建筑技术丨地铁上盖住宅工程坡屋面瓦强风压下加固措施及施工技术

1  工程概况

北安河车辆段综合利用项目位于北京市海淀区苏家坨镇地铁16号线北安河车辆段车库上盖区，其住宅坐落在高出周围建筑约14 m的位置，±0.000位置高出周围建筑约16 m。此位置南侧和西侧均有延绵不绝的山脉，周边没有过多高层住宅，地表粗糙度类型B，基本风压（50年）为0.45 kPa。

本工程设计42栋住宅楼、6栋办公楼，设置幼儿园及配套建筑，考虑各建筑之间的相互干扰现象，通过风洞试验对本工程的结构进行风荷载特性分布，制作风洞试验的模型，如图1所示。

   （a）                       （b）

图1  北安河项目试验模型

（a）左侧建筑；（b）右侧建筑

2  试验参数

2.1  基本试验参数

本项目采用刚性模型测压风洞试验，通过测试结构表面的风压分布获得结构风荷载。风洞试验的试验参数见表1。

表1  试验技术参数小结

2.2  风向角定义

试验以10º风向角为间隔逆时针旋转，共进行了36个风向角的测试。风向角示意如图2所示。

图2  风向角示意

2.3  模型测点布置

本项目共在18座建筑上布置了测压点，其中住宅楼有10栋参与试验。A–6住宅楼148个位置布置了测压点，A–18住宅楼144个位置布置了测压点，A–35住宅楼184个位置布置了测压点，A–3住宅楼148个位置布置了测压点，A–1住宅楼148个位置布置了测压点，A–16住宅楼144个位置布置了测压点，A–23住宅楼135个位置布置了测压点，A–26住宅楼140个位置布置了测压点，A–39住宅楼192个位置布置了测压点，A–42住宅楼184个位置布置了测压点。

2.4  模型测点布置

对各楼进行测点布置，如本工程18号楼。

2.5  试验结论

按50年重现期基本风压0.45 kPa计算，基于规范方法得到的墙面和屋顶风吸力标准值最大值分别为–2.11 kPa和–2.51 kPa；基于统计方法得到的墙面和屋顶风吸力标准值最大值分别为–2.93 kPa和–3.27 kPa。建议采用统计方法结果进行围护结构的设计，对屋面瓦等进行加固处理。

3  现场加固措施

充分考虑本工程的风压情况，及现场屋面瓦在坡屋面上的状态下受风压影响较大，本工程在屋面瓦传统工艺上，进行加固。分析本工程的屋面造型平面示意及结构剖面示意，可以看到本工程的屋面瓦坡屋面为造型屋面，没有防水功能，因此，可在结构上进行瓦加固措施。

研制一种180 mm×53 mm×20 mm镀锌钢托木支架固定于顺水条上，将脊瓦与木龙骨固定，高度可调。研制一种50 mm×20 mm的304不锈钢抗风搭扣，与其他各瓦固定，确保所有瓦均稳定在挂瓦条上，研制30 mm×30 mm×35 mm的304不锈钢截瓦搭扣（特殊抗风搭扣）在最下层（最边缘）瓦处固定，确保第一层瓦的稳定性。设置一种0.1 mm×5 m树脂檐口通风条，确保封闭瓦处缝隙，内部结构通风，同时防止鸟进入瓦内空间。

4  坡屋面瓦加固施工工艺

混凝土结构板→定位放线→顺水条施工→挂瓦条施工→屋面瓦施工→细部收口→屋面清理。

4.1  混凝土结构板施工

斜屋面造型混凝土板，模板支撑时考虑斜板支撑。次楞骨采用50 mm×100 mm方木，主龙骨采用直径48×3.0 mm钢管，支撑体系为扣件式钢管支撑体系。支撑要求纵距1 200 mm，横距1 200 mm，步距900 mm，不设剪刀撑和斜撑，主龙骨间距1 200 mm，次龙骨间距200 mm，并随着屋面坡度方向调节U形托高度，梁板位置共用立杆。浇筑混凝土前，要考虑所有预留瓦埋件和太阳能钢托座等埋件的准确预留，钢筋混凝土屋面板，预埋短钢筋头，中距600 mm×350 mm，绑扎顺水条和挂瓦条用。混凝土要充分振捣，确保斜屋面造型沿的混凝土密实，并充分养护到位。

