层与找平层的结合；

2、水泥砂浆中砂子过细、水泥砂浆级配不好、找平层厚薄不均、未养护或养护不当，均可造成找平层产生开裂，影响找平层观感质量，同时也对防水层施工产生不良影响；故在原材料选择上、水泥砂浆找平层厚度、养护上对找平层严格把关。

3、板内预埋连接钢筋、预埋管件根部、高低跨屋面交接处、屋檐处等部位应做圆弧以便于防水施工。

3.2 坡屋面防水层施工要点控制

1、防水层施工前应进行雨后或淋水2h淋水试验，若有渗漏现象应查找渗漏点并进行处理。处理步骤如下：

1）在结构表面采用磨光机沿裂缝纵向将基层清理干净，露出渗漏点；

2）沿裂缝纵向剔凿倒梯形凹槽（凹槽深度≤20mm、底部宽度≤15mm、上部宽度≤20mm）；

3）采用A14冲击钻头在凹槽内钻孔（孔间距≤100mm），成孔后采用高压气体将孔内粉末清除干净；

4）在孔内埋设A14高压止水针并固定牢靠；

5）利用高压注浆设备将聚氨酯堵漏剂通过高压止水针注入屋面板内，注入量以裂缝表面处渗漏出浆液为宜；

6）注射完毕后取下注浆设备，静止养护不少于7天；

7）渗漏处的浆液完全凝固无渗漏后采用手持切割机将高压止水针外漏部分切割清除；

8）切除高压止水针后采用1:2防水膨胀砂浆将凹槽压实抹平并覆膜养护不少于14天；

9）在漏水处涂刷1.5mm厚聚氨酯一道。

2、坡屋面防水层施工前，高低跨坡屋面处保温板应已施工完成并经验收合格，才能进行后续防水涂膜及卷材施工，防止工序倒置引起防水效果差、保温板脱落。

3、防水涂膜层施工因坡屋面建筑特点，易造成坡屋面下部局部沉积，而上部厚度不足的情况，应采用多边涂膜并纵横向涂抹，严禁将聚氨酯从屋脊处向下倾倒。

4、卷材防水层施工时应注意防水附加层与大面的施工顺序，屋檐处、管根处、高低跨屋面交接处防水附加层先进行施工；竖向收头位置处应采用水泥钉、塑料胀管螺钉进行固定，防止防水卷材脱落。

3.4 坡屋面保护层施工要点控制

1、坡屋面混凝土保护层施工前，保温层应验收合格；结构板内预留钢筋不宜过长，如若过长可采取弯折、切割等方式进行处理；

2、坡屋面混凝土浇筑应与主体结构混凝土浇筑顺序相同，同时应对保护层进行分隔缝留置，特别注意高低跨位置处、屋脊留置分隔缝；如条件允许且满足相关规范、规定要求，应尽量不在弧形坡屋面坡向位置留置分隔缝。

3、坡屋面混凝土浇筑应厚度均匀，防止厚度不均，也确保弧形屋面的成型，在混凝土浇筑完成后进行收面时，应把握最后一次对弧形屋面“塑形”的机会。

3.5 坡屋面挂瓦施工要点控制

1、小青瓦/筒瓦/平瓦施工前应绘制排瓦图，对复杂位置应绘制排瓦大样；

2、应对坡屋面出屋面管道、高低跨坡屋面交接处格外关注，此处屋面瓦铺设严格遵照相关图集、规范要求。

3、应对屋檐处瓦片的挑出墙面长度、瓦片搭接长度，脊瓦在两坡屋面搭盖长度、瓦头深入檐沟的长度重点关注，确保其使用效果及美观。

4、挂瓦施工应自下而上施工，最后铺盖脊瓦。

4 结束语

由于弧形不等跨坡屋面构件不规则且构件之前关系复杂、细部节点复杂，使得坡屋面施工难度较大且繁杂，本文的论述旨在从系统的角度考虑问题，完整考虑整个屋面施工过程中的施工要点，以期系统的对该类项目进行施工要点控制，最终实现项目目标控制。

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作者简介：

唐梦昭（1997.01-），男，本科，助理工程师，建筑施工，中建八局第二建设有限公司