廣州萬達茂組合金屬屋面體系應用

陳林堂

1.金屬屋面工程概況

廣州萬達茂滑雪場、水樂園是大型室內主題樂園。滑雪樂園占地約7 萬m2，整體如一巨幅蜿蜒向上的飄帶，建筑主體結構為巨型柱+大跨空間桁架結構，最大高度99.8m，最大長度近400m，屋面跨度110m。水樂園平面呈扇環形，長約186m，寬約132m，高約33m，頂部采用鋼結構金屬屋面與采光屋面交錯布置，并采用經典傳統鋁鎂錳直立鎖邊金屬屋面系統。

圖1 整體建筑效果圖

2.金屬屋面構造系統

2.1 建筑造型的特點

滑雪場整體造型宛如一幅蜿蜒上升的巨幅飄帶，建筑橫向坡度縱向由東向西翻轉上升，建筑縱向平面上呈不規則“L”型折轉，縱向長度約400m，橫向屋面跨度約100m，東側低端標高30.0m，西端高點達99.8m，超長、扇彎、折轉對金屬屋面板成型性提出極高要求。

圖2 滑雪場南立面圖

水樂園平面呈扇環形，東西向長約186m、寬約132m、高約33m，屋面頂部采用金屬屋面與采光屋面交錯布置。

圖3 水樂園東西向平面圖

2.2 建筑功能的特點

項目地處廣州，南亞熱帶典型的季風海洋氣候，具有溫暖多雨、光熱充足、溫差較小、夏季長、霜期短等氣候特征。

綜合地理條件，滑雪場單體項目：防水要求較高，保溫隔熱要求一般，隔聲和吸聲要求一般，屋面防腐耐久性要求高，室內吊頂防腐要求一般；水樂園單體項目：防水要求較高，保溫隔熱要求一般，隔聲和吸聲要求高，屋面防腐耐久性要求高，室內吊頂防腐要求高[1]。

2.3 標準構造設計

2.3.1 滑雪場

金屬面板采用鋁鎂錳合金板，基材AA3004，加工硬化狀態為H26，該鋁合金屋面板在普通環境下使用壽命不小于40 年[2]，配套近些年逐步工藝發展成熟的氟碳噴涂表面處理，其整體使用壽命與常規主體結構一致，其極好的成型性能可實現項目的各種空間異形造型要求。

圖4 鋁鎂錳合金板典型成型

屋面系統內部構造：一層1.2mm 厚聚氯乙烯防水卷材作為二道防水層，結合鋁鎂錳金屬屋面板，滿足項目防水性能要求；一層100mm 厚玻璃棉，兼顧保溫隔熱、隔聲及吸聲的一般要求；0.25mm 厚聚烯烴涂層紡粘聚乙烯膜阻隔室內水汽進入玻璃棉層；室內的屋面底板使用環境優于室外，采用常規鍍鋁鋅壓型鋼板作為內部構造支承層和室內吊頂層。

整體構造，除屋面板為確保造型和使用壽命耐久年限要求采用環保優質鋁鎂錳合金板材料外，近似工業廠房配置，簡約合理。

圖5 滑雪場屋面系統標準構造

2.3.2 水樂園

（1）0.9mm 厚鋁鎂錳合金直立鎖邊板滿足建筑造型和耐久性能要求，配套0.49mm 厚防水透汽膜層，實現良好防水性能需求；（2）由內向外：穿孔率超20%吸音壓型鋁底板+50mm 厚玻璃棉吸音層+2 層100mm 厚玻璃棉保溫層（兼具隔聲吸聲）+10mm 水泥纖維板隔聲層+30mm 厚玻璃棉降噪層，配套組合滿足建筑吸聲、隔聲和降噪要求，噪聲控制水平可滿足允許噪聲級45dB～50dB 的要求。

圖6 水樂園屋面系統標準構造

3.金屬屋面支承系統

3.1 風洞試驗報告分區

在依據《建筑結構荷載規范》[3]作為初步風荷載取值的基礎上，嚴格依據項目同比例縮尺模型得到的風洞試驗報告數據整理劃分風荷載分區。標準最不利風吸值wk（-）細分為：wk（-）≤1.4kpa，1.4 ≤wk（-）≤2.0kpa，2.0 ≤wk（-）≤4.1kpa，4.1kpa ≤wk（-）≤6.37kpa 計四區。

圖7 滑雪場屋面風荷載分區平面圖

3.2 檁條支承系統設計及加強抗風夾具布置

依據細分風荷載分區，綜合結構布置條件，通過計算分析結果，由大面區至角部區依次檁條間距為1500mm/1000mm/750mm/500mm，并按不同布置尺寸依據《1 級板材屋面認證標準》（FM4471：2010）分別進行了系統抗風壓性能檢測，檢測結果依次達到2.8kpa/5.0kpa/7.9kpa/13.3kpa，滿足項目抗風安全性需求。

