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摘要：本文對(duì)北京國(guó)家會(huì)議中心二期項(xiàng)目屋面防水技術(shù)進(jìn)行分析，采用泡沫玻璃、SBS改性瀝青防水卷材及2mm聚脲作為防水、保溫、抗風(fēng)壓于一體的緊密型屋面系統(tǒng)。本屋面設(shè)置有大量穿透防水層的釘盤(pán)固定（詞條“固定”由行業(yè)大百科提供）上層裝飾鋁板，所采用的泡沫玻璃、聚脲組合新材料（詞條“新材料”由行業(yè)大百科提供），解決了常規(guī)屋面防水、抗風(fēng)壓、保溫系統(tǒng)交接復(fù)雜的問(wèn)題，保證了屋面的防水質(zhì)量，是一種新型的緊密型屋面防水技術(shù)，相關(guān)技術(shù)安全、可靠，可為大型公共建筑（詞條“公共建筑”由行業(yè)大百科提供）屋面設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：國(guó)會(huì)二期;屋面;泡沫玻璃; SBS卷材;聚脲;釘盤(pán);
1 引言
北京國(guó)家會(huì)議中心二期(簡(jiǎn)稱國(guó)會(huì)二期)位于北京市朝陽(yáng)區(qū)奧林匹克中心區(qū)，現(xiàn)國(guó)家會(huì)議中心北側(cè)，用地范圍南起大屯路、北至科薈南路，東起天辰東路，西至天辰西路。建筑高度51.85米，建筑長(zhǎng)度458米，建筑寬度148米，建設(shè)用地總面積約92626.94平方米。作為中國(guó)國(guó)際交往中心的重要支撐節(jié)點(diǎn)、“一帶一路”戰(zhàn)略在首都北京重要的落地平臺(tái)、2022冬奧會(huì)主會(huì)場(chǎng)，本建筑莊嚴(yán)穩(wěn)重、大氣美觀，結(jié)合了古典與現(xiàn)代的美學(xué)，如圖1所示：
圖1 實(shí)體照片
本項(xiàng)目屋面面積達(dá)7萬(wàn)多平米，設(shè)計(jì)從建筑功能和自然條件出發(fā)，充分考慮其防水性能特點(diǎn)和要求，利用各種新技術(shù)、新材料、新方法、新工藝創(chuàng)造了優(yōu)越的防水功能。整個(gè)屋面防水分區(qū)主要分為平屋面系統(tǒng)和拱形屋面系統(tǒng)，拱屋面還分為金屬拱屋面(宴會(huì)廳及峰會(huì)廳)和玻璃采光頂拱屋面(合影區(qū)及午宴區(qū))兩大部分，如下圖所示：
圖2 屋面主要系統(tǒng)分布效果圖
圖3 屋面主要系統(tǒng)平面分布簡(jiǎn)圖
整個(gè)屋面排水（詞條“排水”由行業(yè)大百科提供）思路為拱形屋面水流沿著拱坡度流入拱底兩端平屋面天溝內(nèi)，再由天溝內(nèi)設(shè)置的虹吸落水管排出，平屋面排水采用局部起坡往左右兩邊排入天溝的方式進(jìn)行排水，在天溝內(nèi)設(shè)置了數(shù)量眾多的虹吸落水管。本項(xiàng)目防水核心點(diǎn)為采用了大量的泡沫玻璃材料，兼具抗風(fēng)壓、保溫、防水為一體，結(jié)合SBS卷材和聚脲噴涂，形成了特殊的緊密型新型防水技術(shù)。下面就這一新型技術(shù)分別進(jìn)行防水系統(tǒng)原理和施工工藝構(gòu)造措施的闡述分析。
2 技術(shù)解析
2.1屋面防水系統(tǒng)整體構(gòu)造
國(guó)家會(huì)議中心二期金屬屋面為一級(jí)防水，采用了泡沫玻璃+SBS改性瀝青防水卷材+聚氨酯(脲)防水系統(tǒng)的新型防水技術(shù)，是一種無(wú)聲橋、無(wú)冷橋的緊密型屋面防水系統(tǒng)，其中大量使用的泡沫玻璃及聚脲防水材料在中小屋面工程中已經(jīng)得到應(yīng)用，但在如此大型的屋面工程中使用還比較少見(jiàn)，對(duì)相關(guān)技術(shù)要求、施工工藝等提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目整個(gè)泡沫玻璃屋面外觀呈現(xiàn)六邊形的花瓣?duì)睿瑸榉涓C裝飾鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）板構(gòu)成，此鋁板通過(guò)釘盤(pán)方式固定于屋面泡沫玻璃之上。整體屋面防水系統(tǒng)構(gòu)造圖示如下：