4.2  定位放线

首先确定屋顶轮廓。根据图纸设计要求和屋面的实际尺寸弹线，为保证瓦片挑出屋檐尺寸一致，根据瓦片挑出檐口长度，在坡屋面檐口下平衡弹出第一条平行线，从而确定第一排屋面瓦的位置。

弹屋面挂瓦条的分档线，弹出檐口第一排、第二排和最上一排挂瓦条的分档线：檐口第一排排挂瓦条的分档线距檐口30 mm，第二排分档线距檐口340 mm，最上一排分档线距屋脊30 mm。这三道主线弹好后，弹出中间其余各道挂瓦条的分档线。

4.3  顺水条施工

安装顺水条采用30 mm×30 mm×1.5 mm镀锌方形薄壁钢管顺水条和30 mm×30 mm防腐木顺水条，主顺水条全部采用金属材质，中距600 mm，用混凝土板预留的直径1.5 mm镀锌钢丝绑紧。其他顺水条采用30 mm×30 mm的防腐木，顺水条的高度差应控制3 mm以内。排水沟两侧应绑扎2根封头的顺水条，以调整沟瓦和主瓦之间的高度。

根据屋面已弹好的挂瓦条分档线，用钢自攻螺钉与顺水条拧紧；脊瓦处采用托木支架，抵住顺水条，并将两条固定腿掰开角度，与挂瓦条连接，调节好脊瓦处的托木支架高度，拧紧螺丝，进一步加固此位置龙骨。

4.4  挂瓦条施工

挂外条垂直于顺水条方向安装，采用30 mm×30 mm防腐木挂瓦条，中距350 mm，逐一排列与顺水条固定，并与预留钢筋用1.5 mm镀锌钢丝绑紧。

4.5  屋面瓦施工

屋面主瓦铺设：屋面主瓦铺设时，应从檐口第一排主瓦开始。屋面第一排主瓦放在屋面上会出现低垂现象，在安装屋檐第一排屋面瓦时，选用挂瓦条踮起，与其第二排以上屋面瓦保持在一个坡面上。屋面横向两端以同样作法拉水平线，开始铺设屋檐第一排屋面瓦。第一排屋面瓦固定后，在屋檐右下角自由向左，自下而上逐排挂线铺设屋面瓦。每片瓦的瓦爪应与屋面紧贴，使瓦片平稳地、紧密地贴在屋面上。施工中随时注意瓦面、瓦楞平直。

第一排瓦要注意设置与截瓦搭扣固定，后面每排均与抗风搭扣固定，用直径1.5 mm镀锌钢丝绑紧。通过风洞试验证实，此方法可确保屋面瓦不被掀开，具有良好的抗风性。

4.6  细部收口

出屋面通风道四周、出屋面管道四周等突出屋面太阳能设备基础结构墩等的连接处、转角处用1∶2水泥砂浆抹泛水，做成半径100 mm的圆弧，泛水高不小于250 mm，与主瓦瓦面形成有效搭接。

第一层屋面瓦下要设置0.1 mm×5 m树脂檐口通风条，确保封闭瓦处缝隙，内部结构通风，确保内部顺水条、挂瓦条干燥，同时防止鸟进入瓦内空间，造成内部结构破坏。屋面瓦与坡屋面上下接触位置要用同灰色系质感漆进行刮涂，确保整体效果。

