BIM专家丨罗忆 掀揭的屋面(一)我们定要做些什么!

(本文部分图片来自网络)

自然环境越来越恶劣,许多城市也相继出现极端恶劣天气,近年沿海地区经常出现超级强台风经过,屋面被掀揭、幕墙脱落、伤人、水浸……

很多城市录得超过100年一遇风速、雨量,结构设计时无法沿用国家规范标准中的基本风压……

1.可怕的强台风

近年来,南方沿海的台风越来越强,对建筑物的破坏越来越大。

超强台风莫兰蒂(Meranti)

PAGASA:Ferdie

活跃时间:2016年09月10日~16日

登陆地点:厦门

最高强度:215km/h(132mph)(十分钟), 890hPa(百帕)

掀揭的屋面 | 我们定要做些什么!

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超强台风天鸽(Hato)

PAGASA:Isang

活跃日期:2017年8月20日~24日

登陆地点:湛江

最高强度:140km/h(85mph) (十分钟), 940hPa(百帕)

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超强台风山竹(Mangkhut)

PASAGA:Ompong

活跃时间:2018年09月07日~17日

登陆地点:珠江口

最高强度:215km/h(130mph)(十分钟),895hPa(百帕)

掀揭的屋面 | 我们定要做些什么!

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基于恶劣的气候条件,使得机场航站楼、高铁站、体育馆等公共建筑大面积幕墙和屋面系统设计施工面临巨大考验

屋面掀揭问题特别严重,涉及航空安全,人民生命财产安全,建筑物功能严重受损,影响社会安定……

每一次强台风都是一场浩劫,一次灾难。

强台风过后,大家都有一种劫后余生的感觉。

2.什么样的情况?

难道真的是台风强了?

老罗认为:不见得!

在广东长大,又在厦门、珠海、深圳、雷州、海口等地混了几十年,什么台风没有见过!上世纪末在珠海亲历台风卷起海浪把十多米宽的混凝土路面整个掀翻的惊人场面,才是我见到过最可怕的。

掀揭的屋面 | 我们定要做些什么!

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近年来,国家发展快了,公共建筑物多了,漂亮的金属屋面成了主流,行业门槛低,良莠不齐;业主经常低价中标,导致工程质量问题很多……

网络力量强大,出问题后报道也及时广泛;人民富裕了,对生命的珍惜加重的同时,对伤害的恐惧心理更加严重,形成貌似灾难越来越大的表象。

在屋面设计中,设计基本参数取值尤为重要,其中涉及到本地区地面粗糙度、计算高度(m) 、基本风压(kN/㎡)、 阵风系数、风压高度变化系数、局部风压体型系数等等多方面。

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通过计算风荷载标准值(kN/),根据建筑物的性质,判别各位置重要性,再按照抗风压性能分级取值风压值;根据水密性要求的选取水密性测量值;还有气密性要求选择、声学要求选择等等……

根据老罗的经验,一般北方和内陆地区屋面设计中的负压值在2000Pa已经足够,基本上能抵抗内陆32米/秒(约12级风)。

而在沿海,由于阵风风速奇高,最高可达60米/秒(约17级风)。为此,对建筑物的外维护结构有一套合理的安全解决办法尤其重要。

3.宏观的安全设计

无论如何,25年的外围护结构安全年限是必须保证的,你拿什么去保证呢?

所谓安全年限,起码应该是结构合理、连接牢靠。

通常把自攻钉打在1-3毫米的薄钢板上作为结构连接固定,薄钢板上的防腐层也受到破坏了,告诉我它让台风任意掀压几十年也可坚持得了,谁信啊?

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按着内容稍为温柔的大风不说。沿海地区每年的台风最少都来十次、八次,多者十几、二十次,还有平时的各种大风,反复的掀拉、吹压,这些层层叠叠的现场自攻钉固定,有多少能真正保证质量地完成?又有多少能正常使用25年?