圖4 屋面主防水系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)關(guān)系圖
屋面系統(tǒng)從上往下構(gòu)造層次如下圖所示：
圖5 屋面主防水系統(tǒng)層次構(gòu)造效果圖
2.2標(biāo)準(zhǔn)防水系統(tǒng)技術(shù)解析
標(biāo)準(zhǔn)防水系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)圖如下所示：
圖6 屋面標(biāo)準(zhǔn)防水節(jié)點(diǎn)詳圖
從上圖中可以看出，從上往下依次為25mm蜂窩鋁裝飾板、裝飾板龍骨、裝飾條板連接小立 柱(釘盤(pán)連接)、防水瀝青膠(灌注在立柱與泡沫玻璃縫中)、2mm厚聚氨酯(脲)防水系統(tǒng)、3mm厚SBS防水卷材、150mm厚復(fù)合貼面泡沫玻璃、雙組份泡沫玻璃專用粘結(jié)膠、1.0mm厚壓型鋼板、支撐檁條、主體鋼結(jié)構(gòu)。首層蜂窩鋁板之間有300mm的縫隙，雨水從縫隙下來(lái)之后，首先保證連接小立柱的防水性能，在其周圈表面上涂上2mm的聚氨酯防水材料，直接將釘盤(pán)及突出的小鋼柱全部包裹，防止穿透釘盤(pán)漏水，如下圖所示：
圖7 釘盤(pán)穿透防水處理圖
進(jìn)一步水流到屋面，第一道防水為2mm厚聚氨酯(脲)防水系統(tǒng)，第二道防水為3mm厚SBS防水卷材，第三道防水為150mm厚的泡沫玻璃，三層防水極大提升了整個(gè)屋面的防水性能。至此，三道防水完成，完美實(shí)現(xiàn)了屋面的防水、保溫、抗風(fēng)壓的綜合性能。
2.2泡沫玻璃及聚脲新型防水材料
本項(xiàng)目采用了新型的裝飾面板（詞條“飾面板”由行業(yè)大百科提供）、防水、保溫、抗風(fēng)構(gòu)造于一體的屋面構(gòu)造系統(tǒng)，核心材料為泡沫玻璃及2mm聚氨酯(脲)防水涂料。其中聚脲、泡沫玻璃的粘接性、耐久性能等均進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)證及實(shí)驗(yàn)證明。其中聚脲一方面增強(qiáng)防水功能，是防水系統(tǒng)最主要的功能部分，另一方面將整個(gè)泡沫玻璃上翼緣連成一個(gè)整體，凝固固化，增強(qiáng)整個(gè)屋面的完整性和抗風(fēng)揭承載力。
泡沫玻璃其全稱為150厚FOAMGLAS復(fù)合貼面泡沫玻璃保溫板，本項(xiàng)目采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸為600mm*1350mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.043W/M•K，密度<120kg/m3,抗壓強(qiáng)度（詞條“抗壓強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）≥0.6MP。泡沫玻璃板因其具有重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率小、不燃燒、不霉變（詞條“霉變”由行業(yè)大百科提供）、強(qiáng)度高、耐腐蝕、無(wú)毒、物理化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，能達(dá)到防水、隔熱、保溫、保冷、吸音之效果，而且物理化學(xué)性能穩(wěn)定，尺寸穩(wěn)定，易切割，使用壽命等同于建筑物使用壽命，是一個(gè)既安全可靠又經(jīng)久耐用的建筑節(jié)能環(huán)保材料。在泡沫玻璃上鋪設(shè)3mm厚SBS改性瀝青防水卷材，這層卷材將發(fā)泡玻璃之間的縫隙覆蓋，通過(guò)熱熔實(shí)現(xiàn)粘接，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的防水性能。
