国家会议中心二期屋面防水技术研究与分析（1）

1?项目概况

国家会议中心二期项目建筑长458?m，建筑宽148?m，拱屋面建筑高51.85?m，平屋面处钢结构上皮标高为43.780?m，最上层装饰铝板上皮标高为44.850?m。屋面（图1）从下到上划分为轻型屋面系统和上部三角形蜂窝铝板装饰面板两部分，这两部分的预留构造总厚度仅为1?070?mm。金属屋面设系统计要点包 括：防风揭、防渗漏、防结露、耐候持久性、隔声等要求。金属屋面系统包括不锈钢焊接屋面、铝镁锰直立锁边屋面、金属夹芯板屋面、泡沫玻璃紧密型屋面等。作为国家重点工程，如何选择一个适合本工程的屋面系统，同时满足屋面设计各项设计性能的要求，特别是防渗漏，是本论述的主要内容。

图1?轻型屋面布局示意

2?技术解析

2.1?屋面防水系统整体构造

本金属屋面为一级防水，通过对各种屋面系统分析及专家论证会研讨，最终确定采用泡沫玻璃+SBS改性沥青防水卷材+聚氨酯（脲）防水系统的新型防水技术。此技术是一种无声桥、无冷桥的紧密型屋面防水系统，其中大量使用的泡沫玻璃及聚脲防水材料在中小屋面工程中已经得到应用，但在如此大型的屋面工程中使用还比较少见，对相关技术要求、施工工艺等提出了更高的标准。本项目整个泡沫玻璃屋面外观呈现六边形的花瓣状，为蜂窝装饰铝板构成，此铝板通过钉盘方式固定于屋面泡沫玻璃上。整体屋面防水系统构造如图2所示。

图2?屋面主防水系统与主体结构关系示意

屋面系统从上往下构造层次如图3所示。

图3?屋面主防水系统层次构造效果示意

2.2?标准防水系统技术解析

标准防水系统节点如图4所示。从图4中可以看出，从上往下依次为25?mm蜂窝铝装饰板、装饰板龙骨、装饰条板连接小立柱（钉盘连接）、防水沥青胶（灌注在立柱与泡沫玻璃缝中）、2?mm厚聚氨酯（脲）防水系统、3?mm厚SBS防水卷材、150?mm厚复合贴面泡沫玻璃、双组份泡沫玻璃专用粘结胶、1.0?mm厚压型钢板、支撑檩条、主体钢结构。

图4?屋面标准防水节点示意

首层蜂窝铝板之间有300?mm的缝隙，雨水从缝隙下来之后，首先保证连接小立柱的防水性能，在其周圈表面上涂抹2?mm的聚氨酯防水材料，直接将钉盘及突出的小钢柱全部包裹，防止穿透钉盘漏水，如图5所示。

图5?钉盘穿透防水处理示意

进一步水流到屋面，第一道防水为2?mm厚聚氨酯（脲）防水系统，第二道防水为3?mm厚SBS防水卷材，第三道防水为150?mm厚的泡沫玻璃，3层防水极大提升了整个屋面的防水性能。至此，3道防水完成，完美实现了屋面的防水、保温、抗风压的综合能。

2.3?泡沫玻璃及聚脲新型防水材料

本项目采用了新型的装饰面板、防水、保温、抗风构造于一体的屋面构造系统，核心材料为泡沫玻璃及2?mm聚氨酯（脲）防水涂料。其中聚脲、泡沫玻璃的粘接性、耐久性能等均进行了严格的质量验证及试验证明。其中聚脲一方面增强防水功能，是防水系统最主要的功能部分，另一方面将整个泡沫玻璃上翼缘连成一个整体，凝固固化，增强整个屋面的完整性和抗风揭承载力。

泡沫玻璃其全称为150?mm厚FOAMGLAS复合贴面泡沫玻璃保温板，本项目采用标准尺寸为600?mm×1?350?mm，导热系数0.043?W/M·K，密度<120?kg/m ³ ，抗压强度≥0.6?MPa。在泡沫玻璃上铺设3?mm厚SBS改性沥青防水卷材，这层卷材将发泡玻璃之间的缝隙覆盖，通过热熔实现粘接，进一步提升系统的防水性能。

聚氨酯（脲）防水系统关键点在涂层材料，分别为：底涂、聚氨酯（脲）、面涂3层无溶剂，卷材上底涂使用MasterSeal P658胶水，喷涂聚氨酯（脲）使用Masterseal M811防水涂料，手工涂刷聚氨酯（脲）使用 MasterSeal M860防水涂料，面涂使用MasterSeal TC259 防老化涂层。最后形成一道高弹性、高强度的连续防水涂膜。

2.4?屋面防水系统受力分析

与传统的屋面防水做法不同，在防水层上还有一层高度从400~800?mm不等的25?mm蜂窝铝板维护结构，为了固定蜂窝铝板，本项目采用钉盘植入泡沫玻璃内穿透防水层的做法。因此，泡沫玻璃屋面不但承担防水、保温的作用，还承担了抗风压的作用。受力形态如图6所示。

图6?钉盘抗拉承载力构造示意

在负风压作用下其传力路径：负压产生的拉拔力通过短柱首先传递至钉盘，钉盘通过植入螺钉传递至压型钢板，同时钉盘上表面包裹的2?mm厚聚脲将拉拔力分摊至泡沫玻璃表面，再通过泡沫玻璃传递至下部压型钢板，以降低植入螺钉的局部受力值。受力机理为泡沫玻璃上表面与聚脲粘接，下表面与压型钢板粘接，形成以上下翼缘分别为聚脲、压型钢板，中部为泡沫玻璃芯的合理受力分布形式，大大降低了钉盘螺钉的局部受力，保证了整个防水系统的结构安全性。

根据本项目屋面风压分布情况，计算出单个钉盘最大受力 P 为1.2?kN，为进一步确保负风压下钉盘的抗拉拔承载力，在专业的试验室进行了严格的抗风揭试验及相关气密、水密试验，试验结果均满足国家规范要求。

试验结果显示单个钉盘破坏承载力为3?kN，大于计算值2倍安全系数，满足要求。通过试验进一步对钉盘的位置、数量进行精确的布置，保证了整个屋面系统的防水性能可靠度。