弧形高低跨坡屋面施工要点研究

1 引言

坡屋面是建筑屋面的重要分支，其造型新颖、纷呈多样，不易积水、保温隔热性能更优，是当前多层花园洋房与高档别墅等建筑中常用的屋面类型。 但是坡屋面的专业性较强，施工难度较大， 有必要对坡屋面的施工要点以及注意事项加以研究，为现代建筑业的多元化发展提供施工方法支持。

本文以松山湖台湾园北部学校（初中）为例，对建筑的主体结构与坡屋面的施工过程进行分析， 侧重于研究弧形高低跨坡屋面的重点施工内容与注意事项， 以有效指导弧形高低跨坡屋面的施工作业， 减少施工过程中的质量缺陷与安全隐患。

2 项目概况

松山湖台湾园北部学校（初中）场地位于东莞市松山湖台湾园阿里山路与基隆路交会处，用地面积为8.448 4 hm2，总建筑面积105 577.29 m2，其中，7 号图书馆建筑面积为2 549.67 m2，8 号报告厅建筑面积为1 394.52 m2；9 号教学楼建筑面积为16 088.57 m2；10 号 教学 楼 建 筑 面 积 为15 307.33 m2；11 号 体育馆建筑面积为4 243.74 m2；12 号食堂、 宿舍楼建筑面积为39 664.93 m2；13 号地下室建筑面积为26 328.53 m2。 地上建筑最大层数为16 层，地下层数为2 层，最大建筑高度为56.55 m，最大跨度为47.4 m，最大单体建筑面积约为39 664.93 m2。 该项目的屋面采用弧形高低跨坡屋面结构，根据设计方案，屋面坡度在19°～30°，选择平瓦与小青瓦作为挂瓦材料，充分融合了当地的建筑特色，符合城市整体建设情况。

3 弧形高低跨坡屋面混凝土结构施工要点

3.1 模板工程

3.1.1 坡屋面模板工程的设计要点

模板是坡屋面的辅助施工结构，在具体实施之前，需对模板结构的设计图与施工图进行对照研究， 及时发现施工图与设计图中的不合理之处， 在充分理解设计图设计理念的基础上对施工图加以修改与完善，确保坡屋面模板工程施工达到设计效果。 在对坡屋面模板工程进行设计时，可采用专业软件对模板支架构件进行三维建模，对规格尺寸与材料属性加以精准定义与设置， 并利用专业软件的计算功能量化分析模板支撑体系的刚度、承载力与稳定性。 将模板支架根据空间布局与结构关联性进行排版，再通过CAD 绘制支模架图。

本项目综合考虑了模板支架安装拆卸的便利性以及模板性能，选用胶合木模板作为坡屋面模板，厚度设计为15 mm。对于高低跨坡屋面，在高模板支架部分采用盘扣架体，在低模板支架部分采用轮扣架体，符合当地建筑设计与施工标准[1]。

3.1.2 弧形高低跨坡屋面工程特殊处理措施

弧形高低跨坡屋面实质上是将弧形的屋面板利用微积分理论分解为若干个长度较小的直线屋面板， 再对每一个直线屋面板进行模板制作与组合安装， 因此， 制作直线型屋面板时，为了减少直线型屋面板在安装过程中产生的拼缝，应精准测算每一个圆弧段具体的几何参数与规格尺寸， 如弦长、标高、夹角等，再利用数控机床对精准的规格参数进行定制化、精细化加工， 确保加工制作的模板成品与设计高度吻合。 同时， 也可引入BIM 技术与CAD 软件对直线屋面板进行独立设计后再预拼装，通过预拼装模拟、调整、优化每一个圆弧段对应的直线型屋面板的规格属性， 减少弧形高低跨坡屋面各模板安装时的拼接缝，提高各模板安装的吻合度。 对于相邻模板之间不可避免的拼接缝， 可利用玻璃胶对拼接缝加以处理，确保整个坡屋面拼接的密封性。在直线型屋面板拼装的同时，要同步开展混凝土浇筑工作，以有效处理屋面高低跨的施工缝，确保整个浇筑过程一次成型，规避浇筑混凝土时出现施工缝。

3.2 钢筋工程

3.2.1 弧形高低跨坡屋面的力学特性

钢筋工程是弧形高低跨坡屋面工程实施的分部分项工程，施工前，需对弧形高低跨坡屋面的力学特性加以分析，为钢筋的选材与工艺设计奠定基础。 本项目屋面的坡度范围设计在19°～30°，相较于平屋面而言，在同样的荷载作用下，坡屋面的变形通常小于平屋面（在特殊的弧形造型下，坡屋面的变形仅为平屋面的1/3）。 对坡屋面的力学特性进行研究，从构成来看，弧形高低跨坡屋面的基础构成是弧形楼盖，弧形楼盖在加工时出现弯折形成屋脊线，在受力上分割楼盖，屋脊处的折板类似于弹性支座，折板的刚度较小，在荷载作用下容易出现应力集中现象[2]。

3.2.2 弧形高低跨坡屋面的设计与施工要点

考虑到弧形高低跨坡屋面的力学特性，折板部位，尤其是折板相交处，容易出现应力集中现象，有必要对上述部位进行加强处理， 以提高折板的力学性能以及在同样荷载作用下的稳固性。 具体措施为对该局部区域增强配筋，以免应力在折板的局部区域集中，同时，在施工过程中也要结合折板特定区域的钢筋锚固与连接情况合理增加配筋。 坡屋面的框架梁在结构上属于弧形折梁，与屋脊处的折板类似，均可等同于弹性支座，为保证折梁的力学性能达到设计要求，需根据折梁的实际受力情况采用通长配筋， 以免折梁的上部纵筋因承载力不足而出现安全问题。

