全钢结构大坡度楼承板坡屋面施工技术

近年来，在建筑设计领域出现了许多新颖独特、造型别致的坡屋面结构。这些结构大多数采用模板支撑进行现浇施工。传统的混凝土屋面施工存在钢筋绑扎过程烦琐、难以控制钢筋间距和混凝土保护层厚度、底模拆除困难以及施工过程中存在较大的危险性等问题。因此在建筑设计上，为解决上述问题，现以某金融中心裙楼坡屋面为例，将大坡度钢筋桁架楼承板从经济、技术可行性等方面进行方案设计，并详细分析施工工艺流程和措施。

1?工程概况

某金融中心项目占地面积约11?016.94?m ² ，总建筑面积约165?014.38?m ² 。主体塔楼包括61层地上部分和5层地下部分，另外还附设4层商业裙房。该建筑的高度约为350?m。裙房结构为劲性混凝土核心筒体2座+钢架结构2座，裙房结构采用钢架结构。楼高45.662?m，地上为4层。裙房的西侧为钢结构屋 面，向西弯曲放坡，上下两层为悬挑桁架。屋面为钢筋桁架式楼承板现浇混凝土坡屋顶，厚120?mm，混凝土强度等级为C30/P6，坡屋顶坡度分别为11°、18°、38°。屋面结构如图1所示。

   

图1?裙楼屋面结构示意

2?方案设计

（1）施工坡屋面分3个区段，施工分3次浇筑，其屋面坡度有11°、18°、38°，该建筑的屋面板厚度为120?mm，总施工面积约为2?737?m ² 。在施工前对坡屋面施工范围的钢筋桁架楼承板，提前进行深化设计、 工厂预制，并进行合理化排布。

（2）采用钢筋桁架楼承板（钢筋用量12.95?t）代替了传统的模板安装（钢筋用量81.08?t），减少了坡屋面上84?%的钢筋绑扎量，并有利于控制混凝土保护层厚度，过程中无须架设模板及支承脚手架，其可为工程缩短工期并节约成本。

（3）钢筋桁架楼承板采用0.5?mm厚的镀锌钢板作为底模，使其表面保持光滑，摩擦阻力小。通过在钢筋层增设构造措施，增加混凝土向下滑移的粘滞阻力。通过对混凝土配合比的优化，严格控制混凝土的坍落度、粗骨料比例及凝结时间，以实现更好的施工效果。在屋面楼板单边支模（常用大坡度屋面混凝土浇筑一般采用双面模施工）的情况 下，成功完成了屋面抗渗混凝土的浇筑。

（4）在坡屋面板施工时，考虑到后期防水层、保温层等施工，提前在楼板面增设安全防护拉结措施、人员施工通行措施、保温苯板固定措施、防水节点加强措施，有效保障后续工序安全有效实施。

3?施工工艺流程及施工方案

3.1?坡屋面施工工艺流程

（1）根据钢筋桁架板排布图纸进行深化工厂制作，确保图纸的准确性和一致性。钢筋桁架楼板进 场，并进行起吊操作。同时，增设临时堆放区，并采取安全防护措施，确保工作环境的安全性。

（2）准备就绪后，进行边模板安装，确保模板稳固和准确，进行钢筋桁架板安装，将其固定在预定位置后进行栓钉焊接工作，确保钢筋桁架板与支撑结构间连接牢固。

（3）完成栓钉焊接后，进行钢筋绑扎工作，确保钢筋的合理布置和稳定性。随后进行混凝土的浇筑工作，确保浇筑的质量和均匀。

（4）进行屋面防水及保温施工等，以确保屋面的防水性能和保温效果。通过以上步骤的有序进行，可以保证施工质量，同时可提高工作效率，确保工程顺利进行。

3.2?钢筋桁架板排版深化及工厂制作方案

屋面按施工图分段划分，楼板布置方向是三角形以短边为跨，四边形按对边平均跨度小的两组为短跨，当梁间的实际跨度大于楼板设计跨度时，为确保结构的稳定性，需要在跨中加设临时支撑。按照顺序排布桁架板，并对桁架板进行统一编号。

