詹天佑故鄉(xiāng)杯
一、工程概況
松山湖數(shù)字家庭創(chuàng)新與應(yīng)用示范項(xiàng)目（四區(qū)） （即光大 We 谷 D 區(qū)）位于東莞市松山湖經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)科技四路旁，規(guī)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(shù)24層。項(xiàng)目包括1號(hào)辦公樓（24層），2 號(hào)辦公樓（10 層），3 ～ 9 號(hào)辦公樓（4 層）及二層地下停車庫(kù)。其中 8 號(hào)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(jié)構(gòu)，并于 2019 年 1 月 22 日竣工驗(yàn)收，本棟樓采用了“全壽命周期屋面結(jié)構(gòu)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(jiǎng)情況
1、2020 年度廣東省建設(shè)工程優(yōu)質(zhì)獎(jiǎng)。
2、廣東省土木建筑學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。
3、2020 年?yáng)|莞市建設(shè)工程優(yōu)質(zhì)獎(jiǎng)。
4、本項(xiàng)目所采用的“全壽命周期屋面結(jié)構(gòu)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平”。
5、由“全壽命周期屋面結(jié)構(gòu)板防裂關(guān)鍵技術(shù)”而形成的“全壽命周期屋面結(jié)構(gòu)板防裂施工工法”被評(píng)為省級(jí)工法。
6、發(fā)明專利 ( 實(shí)審階段 )：一種亞剛性屋面結(jié)構(gòu)板構(gòu)造及防裂漏施工方法。
7、實(shí)用新型專利 ( 已授權(quán) )：一種亞剛性屋面結(jié)構(gòu)板構(gòu)造。
三、主要科技創(chuàng)新內(nèi)容
本項(xiàng)目的“全壽命周期屋面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)自防水原理，相對(duì)于常規(guī)柔性防水屋面將水與混凝土隔絕導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生干縮裂縫，在柔性防水層破損的情況下導(dǎo)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(dá)到混凝土小裂縫自我修復(fù)，以及通過(guò)加強(qiáng)混凝土表面的抗拉性能，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水，開(kāi)辟了解決屋面防水失效的新方法。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
1、工程施工階段，通過(guò)在屋面結(jié)構(gòu)板混凝土初凝前，面層上設(shè)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(gòu)建了亞剛性屋面結(jié)構(gòu)板構(gòu)造，該構(gòu)造分割了亞剛性層混凝土受力單元，避免了混凝土應(yīng)力集中，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力重新分布，使單元混凝土所受到的拉應(yīng)力遠(yuǎn)小于混凝土抗拉強(qiáng)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(shè)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(gòu)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(yīng)用與效果
1、有限元理論分析技術(shù)
根據(jù)亞剛性屋面結(jié)構(gòu)板構(gòu)造方法，利用有限元分析軟件 ABAQUS 建立精細(xì)化的傳統(tǒng)屋面板有限元模型與亞剛性屋面結(jié)構(gòu)板有限元模型，采用數(shù)值仿真方法，分別模擬計(jì)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(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)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(yīng)用提供了理論依據(jù)。
2、亞剛性屋面結(jié)構(gòu)板構(gòu)造技術(shù)
通過(guò)在屋面結(jié)構(gòu)板混凝土初凝前面層設(shè)置鍍鋅焊接鋼絲網(wǎng)和澆注一層厚度為 15mm 的混凝土，構(gòu)建了亞剛性屋面結(jié)構(gòu)板構(gòu)造。屋面結(jié)構(gòu)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(yīng)力分割成 150×150 面積的小應(yīng)力，經(jīng)應(yīng)力重組，單元混凝土所受到的拉應(yīng)力遠(yuǎn)小于混凝土抗拉強(qiáng)度，避免出現(xiàn)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(yīng)力分四、 新技術(shù)應(yīng)用與效果割明確，抗裂性能良好。
3、PVC 盲管 + 塑料薄膜養(yǎng)護(hù)技術(shù)
采用 PVC 盲管 + 塑料薄膜養(yǎng)護(hù)技術(shù)對(duì)屋面混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在屋面上沿縱向鋪設(shè) 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(cè)間隔打孔），然后覆蓋塑料薄膜，最后供水養(yǎng)護(hù)。該養(yǎng)護(hù)技術(shù)不僅提高了養(yǎng)護(hù)質(zhì)量和效果，而且還可以節(jié)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(gòu)件提供溫度相對(duì)穩(wěn)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(yīng)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(shè) 尺 寸 為600mm×200mm×200mm 的加氣混凝土砌塊，砌塊鋪設(shè)完成后在屋面上蓄水，可以實(shí)現(xiàn)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(nèi)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(xiàn)良好的隔熱效果，降低建筑的空調(diào)能耗，節(jié)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(bǔ)水系統(tǒng)，設(shè)置兩個(gè)自動(dòng)補(bǔ)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(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)補(bǔ)水，當(dāng)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(bǔ)水。該裝置的應(yīng)用維持了屋面的蓄水深度，實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)雨水排水口一致的位置處預(yù)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(dāng)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(xiàn)自動(dòng)溢流功能。該技術(shù)一方面可以收集儲(chǔ)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(rùn)的基本保障，而且為海綿城市的建設(shè)提供有利條件。
綜上所述，本項(xiàng)目所采用的“全壽命周期屋面結(jié)構(gòu)板防裂關(guān)鍵技術(shù)”以創(chuàng)新的技術(shù)理念解決了傳統(tǒng)屋面開(kāi)裂滲漏的技術(shù)難題。本項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)無(wú)須設(shè)置傳統(tǒng)屋面中所需的防水材料、防水材料保護(hù)層、屋面找坡，只需建造亞剛性屋面結(jié)構(gòu)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(jì)和社會(huì)效益，對(duì)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(cè)算，采用原施工構(gòu)造做法的單價(jià)為 131.17 元 / ㎡，采用新工藝構(gòu)造做法 62.58 元 /㎡，總造價(jià)節(jié)省 34188.37 元，單位面積造價(jià)節(jié)省68.59 元 / ㎡，總造價(jià)節(jié)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(yīng)國(guó)家構(gòu)建“海綿城市”的號(hào)召，并且減少城市熱島效應(yīng)，發(fā)揮生態(tài)功效，節(jié)約能源。