在坡屋面钢筋放样时， 要对坡屋面工程的弧形梁板以及每一个梁的交汇节点进行精确掌握， 确定各构件之间的空间布局与关联关系， 同时还要严格按照节点详图与设计方案开展钢筋放样工作。 施工过程中，需同步关注弧形折梁钢筋的相关参数情况，如钢筋的断开位置、钢筋的弯折角度等。 此外，坡屋面钢筋工程施工时应注意施工安全， 在钢筋安装前应搭设完备的安装操作平台，以免高空作业导致安全问题；要根据屋面的坡度在相应工作位置布设防滑条与扶手架， 为钢筋安装作业提供相对安全的作业环境。

3.3 混凝土工程

3.3.1 弧形高低跨坡屋面混凝土浇筑顺序

弧形高低跨坡屋面混凝土浇筑需先浇筑较低部位的坡屋面，再浇筑较高部位的坡屋面，同等标高部位的坡屋面应同时从两侧开展混凝土浇筑工作， 以免从一侧浇筑导致坡屋面的模板支撑体系出现不稳定现象。 弧形高低跨坡屋面混凝土浇筑顺序与其他工程混凝土浇筑顺序一致， 均是对混凝土进行拌和、浇筑、捣实、平整与养护，具体施工流程见弧形高低跨坡屋面混凝土浇筑要点。

3.3.2 弧形高低跨坡屋面混凝土浇筑要点

弧形高低跨坡屋面混凝土浇筑需注意浇筑的时间间隔，以免时间过长而导致混凝土内外温差过大、出现裂缝，要充分利用混凝土在初凝之前的强度有效减少混凝土表面的不平整现象。 考虑到屋脊处的折板类似于弹性支座， 折板的刚度较小，在荷载作用下容易出现应力集中，可在局部区域浇筑时，向混凝土中加入外加剂，以减少混凝土浇筑时出现裂缝。 混凝土的混合搅拌、浇筑、捣实、平整等工序应有序衔接，以免中间环节滞后或提前导致混凝土浇筑时间过短或过长。 在混凝土捣实过程中，应先人工捣实，再利用振动棒捣实，进一步提高混凝土捣实的成效。 不同于平面类工程的混凝土浇筑与养护，弧形高低跨坡屋面由于结构造型问题无法存储水资源， 因而在对弧形高低跨坡屋面的混凝土进行养护时， 不应采取洒水的方式，而应在坡屋面混凝土浇筑后覆盖一层养护膜，实现对坡屋面混凝土的养护。

4 弧形高低跨坡屋面分部工程的施工要点

4.1 坡屋面找平层施工要点

找平层施工是弧形高低跨坡屋面分部工程施工的首要环节。 施工前，需利用清理工具将表面的杂质、灰尘等加以清理，并用水泵浇水保持表面湿润。 在施工时，要严格把控找平层的施工材料，对水泥的级配、砂浆的级配等进行严格把关，在水泥砂浆摊铺过程中要精密测量找平层不同部位的厚度， 确保厚度均衡、观感质量较佳。 此外，找平层施工完毕后，应对找平层进行科学养护，以免因养护不当而产生裂缝，影响找平层的施工质量。

4.2 坡屋面防水层施工要点

在对坡屋面的防水层进行施工之前， 需对坡屋面进行淋水试验，查找当前坡屋面存在的渗漏部位，分析坡屋面渗漏的严重程度。 找到坡屋面的渗漏部位后，需采用磨光机对渗漏部位进行打磨与清理，直到整个渗漏部位暴露出来。 然后，继续利用磨光机沿着裂缝纵向打磨， 并利用冲击钻在裂缝槽内钻孔，孔间距达到一定标准后，利用高压气体吹干净钻孔内的粉末杂质，再在钻孔内埋设高压止水针，利用高压止水针向屋面板注入堵漏剂，确保堵漏剂凝固后，再将止水针暴露在屋面板以外的部分加以切割，最后，在渗漏部位的周边涂刷聚氨酯，完成坡屋面的渗漏处理工序。 在对坡屋面的渗漏点进行处理后，可对坡屋面进行整体防水涂膜层施工，涂膜方式为横向与纵向交叉涂膜， 以免坡屋面因弧形高低跨等造型问题而出现屋面上部涂膜较薄、 下部涂膜较厚的情况。 防水涂膜层施工后，再在坡屋面覆盖防水卷材，并利用水泥钉、膨胀螺栓等对防水卷材加以固定，以免其从坡屋面脱落[3]。

4.3 坡屋面保护层施工要点

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以及屋脊留置分隔缝。 如果条件允许，且满足相关规范与规定要求，应尽量不在弧形坡屋面坡向位置留置分隔缝。 坡屋面混凝土浇筑应厚度均匀，确保弧形屋面成型。 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。 坡屋面混凝土浇筑后， 应及时进行保湿养护， 保湿养护可采用覆盖、喷涂养护剂等方式，选择养护方式应考虑现场条件、环境温湿度、构件特点、技术要求、施工操作等因素。

4.4 坡屋面挂瓦施工要点

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。 施工时应对坡屋面出屋面管道、高低跨坡屋面交接处格外关注。 此处屋面瓦铺设应严格遵照相关图集、规范要求，应对屋檐处瓦片的挑出墙面长度、瓦片搭接长度，以及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度。 挂瓦施工应自下而上施工，最后铺盖脊瓦。

5 结语