詹天佑故鄉杯
一、工程概況
松山湖數字家庭創(chuàng )新與應用示范項目(四區) (即光大 We 谷 D 區)位于東莞市松山湖經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區科技四路旁,規劃用地面積為 21146.523 平方米,建筑面積為101894.334平方米,最高建筑高度95.8米,最高建筑層數24層。項目包括1號辦公樓(24層),2 號辦公樓(10 層),3 ~ 9 號辦公樓(4 層)及二層地下停車(chē)庫。其中 8 號辦公樓的建筑面積為1713.81 平方米,建筑主體高度為 14.5m,本棟建筑為框架結構,并于 2019 年 1 月 22 日竣工驗收,本棟樓采用了“全壽命周期屋面結構板防裂關(guān)鍵技術(shù)”,到目前為止交付使用已經(jīng) 1 年多,效果良好。
二、獲獎情況
1、2020 年度廣東省建設工程優(yōu)質(zhì)獎。
2、廣東省土木建筑學(xué)會(huì )科學(xué)技術(shù)二等獎。
3、2020 年?yáng)|莞市建設工程優(yōu)質(zhì)獎。
4、本項目所采用的“全壽命周期屋面結構板防裂關(guān)鍵技術(shù)”通過(guò)了廣東省科技成果鑒定,獲得科技成果鑒定證書(shū),該技術(shù)被鑒定為“國內領(lǐng)先水平”。
5、由“全壽命周期屋面結構板防裂關(guān)鍵技術(shù)”而形成的“全壽命周期屋面結構板防裂施工工法”被評為省級工法。
6、發(fā)明專(zhuān)利 ( 實(shí)審階段 ):一種亞剛性屋面結構板構造及防裂漏施工方法。
7、實(shí)用新型專(zhuān)利 ( 已授權 ):一種亞剛性屋面結構板構造。
三、主要科技創(chuàng )新內容
本項目的“全壽命周期屋面結構板防裂關(guān)鍵技術(shù)”是采用屋面亞剛性防水層建立和工作的,其立足于結構自防水原理,相對于常規柔性防水屋面將水與混凝土隔絕導致混凝土產(chǎn)生干縮裂縫,在柔性防水層破損的情況下導致屋面防水整體失效的通病,亞剛性防水層利用混凝土的濕脹特性,讓混凝土親水工作,達到混凝土小裂縫自我修復,以及通過(guò)加強混凝土表面的抗拉性能,從而實(shí)現結構自防水,開(kāi)辟了解決屋面防水失效的新方法。主要創(chuàng )新點(diǎn)如下:
1、工程施工階段,通過(guò)在屋面結構板混凝土初凝前,面層上設置鍍鋅焊接鋼絲網(wǎng)(φ4,@50×50),同時(shí)澆注一層厚度為 15mm 的混凝土,形成亞剛性層,構建了亞剛性屋面結構板構造,該構造分割了亞剛性層混凝土受力單元,避免了混凝土應力集中,實(shí)現了應力重新分布,使單元混凝土所受到的拉應力遠小于混凝土抗拉強度,從而避免混凝土因施工期間缺少水分干燥收縮而產(chǎn)生裂縫。
2、工程交付使用階段,通過(guò)鋪設加氣混凝土砌塊 + 蓄水技術(shù)(或蓄水覆土技術(shù))為屋面板構件提供潮濕隔熱的環(huán)境,減少溫差的影響,充分發(fā)揮混凝土濕脹自愈合特性,以脹代縮,反向變形,防止屋面板因溫度變化而產(chǎn)生裂縫。
四、新技術(shù)應用與效果
1、有限元理論分析技術(shù)
根據亞剛性屋面結構板構造方法,利用有限元分析軟件 ABAQUS 建立精細化的傳統屋面板有限元模型與亞剛性屋面結構板有限元模型,采用數值仿真方法,分別模擬計算這兩種屋面板在降溫 10℃、15℃、25℃這三種情況下的抗裂性能,并將其計算結果進(jìn)行對比,驗證了亞剛性屋面板具有一定的抗裂性能,為亞剛性屋面板在工程中的實(shí)際應用提供了理論依據。
2、亞剛性屋面結構板構造技術(shù)
通過(guò)在屋面結構板混凝土初凝前面層設置鍍鋅焊接鋼絲網(wǎng)和澆注一層厚度為 15mm 的混凝土,構建了亞剛性屋面結構板構造。屋面結構層附加亞剛性層采用鍍鋅點(diǎn)焊鋼絲網(wǎng)(φ4,@50×50),把素混凝土面層所受的大應力分割成 150×150 面積的小應力,經(jīng)應力重組,單元混凝土所受到的拉應力遠小于混凝土抗拉強度,避免出現裂縫。采用點(diǎn)焊鋼絲網(wǎng)是明確邊界約束,防止鋼絲位移,使應力分四、 新技術(shù)應用與效果割明確,抗裂性能良好。
