淺談不規則曲屋面設計及施工技術

郭驊銳，邱時秒，楊 劍，趙家歡，關世超

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518000）

隨著現代城市建筑審美要求的提高，線條流暢順滑、造型個性獨特的曲屋面、斜屋面越來越受到各類施工建筑設計的青睞，尤其是不規則異形曲屋面，更能體現不同建筑的差異化、個性化，這對建筑結構設計提出了更高的要求、對現場施工帶來了更大的挑戰。本文以趣店科技金融創新園區項目主體工程1#樓裙房為例，對不規則曲屋面施工技術分析探討。

1 工程概況

廈門趣店科技金融創新園區工程位于福建省廈門市同安區，總用地面積53 239.311m2，總建筑面積231 725.00m2，地上建筑面積171 955.00m2，地下建筑面積59 770.00m2。由1 棟9 層綜合性高層辦公樓（1#樓）和2 棟24 層辦公樓（2#、3#樓）組成。

1#樓裙房位于1#樓主樓下方，共分為Q1～Q4 四個部分，投影面積約1.9 萬m2，整體采用框架結構，建成后主要作用為辦公門廳、辦公配套用房及公共開放架空空間。

如圖1、圖2 所示，裙房屋面高度、坡度均不相同，Q1、Q2 裙房屋面結構最大高度為10.4m，Q3 裙房屋面結構最大高度為11.2m，Q4 裙房屋面結構最大高度為11m，最大架體搭設高度處位于Q3 裙房，高度為17.3m。屋面板厚均為180mm，折線梁最大截面尺寸為800×1 800mm，折線梁最大跨度約28m，位于Q3 裙房大會議室頂部。

圖1 Q1裙房結構典型剖面示意圖

圖2 Q3裙房結構典型剖面示意圖

裙房僅與主樓核心筒相連，屋面采用C35 混凝土、抗滲等級P6，為不規則山丘狀的覆土種植坡屋面，覆土厚度不小于400mm，屋面結構最大坡度約43°、裙房內部空間最大高度約17.3m（位于Q3 大會議室）。

2 施工重點及難點分析

1）1#樓裙房屋面呈不規則曲線屋面，標高控制點較多，測量難度大，需在不改變屋面造型的前提下，將曲線梁優化為折梁、將30 多萬個控制點進行精簡，并在施工過程中做好標高數據分解。如何精準控制標高、保證屋面造型是本工程施工的重點。

2）1#樓裙房不規則斜屋面最大坡度約43°、內部空間最大高度17.3m，常規支撐體系及模板加固方式難以保證施工安全及混凝土成型質量，如何選擇施工方法是本工程施工的重點。

3）1#樓裙房投影面積約1.9 萬m2，造型復雜，且有型鋼、預應力梁等，如何保證混凝土結構的成型質量是本工程質量控制的難點。

3 工藝流程及操作要點

總體工藝流程：抄平定位→滿堂架搭設→梁底支撐搭設→梁底模支設→梁側模支設→樓板模板支設→預檢→梁板鋼筋綁扎→基層處理→混凝土澆筑、振搗→表面修整→拆模養護。

3.1 坡屋面梁板支撐設計

本工程共4 個裙房單元，均為不規則曲屋面，此處以屋面坡度變化較大的“Q1-1/G軸～Q1-E 軸交Q1-7 軸～Q1-9 軸”區域為例進行屋面梁、板支撐設計（圖3）。此區域內屋面坡度≤30°的樓板采用單側支模，屋面坡度大于30°的樓板采用雙面支模，砼澆筑時自下而上進行、且需專人看護模板。

圖3 示意區域位置圖

此區域結構參數如表1 所示。

表1 示意區域結構參數

根據支撐體系計算，此區域支撐體系參數如表2 所示。

具體立桿平面布置如圖4 所示。

圖4 立桿平面布置圖

本工程裙房屋面模板支撐體系搭設時按情況分為下2 種方式搭設。

1）單邊支模做法 當屋面坡度≤30°時，采用單邊支模，此方法同平板單邊支模。模板支撐架除了按照一般支撐架要求搭設外，需增加斜撐以防止坡屋面混凝土澆筑及振搗時水平分力作用使屋面結構發生變形。

2）雙面支模做法 當屋面坡度＞30°時，采用雙面支模，利用止水螺栓+木枋固定樓板兩側模板，樓板上部模板預留100×400mm 進料及振搗孔（縱向間距1 500mm，橫向間距3 000mm）。模板支撐架除了按照一般支撐架要求搭設外，需增加斜撐以防止坡屋面混凝土澆筑及振搗時水平分力作用使屋面結構發生變形。