采用钢筋桁架组合楼板的设计方案。在工厂中，将钢筋加工成三角形的钢筋桁架，钢筋桁架与底模相连，形成一个整体。这种钢筋桁架组合楼板的设计方案，不仅能够提供足够的强度和稳定性，还能够有效减轻结构的自重，简化施工过程，提高施工效率。底模均采用屈服强度不低于260?N/mm ² 的0.5?mm厚镀锌钢板，使用镀锌层两面合计不小于80?g/m的组合楼板，其中底模仅用作施工阶段的模板，不承载任何荷载。钢筋桁架楼承板如图2所示。

   

图2?钢筋桁架楼承板示意

3.3?边模板安装及钢筋桁架楼承板安装方案

边模板作为屋面的板边线，在坡屋面中承载着混凝土侧向压力，施工前根据图纸结构板边线范围进行深化确认。在施工安装过程中需要注意如下几点。

（1）安装时将边模与钢梁面贴紧，每隔300?mm将边模与钢梁表面焊缝点焊，长25?mm，高2?mm。

（2）在铺设钢筋桁架楼承板时，采用随铺随焊的方法，并利用钢梁进行点焊，将钢筋桁架楼承板的支座竖筋固定。

（3）安装钢筋桁架楼承板时，要确保板与板之间扣紧，以防止浇筑混凝土时发生漏浆。

（4）针对钢筋桁架楼承板在钢梁上的搭接，需要确保板长方向的搭接长度不小于钢筋桁架下弦钢筋直径的5倍或50?mm中的较大值。同时，在板宽方 向，底模与钢梁的搭接长度应满足混凝土浇筑过程中不漏浆的要求，且应不少于30?mm。

（5）在钢筋桁架楼承板与钢梁的搭接过程中，需要确保所有支座的竖筋与钢梁进行焊接。此外，沿板边的宽度方向，需要每隔300?mm与钢梁点焊固定。

3.4?栓钉焊接

为了实现钢构件与混凝土之间的抗剪连接，采用抗剪连接栓钉。栓钉杆承受着钢构件与混凝土之间的剪力，确保钢梁与组合楼板之间的协同工作。在部分钢梁上，栓钉直接焊接在钢梁顶面上，形成非穿透焊接，而在另一些钢梁上，栓钉与压型钢板夹持在中间，形成穿透焊接。通过设计确保了钢梁与组合楼板之间的可靠连接。栓钉焊接工序如图3所示。

   

（a）                          (b)

   

（c）                          (d)

图3?栓钉焊接工序示意

（a）焊接准备；（b）引弧；（c）焊接； （d）焊后清理

在大坡度屋面施工中，由于坡度较大，使用栓钉焊机时可能会导致栓钉端部和母材局部表面熔化。其熔化的金属易随重力流走，这一段的栓钉采用手工焊接的方式，通过全面积焊接，确保了栓钉焊接的质量。

3.5?附加钢筋绑扎

（1）本工程由于坡屋面坡度大且展开面积大，为了确保施工安全及满足后期施工，在坡屋面混凝土浇筑前将L形螺纹钢筋绑扎在桁架楼板上弦钢筋上，钢筋采用长度20?cm10螺纹钢筋，待混凝土浇筑完成后钢筋垂直混凝土面露出，钢筋预留纵横间距为1.5?m×1.5?m，混凝土浇筑完成后在露出钢筋上铺设方木，方便人员在坡屋面行走及后期防水施工操作，在铺设隔热层苯板时将苯板穿钢筋头固定，在后期浇筑保护层时，将钢筋露头覆盖。坡屋面预埋短钢筋示意如图4所示。

   

图4?坡屋面预埋短钢筋示意

（2）在考虑坡面混凝土浇筑流动性中，为了增大混凝土流动阻力，避免混凝土流动过快导致底面混凝土堆积，采取在桁架板上绑扎螺纹钢筋增大混凝土流动阻力，且增大粘性。钢筋选用8螺纹钢筋，间距约200?mm，其钢筋绑扎垂直于桁架板，即垂直于混凝土的流向（图5）。