聚氨酯(脲)防水系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)在涂層材料，本項(xiàng)目分三涂，分別為：底涂、聚氨酯(脲)、面涂三層無(wú)溶劑，卷材上底涂使用MasterSeal P658膠水，噴涂聚氨酯(脲)使用Masterseal M811防水涂料，手工涂刷聚氨酯(脲)使用 MasterSeal M860防水涂料，面涂使用MasterSeal TC259 防老化涂層。
最后形成一道高彈性、高強(qiáng)度的連續(xù)防水涂膜，現(xiàn)場(chǎng)噴涂完成之后呈現(xiàn)效果如下：
圖8 聚脲噴涂現(xiàn)場(chǎng)效果圖
2.3屋面防水系統(tǒng)受力分析
與傳統(tǒng)的屋面防水做法不同，在防水層上還有一層高度從400~800不等的25mm蜂窩鋁板維護(hù)結(jié)構(gòu)，為了固定蜂窩鋁板，本項(xiàng)目采用釘盤(pán)植入泡沫玻璃內(nèi)穿透防水層的做法。因此，泡沫玻璃屋面不但承擔(dān)防水、保溫的作用，還承擔(dān)了抗風(fēng)壓的作用。受力形態(tài)如下圖所示：
圖9 釘盤(pán)抗拉承載力構(gòu)造圖
在負(fù)風(fēng)壓作用下其傳力路徑為：負(fù)壓產(chǎn)生的拉拔力通過(guò)短柱首先傳遞至釘盤(pán)，釘盤(pán)通過(guò)植入螺釘傳遞至壓型鋼板，同時(shí)釘盤(pán)上表面包裹的2mm厚聚脲將拉拔力分?jǐn)傊僚菽ＡП砻妫偻ㄟ^(guò)泡沫玻璃傳遞至下部壓型鋼板，以降低植入螺釘?shù)木植渴芰χ怠Ｊ芰C(jī)理為泡沫玻璃上表面與聚脲粘接，下表面與壓型鋼板粘接，形成以上下翼緣分別為聚脲、壓型鋼板，中部為泡沫玻璃芯的合理受力分布形式，大大降低了釘盤(pán)螺釘?shù)木植渴芰ΓＷC了整個(gè)防水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安性。
根據(jù)本項(xiàng)目屋面風(fēng)壓分布情況，計(jì)算出單個(gè)釘盤(pán)最大受力P為1.2kN， 為進(jìn)一步確保負(fù)風(fēng)壓下釘盤(pán)的抗拉拔承載力，在專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了嚴(yán)格的抗風(fēng)揭實(shí)驗(yàn)及相關(guān)氣密、水密實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果均滿足國(guó)家規(guī)范要求。其中釘盤(pán)拉拔實(shí)驗(yàn)如下所示：
圖10 釘盤(pán)抗拉拔實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示單個(gè)釘盤(pán)破壞承載力為3kN，大于計(jì)算值2倍安全系數(shù)，滿足要求。通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步對(duì)釘盤(pán)的位置、數(shù)量進(jìn)行精確的布置，保證了整個(gè)屋面系統(tǒng)的防水性能可靠度（詞條“可靠度”由行業(yè)大百科提供）。
2.4屋面排水技術(shù)分析
屋面排水采用天溝+虹吸的排水防水，排水路徑整體思路為拱形屋面沿著拱頂排到拱底天溝，天溝尺寸為1000mmx400mm，天溝通長(zhǎng)設(shè)置。平屋面局部起拱，起拱范圍為2x11.6mx43.7m，坡度為2%,將水流引向兩側(cè)的天溝，天溝尺寸為707mmx270mm，天溝長(zhǎng)度43.7m，再在天溝內(nèi)根據(jù)排水計(jì)算設(shè)置虹吸落水管。排水路徑如下所示：
圖11 屋面排水路徑圖
天溝設(shè)計(jì)如下所示：
: 圖12 屋面排水天溝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)圖
