浅谈不规则曲屋面设计及施工技术

郭骅锐，邱时秒，杨 剑，赵家欢，关世超

（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，广东 深圳 518000）

随着现代城市建筑审美要求的提高，线条流畅顺滑、造型个性独特的曲屋面、斜屋面越来越受到各类施工建筑设计的青睐，尤其是不规则异形曲屋面，更能体现不同建筑的差异化、个性化，这对建筑结构设计提出了更高的要求、对现场施工带来了更大的挑战。本文以趣店科技金融创新园区项目主体工程1#楼裙房为例，对不规则曲屋面施工技术分析探讨。

1 工程概况

厦门趣店科技金融创新园区工程位于福建省厦门市同安区，总用地面积53 239.311m2，总建筑面积231 725.00m2，地上建筑面积171 955.00m2，地下建筑面积59 770.00m2。由1 栋9 层综合性高层办公楼（1#楼）和2 栋24 层办公楼（2#、3#楼）组成。

1#楼裙房位于1#楼主楼下方，共分为Q1～Q4 四个部分，投影面积约1.9 万m2，整体采用框架结构，建成后主要作用为办公门厅、办公配套用房及公共开放架空空间。

如图1、图2 所示，裙房屋面高度、坡度均不相同，Q1、Q2 裙房屋面结构最大高度为10.4m，Q3 裙房屋面结构最大高度为11.2m，Q4 裙房屋面结构最大高度为11m，最大架体搭设高度处位于Q3 裙房，高度为17.3m。屋面板厚均为180mm，折线梁最大截面尺寸为800×1 800mm，折线梁最大跨度约28m，位于Q3 裙房大会议室顶部。

图1 Q1裙房结构典型剖面示意图

图2 Q3裙房结构典型剖面示意图

裙房仅与主楼核心筒相连，屋面采用C35 混凝土、抗渗等级P6，为不规则山丘状的覆土种植坡屋面，覆土厚度不小于400mm，屋面结构最大坡度约43°、裙房内部空间最大高度约17.3m（位于Q3 大会议室）。

2 施工重点及难点分析

1）1#楼裙房屋面呈不规则曲线屋面，标高控制点较多，测量难度大，需在不改变屋面造型的前提下，将曲线梁优化为折梁、将30 多万个控制点进行精简，并在施工过程中做好标高数据分解。如何精准控制标高、保证屋面造型是本工程施工的重点。

2）1#楼裙房不规则斜屋面最大坡度约43°、内部空间最大高度17.3m，常规支撑体系及模板加固方式难以保证施工安全及混凝土成型质量，如何选择施工方法是本工程施工的重点。

3）1#楼裙房投影面积约1.9 万m2，造型复杂，且有型钢、预应力梁等，如何保证混凝土结构的成型质量是本工程质量控制的难点。

3 工艺流程及操作要点

总体工艺流程：抄平定位→满堂架搭设→梁底支撑搭设→梁底模支设→梁侧模支设→楼板模板支设→预检→梁板钢筋绑扎→基层处理→混凝土浇筑、振捣→表面修整→拆模养护。

3.1 坡屋面梁板支撑设计

本工程共4 个裙房单元，均为不规则曲屋面，此处以屋面坡度变化较大的“Q1-1/G轴～Q1-E 轴交Q1-7 轴～Q1-9 轴”区域为例进行屋面梁、板支撑设计（图3）。此区域内屋面坡度≤30°的楼板采用单侧支模，屋面坡度大于30°的楼板采用双面支模，砼浇筑时自下而上进行、且需专人看护模板。

图3 示意区域位置图

此区域结构参数如表1 所示。

表1 示意区域结构参数

根据支撑体系计算，此区域支撑体系参数如表2 所示。

具体立杆平面布置如图4 所示。

图4 立杆平面布置图

本工程裙房屋面模板支撑体系搭设时按情况分为下2 种方式搭设。

1）单边支模做法 当屋面坡度≤30°时，采用单边支模，此方法同平板单边支模。模板支撑架除了按照一般支撑架要求搭设外，需增加斜撑以防止坡屋面混凝土浇筑及振捣时水平分力作用使屋面结构发生变形。

2）双面支模做法 当屋面坡度＞30°时，采用双面支模，利用止水螺栓+木枋固定楼板两侧模板，楼板上部模板预留100×400mm 进料及振捣孔（纵向间距1 500mm，横向间距3 000mm）。模板支撑架除了按照一般支撑架要求搭设外，需增加斜撑以防止坡屋面混凝土浇筑及振捣时水平分力作用使屋面结构发生变形。