4.金屬屋面細部節點

4.1 出屋面節點

（1）根據屋面板與洞口的相交關系、洞口大小、交接線長度、洞口上下段屋面板長等因素，盡可能采用設置天溝、泛水等措施，實現洞口排水連續過渡，減少鋁焊，以減少因長鋁焊縫在溫度變形、反復風壓等荷載綜合作用條件下產生拉裂。

（2）對于小尺寸出屋面洞口（建議尺寸1500mm×1500mm），可通過鋁焊連接，形成導水槽，少量水可導入主體屋面板排水區域。

（3）在采用同材料泛水板與屋面板端鋁焊形成連續導排水構造時，可增加一道三涂一布外部柔性材料防水層，形成屋面板排水交接位置柔性+剛性兩道防水加強做法，確保鋁焊對接區域類薄弱防水區域可靠防水。

圖8 典型出屋面節點大樣

4.2 長段屋面板斷開節點

（1）根據屋面匯水排水計算，需在屋面中間區域（非低端）設置排水天溝，上段部分下口按常規做法，板端下翻、設置雙道泛水板、配置內堵頭、通長滴水片等措施做好細部防水和突出位置抗風加強。

圖9 典型出屋面節點大樣

（2）下端部分上口，對防水抗風要求更高：①增加屋面板同材性泛水，下襯Z 支撐，與屋面板鋁焊，屋面板端夾緊鋁焊密封，加涂三涂一布密封措施，保證材料和工藝的板縫雙道防水；②對應支承T 碼與屋面板通過不銹鋼支座緊固，并外加高強抗風夾具，形成突出位置固定鉸約束，保證抗風，也確保鋁焊不會因可能的伸縮變形拉裂；③板端伸入天溝150mm 以上，配套一道豎向剛性泛水加一道水平風琴膠條柔性防水，從而防止上方可能的漫水和風雨吹入屋面構造層內。

5.金屬屋面系統現場應用場景

5.1 骨架輕型C 檁

在設計過程中，主體結構與屋面支承體系統籌配合設計，單層輕型C 檁作為屋面承重檁條系統，充分發揮其質輕，截面較高，適用較大跨，合理經濟。檁條支承跨度L ＜4m，跨中不用設置拉條，兩端螺栓連接，于一端設置圓孔，另一端采用長圓孔，工廠加工，現場安裝工序簡單高效。

圖10 安裝完成C 檁局部

5.2 系統構造安裝

項目選用與屋面板同模數的打底板，其主要作用為承受構造層自重，并承受施工荷載，屋面支承鋁合金支座能直接設置在底板波谷，采用自攻釘穿過底板固定在下部支承檁條上，鋪設施工方便，且支座位置覆蓋了大部分底板固定點，可靠節約。底板鋪設完成后，就可高效順序鋪設隔汽膜、保溫吸音棉、防水卷材、屋面板。

圖11 系統構造安裝局部

5.3 細部節點安裝

在天溝、屋脊等端部受風不利位置，嚴格設置好抗風加強件，保證屋面板伸入天溝長度滿足計算要求。對于長板斷開上口或凸出屋面范圍導水槽等可能存在風雨吹入位置，除采用夾緊鋁焊等密封措施外，附加三涂一布處理層，形成柔性材料與金屬材料細部雙層防水做法。

圖12 細部節點安裝局部

6.結語

本項目屬廣州地標性公共商業建筑項目，建筑造型張弛復雜，使用功能要求多樣化，作為地產項目配套商業體，經濟性同樣要求很高。因此，項目選用經典傳統鋁鎂錳屋面系統很好適應了建筑復雜造型的需求；依據風洞試驗報告，精準采用不同的檁條支承體系，借鑒了工業廠房類項目輕鋼C 檁系統，配套不同的屋面板型系統，經濟而又合理滿足了屋面圍護系統安全性能要求；針對滑雪場與水樂園不同功能需求，各自設置不同優化系統構造，合理區分保證了對應的隔熱、保溫、隔聲、吸音、降噪、防潮等主要功能需求；在可能產生漏水隱患、防風薄弱位置，采用多道加強措施。項目圍護方案整體實現了安全、經濟、合理的有效綜合考量，既滿足了項目建筑功能要求，也做到了有效節約。

目前，通過公建項目金屬圍護系統多年的發展累積，應用較廣的鋁鎂錳、不銹鋼、鋼板系統均有了較成熟的系列產品，從最基本的安全性考慮，均有抗風性能達10kpa 以上的穩定產品及配套，即抵抗15 級～17 級臺風的要求都有可靠系統配置，可滿足內地、沿海各區域各類型建筑抗風安全性要求。因而，對適用不同地區、不同建筑的金屬圍護系統提供了更多選擇，為設計更趨適用合理給出了可能。