   

图5?措施钢筋绑扎示意

3.6?坡屋面增设临时安全防护措施

为满足混凝土浇筑施工安全，提供安全绳挂扣，桁架楼板施工过程中，在桁架板下弦筋下焊接12钢筋，均采用点焊。待安全绳预埋挂件施工完成后将6×7钢丝绳（6×7+FC–18MM）穿钢筋环，以确保后期施工安全。钢筋安全环屋面防水施工前将其切割，并采用水泥砂浆修补平整。安全绳挂扣件具体作法如图6所示。

   

图6?安全绳挂设件尺寸及预埋示意

3.7?混凝土浇筑

（1）坡屋面浇筑时要通知搅拌站及时调整混凝土配合比，混凝土坍落度严格控制，每车都进行抽查。

（2）部分区段钢筋较密的情况下，采用小粒径石子与相同强度等级的混凝土进行浇筑，并使用小直径振捣棒进行振捣。在坡屋面混凝土浇筑过程中，每次浇筑8?m长的坡面后，停止1~1.5?h，使混凝土初步结实，或采用2次振捣的方法再次进行浇筑。例如： 在A区屋面浇筑方向上，按照先高区后低区的顺序进行浇筑，并遵循先中下后上中的原则。

（3）坡屋面混凝土配合比设计方案。

1）泵送与非泵送混凝土坍落度：“塔式起重机与料罐法”施工的直卸普通混凝土，该施工方法应用于较大坡度混凝土浇筑，混凝土坍落度控制在80~100?mm。泵送混凝土适用于小角度层面的施工，并且需要将混凝土的坍落度控制在120~150?mm。在38°坡屋面采用“塔式起重机与料罐法”施工，11°、18°小角度屋面采用泵送施工，用塔式起重机对局部补充浇筑。

2）粗骨料级配搭配：确保混凝土的骨料填充紧密度，上述两种混凝土配比均掺加150?kg/m ³ 细石（5~10?mm或5~16?mm），粗骨料控制小于19?mm。

3）混凝土凝结时间：将上述两种配合比凝结时间均控制在2?h，施工中动态控制浇筑时间，确保浇筑质量。

4）C30/P6配合比用量见表1。

表1?C30/P6配合比用量

   

3.8?混凝土养护

混凝土浇筑完毕后要立即采取有效的养护措施，以确保混凝土在规定期限内达到设计要求的强度，并防止产生收缩现象。

（1）浇筑混凝土完成后的12?h内，采取麻袋覆盖整个坡屋面，确保牢固固定，防止脱落。后续进行适当的浇水养护，持续7~14?d的养护。

（2）在养护期间，要保持混凝土湿润状态，浇水的次数应足够，且所使用的水应与混凝土拌制时所用的水相同。

（3）当每天的平均气温低于5?℃时，不应进行混凝土浇水作业。

4?结论  

以传统支模架屋面与钢筋桁架楼承板为例，对大坡度钢筋桁架楼承板进行了技术、成本、施工质量和施工速度等方面的综合分析和比较，具体见表2。

表2?经济效益对比分析

   

由表2可知，桁架楼承板在坡屋面施工工程中的优势如下。

（1）提前对钢筋桁架楼承板进行深化设计，工厂预制，并通过合理化排布，提高了楼盖体系的施工进度，降低了人工投入。

（2）通过采用钢筋桁架楼承板替代传统模板安装，成功减少了坡屋面上84?%的钢筋绑扎量。

（3）整个施工过程中无须架设模板及支撑脚手架，缩短工期并节约成本。

（4）采取桁架板上绑扎螺纹钢筋，增大混凝土流动阻力，且增大粘性，并对混凝土坍落度、粗骨料等材料的比例、混凝土凝结时间进行严格控制，有效保证了大坡度屋面混凝土的浇筑质量及后续保温层、防水层的施工质量。

该技术在某金融中心项目裙楼屋面中实施应用取得了良好的效益，同时也积累了一定的经验，具有较广阔的应用前景，推广意义重大。