此区域支模立面做法详如图5～图7 所示。

图5 1-1剖面图

图6 2-2剖面图

图7 梁板支撑节点

斜屋面模板下应额外设置一道横杆，该横杆与屋面板平行，与水平横杆形成三角形稳固结构，以保证支撑架体的稳定性。

模板工程施工时，先根据标高数据进行模板支撑架体的搭设及模板的安装，完成后根据屋面造型和标高对模板标高进行复核、微调，调整到位后将定制的三角形木楔插入顶托木枋与木模板之间的缝隙，并用钉子钉紧（木楔位置详见本节附图及“3.2 折梁、折板节点做法”），以保证斜屋面模板的稳定性，同时可减少斜屋面混凝土浇筑时水平分力对模板体系的影响。

3.2 折梁、折板节点做法

裙房屋面存在大量折梁及折板，此部分区域支撑架搭设及模板安装做法如图8～图13 所示。

图8 下凹折板处支撑节点（一）

图9 下凹折板处支撑节点（二）

图10 上凸折板处支撑节点（一）

图11 上凸折板处支撑节点（二）

图12 板底立杆、主次楞排布图示例图

图13 板底模板拼装示例图

板底次楞与折线相垂直，折线处次楞下应设置主楞，在角部主次楞下根据实际情况应增设立杆，具体排布根据现场实际支模调整。

为避免模板浪费，板下模板正常配模，根据折板线进行切割。因板及四周梁均存在角度且角度均不相同，故板底模板实际尺寸相较于平面投影尺寸更大，投影角度相较于平面角度也略有差异，如图14 所示，阴影区域为模板，此情况下模板∠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，模板加工时应充分考虑此因素，同时配合双面胶封堵，避免模板拼缝过大导致漏浆等质量问题。

图14 板底模板切割角度示意图

3.3 混凝土浇筑要点

3.3.1 浇筑方式

裙房屋面混凝土计划采用天泵+地泵配合浇筑，具体如下。

1）场内行车道路覆盖范围内的裙房结构部分采用天泵直接浇筑（天泵的浇筑范围主要分布在裙房结构的外围区域）。

2）对于处于主楼钢结构覆盖范围内及场地中间天泵不便浇筑的裙房区域结构，采用地泵进行浇筑（地泵的浇筑范围主要分布在裙房结构的中间区域）。

3.3.2 浇筑顺序

根据施现场施工进度，4 个裙房分别开展模板体系安装及混凝土浇筑施工，裙房结构根据屋面板温度后浇带分块进行混凝土浇筑施工（Q1 分为3 块、Q2 分为2 块、Q3 分为4 块、Q4 分为3块）。裙房边部区域屋面板坡度较大位置，采用双面支模留浇捣口的浇筑方法，浇筑顺序由低跨至高跨，对于双层模板压力较大，可视情况分层浇筑，以保证浇筑质量。

如图15 所示，施工时先利用天泵对裙房屋面外围区域进行浇筑，待裙房结构外围混凝土达到设计强度后，利用该结构再作为地泵泵管的架设基础，对屋面的中心区域进行浇筑，有效地避免了地泵浇筑时泵管对斜屋面模板支撑体系的影响。

图15 裙房屋面后浇带示意图

3.4 注意事项

1）在板底支撑架搭设施工中折板线处应设置立杆，如折线处排杆无立杆则需在架体顶部一跨设置额外立杆支撑。

2）保证折板转折线下设置立杆、木楔与主次楞用钉子固定。

3）为保证主次楞受力，次楞走向应与折板线垂直。

4）折板处模板拼缝应严密，梁、板、柱交接区域因各个构件角度不同，应严格控制模板切割角度，保证各模板严丝合缝。

5）对于坡度较大的屋面板下应设置垂直于板面的斜撑加固。

6）为保证坡屋面支撑体系的稳固性，裙房各区域支撑架应尽量一次性搭设、形成整体性。

7）因裙房屋面存在大量坡屋面，为控制混凝土浇筑质量，浇筑坡屋面时提前与搅拌站沟通，并在下料时备注坡屋面浇筑用混凝土，适当减小坍落度，事前对混凝土坍落度进行控制，最大程度降低裙房屋面施工难度、保证坡屋面浇筑效果。

4 结语

趣店科技金融创新园区项目1#楼裙房为不规则曲屋面结构，裙房覆盖面积为1.9 万m2、屋面结构最大坡度约43°。项目团队通过设计不规则曲屋面模板支撑加固体系、双面模板安装体系，解决了施工过程中不规则曲屋面结构模板的稳定性、可靠性问题；通过对混凝土配合比、流动性设计，对浇筑顺序、浇筑方式精心部署，解决了大斜率屋面混凝土浇筑难以成型的问题。该工程裙房结构造型复杂，形式新颖，为施工带来不少困难，通过项目团队的精心策划，制定了科学合理施工方案，保证了工程项目的顺利实施，该工程案例可为日后同类工程的实施提供借鉴。