天溝分為大小兩種尺寸，較大天溝承擔(dān)拱形屋面的大量水流，較小的天溝承擔(dān)平屋面的水流。天溝底部、兩側(cè)連續(xù)鋪設(shè)泡沫玻璃的防水系統(tǒng)，做法與屋面一致。需要特別注意的是在局部設(shè)置虹吸落水管位置存在漏水隱患，因此需要對(duì)虹吸進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)處理，虹吸圖示如下：
圖13 屋面天溝虹吸標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)圖
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在聚氨酯(脲)、SBS改性瀝青防水卷材、泡沫玻璃上開(kāi)雨水斗洞口，洞口大小略大于雨水斗邊緣，洞口深度約為泡沫玻璃上表面向下10mm左右。BLM防水膠全名為Bituthene Liquid Membrane，用于洞口封堵，防水膠厚度13mm，流動(dòng)性≤3mm，適用期≥30min，定伸粘結(jié)性無(wú)破壞。2.0厚噴涂聚氨酯(脲)防水系統(tǒng)為不銹鋼水斗底涂使用MasterSeal P684膠水，噴涂聚氨酯(脲)使用Masterseal M811防水涂料，面涂使用MasterSeal，TC259 防老化涂層。
3 施工工藝
施工工藝主要涵蓋四個(gè)部分，分別是泡沫玻璃的施工、固定釘盤(pán)的施工、SBS改性瀝青防水卷材的施工、噴涂聚脲防水系統(tǒng)的施工。
3.1泡沫玻璃的施工工藝
鋪貼泡沫玻璃采用專用粘結(jié)劑直接打在壓型板的波峰，泡沫玻璃板粘結(jié)間距不大于300mm，將泡沫玻璃玻纖氈貼面與壓型鋼板進(jìn)行粘結(jié)，需在專用粘結(jié)劑固化前完成施工。現(xiàn)場(chǎng)施工操作圖示如下：
圖14 泡沫玻璃現(xiàn)場(chǎng)施工效果圖
3.2固定釘盤(pán)的施工工藝
本項(xiàng)目屋面構(gòu)造特殊之處為必須采用穿透的釘盤(pán)及小立柱以固定上層的裝飾面板，因此穿透位置防水處理十分關(guān)鍵。首先金屬釘盤(pán)在安裝前應(yīng)該在已經(jīng)鋪設(shè)好的防水泡沫玻璃的基面上按照立柱的排版圖來(lái)放線定位，定位嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙及結(jié)構(gòu)計(jì)算、抗風(fēng)揭實(shí)驗(yàn)承載力來(lái)排布，本項(xiàng)目單個(gè)釘盤(pán)承載力均滿足結(jié)構(gòu)安全的要求。待放線定位完成后再在泡沫玻璃上放置釘盤(pán)，然后由持噴燈的工人加熱釘盤(pán)內(nèi)側(cè)使瀝青基貼面充分加熱并熔化（詞條“熔化”由行業(yè)大百科提供），此時(shí)用木槌敲擊釘盤(pán)使其和泡沫玻璃板的瀝青基貼面充分粘結(jié)形成一個(gè)整體面。現(xiàn)場(chǎng)施工圖示如下：
圖15 釘盤(pán)現(xiàn)場(chǎng)施工效果圖
3.3 SBS改性瀝青防水卷材的施工工藝
SBS改性瀝青防水卷材采用熱熔法鋪貼施工,應(yīng)根據(jù)屋面的坡度和是否振動(dòng)來(lái)確定，本項(xiàng)目平屋面、拱屋面變化坡度情況下，卷材均沿著發(fā)泡玻璃方向鋪貼。卷材搭接寬度為長(zhǎng)、短邊均不小于100mm，如下圖：
圖16 SBS熱熔處理示意圖
卷材采用熱熔法鋪貼，用高壓噴燈與卷材和基層的夾角處均勻加熱，夾角角度為60度，待卷材表面融化后把成卷的改性卷材向前滾鋪使其粘結(jié)在泡沫玻璃瀝青貼面上。施工時(shí)應(yīng)對(duì)防水卷材和泡沫玻璃板的瀝青基貼面充分加熱，使融化瀝青滲透到板縫中，泡沫玻璃板板面也形成全密封體。現(xiàn)場(chǎng)施工如下所示：
圖17 SBS卷材現(xiàn)場(chǎng)施工效果圖
3.4 噴涂聚脲防水系統(tǒng)的施工