3、PVC 盲管 + 塑料薄膜養護技術(shù)
采用 PVC 盲管 + 塑料薄膜養護技術(shù)對屋面混凝土進(jìn)行養護。在屋面上沿縱向鋪設 3 道(中間和兩端各 1 道)和橫向 2 道(兩端各 1 道)循環(huán)供水的Φ20PVC 盲管(PVC 管在兩側間隔打孔),然后覆蓋塑料薄膜,最后供水養護。該養護技術(shù)不僅提高了養護質(zhì)量和效果,而且還可以節約水源。
4、混凝土濕脹自愈合技術(shù)
在本工程的交付使用階段,在屋面上蓄 50mm厚度的水,為屋面板構件提供溫度相對穩定、潮濕隔熱的工作環(huán)境,減少溫差的影響,充分發(fā)揮了混凝土濕脹自愈合特性?;炷帘砻嫖账趾篌w積會(huì )產(chǎn)生微膨脹,以脹代縮,反向變形,可以平衡收縮應變,有效減少板面溫度裂縫的發(fā)生,另外,水本身具有蒸發(fā)吸熱的物理特性,而且具有較大的比熱容,這樣不僅有效降低屋面板溫度,還減小其溫度波動(dòng)幅度,這樣雙管齊下,有效防止了屋面板因溫度變化而產(chǎn)生的裂縫,提高了混凝土耐久性和自防水能力。
5、加氣混凝土砌塊 + 蓄水隔熱技術(shù)
在 屋 面 上 直 接 按 順 序 鋪 設 尺 寸 為600mm×200mm×200mm 的加氣混凝土砌塊,砌塊鋪設完成后在屋面上蓄水,可以實(shí)現良好的隔熱效果。加氣混凝土砌塊不僅可以遮擋大量太陽(yáng)輻射熱,避免太陽(yáng)直接照射屋面,而且它本身的熱阻就比較大,是良好的隔熱材料,這樣就大大減少了傳遞到室內的熱量。而水具有蒸發(fā)吸熱的物理特性,可有效降低屋面溫度,并且水還具有較大的比熱容,是混凝土比熱容的五倍,也即在吸收同等的熱量情況下,其水的溫度上升幅度僅是同等質(zhì)量混凝土的溫度上升幅度的 1/5。因此,加氣混凝土砌塊 + 蓄水技術(shù)可以實(shí)現良好的隔熱效果,降低建筑的空調能耗,節約能源。
6、自動(dòng)供水技術(shù)
屋面蓄水池干枯,確保屋面有足夠的有效蓄水深度,在屋面上安裝了一套自動(dòng)補水系統,設置兩個(gè)自動(dòng)補水裝置,利用自動(dòng)浮球閥在屋面蓄水深度低于 50mm 時(shí)實(shí)現實(shí)時(shí)自動(dòng)補水,當水位大于等于50mm 時(shí),因浮球受到水浮力作用浮球閥關(guān)閉而停止補水。該裝置的應用維持了屋面的蓄水深度,實(shí)現了屋面蓄水的無(wú)人化管理,造價(jià)低廉,性能可靠。
7、自動(dòng)溢流技術(shù)
在混凝土板上與原設計雨水排水口一致的位置處預埋 PVC 套管,使套管頂面與混凝土完成面的距離為 50mm,混凝土施工完成后溢水口安裝濾水帽,當屋面雨水的液面高度>50mm 時(shí),多余的雨水通過(guò)溢水口和永久排水管排入地下市政管網(wǎng),實(shí)現自動(dòng)溢流功能。該技術(shù)一方面可以收集儲存部分雨水,另一方面將多余的雨水順利排出屋面。它不僅是屋面蓄水、保持屋面濕潤的基本保障,而且為海綿城市的建設提供有利條件。
綜上所述,本項目所采用的“全壽命周期屋面結構板防裂關(guān)鍵技術(shù)”以創(chuàng )新的技術(shù)理念解決了傳統屋面開(kāi)裂滲漏的技術(shù)難題。本項應用技術(shù)無(wú)須設置傳統屋面中所需的防水材料、防水材料保護層、屋面找坡,只需建造亞剛性屋面結構板并在蓄水工作即可,開(kāi)辟了屋面防水的新途徑。該技術(shù)施工簡(jiǎn)便靈活,工序少、工期短,該技術(shù)具有較大的經(jīng)濟和社會(huì )效益,對屋面防滲漏行業(yè)的科技進(jìn)步有較大的促進(jìn)作用。經(jīng)測算,采用原施工構造做法的單價(jià)為 131.17 元 / ㎡,采用新工藝構造做法 62.58 元 /㎡,總造價(jià)節省 34188.37 元,單位面積造價(jià)節省68.59 元 / ㎡,總造價(jià)節省比率約為 52.3%。同時(shí)可有效緩解屋面雨水溢流狀況,減輕排水壓力,響應國家構建“海綿城市”的號召,并且減少城市熱島效應,發(fā)揮生態(tài)功效,節約能源。