此區域支模立面做法詳如圖5～圖7 所示。

圖5 1-1剖面圖

圖6 2-2剖面圖

圖7 梁板支撐節點

斜屋面模板下應額外設置一道橫桿，該橫桿與屋面板平行，與水平橫桿形成三角形穩固結構，以保證支撐架體的穩定性。

模板工程施工時，先根據標高數據進行模板支撐架體的搭設及模板的安裝，完成后根據屋面造型和標高對模板標高進行復核、微調，調整到位后將定制的三角形木楔插入頂托木枋與木模板之間的縫隙，并用釘子釘緊（木楔位置詳見本節附圖及“3.2 折梁、折板節點做法”），以保證斜屋面模板的穩定性，同時可減少斜屋面混凝土澆筑時水平分力對模板體系的影響。

3.2 折梁、折板節點做法

裙房屋面存在大量折梁及折板，此部分區域支撐架搭設及模板安裝做法如圖8～圖13 所示。

圖8 下凹折板處支撐節點（一）

圖9 下凹折板處支撐節點（二）

圖10 上凸折板處支撐節點（一）

圖11 上凸折板處支撐節點（二）

圖12 板底立桿、主次楞排布圖示例圖

圖13 板底模板拼裝示例圖

板底次楞與折線相垂直，折線處次楞下應設置主楞，在角部主次楞下根據實際情況應增設立桿，具體排布根據現場實際支模調整。

為避免模板浪費，板下模板正常配模，根據折板線進行切割。因板及四周梁均存在角度且角度均不相同，故板底模板實際尺寸相較于平面投影尺寸更大，投影角度相較于平面角度也略有差異，如圖14 所示，陰影區域為模板，此情況下模板∠a、∠b、∠c角度均不同，且∠a相比于平面投影角度略偏小，∠b、∠c相比于平面投影角度略大，模板加工時應充分考慮此因素，同時配合雙面膠封堵，避免模板拼縫過大導致漏漿等質量問題。

圖14 板底模板切割角度示意圖

3.3 混凝土澆筑要點

3.3.1 澆筑方式

裙房屋面混凝土計劃采用天泵+地泵配合澆筑，具體如下。

1）場內行車道路覆蓋范圍內的裙房結構部分采用天泵直接澆筑（天泵的澆筑范圍主要分布在裙房結構的外圍區域）。

2）對于處于主樓鋼結構覆蓋范圍內及場地中間天泵不便澆筑的裙房區域結構，采用地泵進行澆筑（地泵的澆筑范圍主要分布在裙房結構的中間區域）。

3.3.2 澆筑順序

根據施現場施工進度，4 個裙房分別開展模板體系安裝及混凝土澆筑施工，裙房結構根據屋面板溫度后澆帶分塊進行混凝土澆筑施工（Q1 分為3 塊、Q2 分為2 塊、Q3 分為4 塊、Q4 分為3塊）。裙房邊部區域屋面板坡度較大位置，采用雙面支模留澆搗口的澆筑方法，澆筑順序由低跨至高跨，對于雙層模板壓力較大，可視情況分層澆筑，以保證澆筑質量。

如圖15 所示，施工時先利用天泵對裙房屋面外圍區域進行澆筑，待裙房結構外圍混凝土達到設計強度后，利用該結構再作為地泵泵管的架設基礎，對屋面的中心區域進行澆筑，有效地避免了地泵澆筑時泵管對斜屋面模板支撐體系的影響。

圖15 裙房屋面后澆帶示意圖

3.4 注意事項

1）在板底支撐架搭設施工中折板線處應設置立桿，如折線處排桿無立桿則需在架體頂部一跨設置額外立桿支撐。

2）保證折板轉折線下設置立桿、木楔與主次楞用釘子固定。

3）為保證主次楞受力，次楞走向應與折板線垂直。

4）折板處模板拼縫應嚴密，梁、板、柱交接區域因各個構件角度不同，應嚴格控制模板切割角度，保證各模板嚴絲合縫。

5）對于坡度較大的屋面板下應設置垂直于板面的斜撐加固。

6）為保證坡屋面支撐體系的穩固性，裙房各區域支撐架應盡量一次性搭設、形成整體性。

7）因裙房屋面存在大量坡屋面，為控制混凝土澆筑質量，澆筑坡屋面時提前與攪拌站溝通，并在下料時備注坡屋面澆筑用混凝土，適當減小坍落度，事前對混凝土坍落度進行控制，最大程度降低裙房屋面施工難度、保證坡屋面澆筑效果。

4 結語

趣店科技金融創新園區項目1#樓裙房為不規則曲屋面結構，裙房覆蓋面積為1.9 萬m2、屋面結構最大坡度約43°。項目團隊通過設計不規則曲屋面模板支撐加固體系、雙面模板安裝體系，解決了施工過程中不規則曲屋面結構模板的穩定性、可靠性問題；通過對混凝土配合比、流動性設計，對澆筑順序、澆筑方式精心部署，解決了大斜率屋面混凝土澆筑難以成型的問題。該工程裙房結構造型復雜，形式新穎，為施工帶來不少困難，通過項目團隊的精心策劃，制定了科學合理施工方案，保證了工程項目的順利實施，該工程案例可為日后同類工程的實施提供借鑒。