在SBS防水卷材施工完成之后，應(yīng)在對(duì)應(yīng)釘盤(pán)位置做出標(biāo)記，采用自攻螺釘固定上部的立柱，然后再進(jìn)行聚氨酯(脲)防水系統(tǒng)的施工。聚脲防水系統(tǒng)是整個(gè)屋面防水、抗風(fēng)揭十分重要的構(gòu)造。施工首先將底涂攪拌均勻，底涂完成之后進(jìn)行聚脲防水中間層施工，最后進(jìn)行抗紫外線面涂層的施工，抗紫外線涂層為MS TC259單組分脂肪族聚氨酯，面涂為耐候聚氨酯涂料（詞條“聚氨酯涂料”由行業(yè)大百科提供），噴涂聚脲層后的6-48小時(shí)內(nèi)涂刷表面涂層。最終噴涂后的現(xiàn)場(chǎng)圖示如下：
圖18 聚脲現(xiàn)場(chǎng)施工效果圖
4 總結(jié)
北京國(guó)會(huì)中心二期項(xiàng)目屋面規(guī)模大，工程具有較大復(fù)雜性及挑戰(zhàn)性。屋面防水設(shè)計(jì)在運(yùn)用已有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和施工方法進(jìn)行創(chuàng)新與改造，起到了較好的防水效果。本工程大量使用泡沫玻璃、SBS卷材及聚脲防水系統(tǒng)作為防水主要構(gòu)造措施，對(duì)整個(gè)屋面的防水質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用，特別是在屋面上多出一層裝飾鋁蜂窩板，如何固定并盡量減少固定釘盤(pán)的數(shù)量及穿透點(diǎn)，是本項(xiàng)目防水的關(guān)鍵點(diǎn)。總結(jié)起來(lái)主要涵蓋以下幾點(diǎn)：
(1)實(shí)行嚴(yán)格的聚脲粘接耐久性檢驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，保證整個(gè)屋面系統(tǒng)的防水的質(zhì)量。
(2)進(jìn)行了嚴(yán)格的抗風(fēng)揭計(jì)算及實(shí)驗(yàn)確定固定點(diǎn)位置數(shù)量，釘盤(pán)傳力路徑清晰，通過(guò)聚脲、發(fā)泡玻璃及壓型鋼板粘接形成一個(gè)整體提升局部釘盤(pán)承載力。本項(xiàng)目單個(gè)釘盤(pán)實(shí)驗(yàn)抗拉拔破壞值為3kN，大于計(jì)算值2倍，滿足結(jié)構(gòu)安全，符合新型緊密型防水構(gòu)造的要求。
(3)本項(xiàng)目大量釘盤(pán)穿透是防水關(guān)鍵點(diǎn)，采用聚脲全包裹方式對(duì)釘盤(pán)及支撐龍骨進(jìn)行防水保護(hù)。
(3)本項(xiàng)目大量施工時(shí)間在冬季，北方氣溫低，對(duì)施工質(zhì)量影響較大，因此應(yīng)嚴(yán)格控制施工溫度及施工環(huán)境。本項(xiàng)目均選擇在中午(11：00時(shí)至15：00時(shí))的時(shí)間進(jìn)行，避免在溫度較低的夜間、早晨和傍晚進(jìn)行作業(yè)。
(4)嚴(yán)格控制各防水系統(tǒng)的細(xì)節(jié)質(zhì)量處理，并合理布置虹吸排水系統(tǒng)，做到防排結(jié)合，在屋面所有關(guān)鍵細(xì)部節(jié)點(diǎn)如虹吸口、陰陽(yáng)角、檐口等位置嚴(yán)格檢查封堵質(zhì)量。
屋面的防水是整個(gè)工程至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，本文所采用的防水技術(shù)嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范及施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，防水方案具備可行性、安全性和先進(jìn)性，對(duì)相關(guān)大型公共建筑屋面工程的防水施工設(shè)計(jì)具有積極的參考價(jià)值。
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作者單位：深圳市三鑫科技發(fā)展有限公司