多重转换的受力,搭来搭去的找平,均使用不经折腾和不能耐久和薄钢板,我不知道它的质保计算是如何可以经历25年的折腾。

很多专家、学者、教授拿实验说事,把一个刚钉好的样品拿到实验室做掀揭、做拉拔,再根据计算得出结论:安全可靠。

作为一个机械学徒,我弱弱地告诉你:这1.5毫米厚的钢板自攻一个M5.5的螺纹,只有不到两个螺纹牙,而且只有0.5毫米的深度。

当然,我们的手臂力量充其量也只有几十公斤而已,不能拔出来,但经过无数次的摇曳,经年的锈蚀,它只有被掀揭的结果了。

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一个安全的屋面设计,宏观上来说,应该是受力能经过几十年折腾不减弱的结构体系;可靠而不能松脱的焊接或机械固定;防水材料构造形成的防水体系;根据需要、经过计算而合理使用的保温、吸音、隔音材料。

这种系统中的种种材料,都必须理性地质问它们的可靠性、安全度、使用年限。任何以新鲜做完拿来做试验的样品只能当作参考,不能解除我们上述的种种疑问。

4.屋面到底如何才安全

目前,大多数公建项目使用的都是金属屋面系统,它是一种采用压型金属板或金属面夹芯板作为主要面材,通过支承结构构件与主体结构连接,具有规定的承载能力、变形能力和适应主体结构位移能力,不分担主体结构所受作用,满足相应建筑功能要求的装配式建筑屋面结构体系。

老罗认为,任何可靠固定都有可以被肆虐的台风各个击破。况且,大风吹着雨水逆流而上,多高的金属肋才能抗得过水漫金山呢?

为此,老罗认为在强风、强降雨的地方,用智慧把一些简单的概念和某些合理的技术工艺有机地结合起来,一定可以抵抗风掀揭和保证不会因逆流而漏。至于结构材料强度,防水设计及施工质量的另当别论。

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很简单,因为这是沿海地区金属屋面最惧怕的两个事情,也是我们这个行业的专家们整天忧心忡忡的大事。

一、基底稳固。底层有可靠而不松脱的焊接或机械固定,构造受荷后不变形,或者只有轻微的弹性变形,不影响栓接质量;固定件螺栓及螺母不生锈,或表面生锈不影响其受力;所有构造经受取最大风力后都应稳固不松动,恢复原设计的状态。

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二、外层有装饰板。有装饰层覆盖的屋面,流水通道的风自然会减少,水不逆行;如果水流量计算得当,就不会泛过肋高,雨水按设计好的排水途径走,屋面就有会漏水了。

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三、串成被子。防水里层,不一定可以串在一起成为整体,但外层装饰板一定要坚固地串在一起。如同与敌作战一样,只有坚固的连在一起的防线才不会让敌人各个击破。有机地把屋面装饰板和防水层上的次檩条串成一个紧密连接的整体系统,像一张大被子一样盖在屋子上这就是我的大被子观念。

掀揭的屋面 | 我们定要做些什么!

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四、尽量多的连接。装饰板“缝”成大被子后,要尽量多的把” 大被子”钉”缝”到下面的连接系统中,以分散其集中荷载。如果按400mm的防水板距,每半米一个连接点计算,每个点只要能抵抗1000Pa(100公斤),就可以承受5000Pa了,一般台风也没有问题了;何况可以连接点加密、节点材料加厚加粗……有装饰面板的屋面大量风压荷载不在防水层,不会产生倒流现象,只要屋面层不穿孔,水是没有可能通过防水层进去的。

掀揭的屋面 | 我们定要做些什么!

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当然,具体问题具体分析,建筑设计都不一样,建筑师的艺术思想更不一样,业主给予的造价更差异极大。

无论如何,我们的工匠精神不能变,做到不掀揭、不漏水,只是屋面工程的基本要求。

(下期提要:各种金属屋面皆有利弊,通晓其道才能取长补短。)

FacadeBIM

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幕墙BIM网站长

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