4.7  屋面清理

将屋面所有多余材料清理干净，避免产生高空坠物等风险。对太阳能位置的管道出口处做橡塑棉包裹，避免硬质材料包裹伤害屋面瓦。

5  质量要求

（1）外观平整，坡度坡向符合现场整体要求，坡度符合要求，瓦片必须固定牢固，加强措施符合风洞试验提示要求。

（2）瓦与瓦之间应紧密搭接，脊瓦搭盖正确，间距均匀。屋脊、檐口、泛水直线段应顺直。屋面无渗漏、积水，排水顺畅。

6  季节施工措施

6.1  雨期施工

（1）及时掌握天气情况，注意屋面材料的存放防潮，严禁在雨中进行防水作业。

（2）同时注意流水段的划分，分小段，多流水，保证突然降雨有准备时间。

6.2  冬期施工

（1）选择晴朗天气进行施工，不得在雨天、雪天和五级风及其以上或基层潮湿、结球、霜冻等条件下进行。

（2）焊接顺水条时应注意施工气温，低于–10℃的天气不利于施工质量把控，不宜施工。

（3）做好防滑措施，避免施工时出现安全隐患，雨雪天禁止施工。

7  各种保障措施

7.1  质量保证措施

材料质量保证是工程质量保证前提条件。本工程使用的物资设备、原材料、半成品、成品的质量，加强验收、试验，并做好影像资料，以便追溯和更换。做好分层验收，逐层控制质量，确保现场施工质量。

7.2  安全生产保证措施

严格执行施工现场安全生产管理的技术方案和措施,在执行中发现问题应及时向有关部门汇报。要求各施工项目必须有书面安全技术交底，安全技术交底必须具有针对性，并有交底人与被交底人签字。

氧气和乙炔气不得存放在有油污的地方，存放点要距离明火10 m以上，氧气瓶不得暴晒和碰撞，乙炔瓶必须有回火装置，且氧气瓶、乙炔瓶必须立放，乙炔瓶与氧气瓶距离不应小于5 m。

电焊施工必须填写动火作业审批表，旁边有人员看护，并配备齐全有效的灭火设备，严格按照安全规范操作施工。

项目指定专门人员负责现场全面施工用电，非专业人员禁止乱动电箱、电线等电力设备，电工必须有特种作业人员上岗证。

7.3  消防安全管理措施

施工现场成立消防领导小组，实行逐级防火责任制，制订严格的管理制度，特别是坚持防火安全交底制度，签订责任书。

施工现场不允许吸烟，办公区设置吸烟处，除特殊批准外，不允许使用电炉，并且在办公区及现场设足够消防器材。

加强对易燃、易爆物品管理，有专用仓库存放，在存放处挂明显警示牌，对于此类材料严格执行限额领材料制度。加强对电气焊的管理，操作人员必须持证上岗，严格规程进行操作。

7.4  绿色施工管理措施

现场设立固定的垃圾临时存放点，并在各楼层或区域设立足够的垃圾收集点。施工垃圾及时清运，并适量洒水，减少污染。采用搭设封闭式临时专用垃圾道运输或采用容器吊运，严禁随意凌空抛撒。

水泥和其他飞物、细颗粒散体材料，安排在库内存放或严密遮盖，在运输、卸运和使用时轻拿轻放，防止遗洒、飞扬，减少污染。破碎的屋面瓦，及时清理，避免高空坠物和影响他们的作业环境。

7.5  成品保护措施

做好坡屋面顺水条、挂瓦条的成品保护。屋面瓦施工完毕，严禁随意踩踏，避免破碎。出瓦面设备管道要注意做好保护，避免磕碰。

8  结束语

本项目于2023年5月顺利交付，通过将近1年的使用，经历了夏季的暴风雨及冬季的强烈西北风，本工程的屋面瓦仍处于良好状态，充分证明本工程的加固措施在高风压下的地铁上盖住宅的坡屋面瓦工程中起到了良好的作用。