作者丨杜昕傑
單位丨中建五局鋼結構公司
金屬板對比混凝土板具有輕質高強、高韌性的特點，故金屬屋面能夠實現一些更新穎的建築形式，多用於藝術館及機場高鐵站等現代化場館的圍護施工中。目前國內的大型仿古類建築使用金屬屋面的案例較少，下面我將分享一個仿古建築項目金屬屋面的方案設計、節點設計及大坡度屋面施工的思路，希望大家能夠喜歡。
項目簡介及設計背景
項目簡介：本次案例源於黃河非物質文化遺產項目，項目坐落於河南省洛陽市古城路與龍門大道交界處，是省重點項目、市重點民生工程。本項目屋面總面積約3.6萬平方米，屋面防水等級為一級，包含非遺展示館、非遺書城、非遺學術交流中心三部分屋面。屋面結構採用多層次的連續坡屋面形式，使得屋面整體造型跌宕起伏，象徵著滾滾黃河奔流不息，黃河文化源遠流長。本項目屋面具有超大坡度、整體連接、雙層椽檐口仿古的特點。
圖一 項目屋面效果圖
設計背景：本項目屋面建築方案為同濟大學設計院李立教授團隊所做，施工圖則由中國汽車工業工程有限公司進行設計。李立教授團隊在洛陽享有很高的知名度，當地公共場館類建築大多採用李教授的設計方案，深受業主方信賴。我們五局鋼結構設計院進行的是對施工圖二次深化工作，保證原有設計方案能夠完美落地。如何才能實現方案圖中的屋面目標效果？讓我帶大家走進初步方案設計的過程。
屋面方案設計
▍1-入局
招標清單方案分析，展現專業技術實力。
最初，在確定中標後。針對招標清單描述，經我司設計人員分析，這套屋面方案既不能滿足建築外觀設計，又存在成本浪費的情況，還有嚴重的漏水隱患。因此，雖然此套方案造價低，但其並不具備應用價值。因此我們判斷項目的屋面做法大概率可以進行重大變更。
圖二 招標清單方案分析
▍2-亂局
建築效果衝突，方案階段陷入泥潭。
在祛除方案中不必要的成本項，補全了屋面的防水性能的工作完成後，完成了咱們屋面方案的第一次升級。但是依舊無法達到同濟大學設計院想要的建築效果。同濟院對此套方案十分失望，進而自行提供了一套屋面構造做法。但是經市場調查，此方案單價約為2500元/㎡，業主方在金屬屋面單項上需追加約7000萬元，是我們投標報價的數倍。因此，業主方也產生了猶豫的情緒，既不願增加太多投入又不能否定李教授的封山之作，因此遲遲不能決斷。項目陷入了停滯階段。
圖三 同濟院與中汽院設計方案對比
▍3-破局
分析雙方衝突點，尋找優解謀共贏。
在同濟院提供方案之後，我司設計人員針對所提方案進行了仔細分析，我們得出兩個成本較高的原因：其一，體系本身必須採用一種國外進口的保溫材料及其粘結劑，在國內屬於壟斷產品，價格奇高；其二，屋面選用「金屬和瓦」作為裝飾層實現仿古效果，成本較高。
以成本為突破口，我們對同濟院所提方案進行了優化。但考慮到建築外觀要求，我們做出保留「和瓦」為最外層裝飾瓦的決定。同時設計抗風夾及龍骨為和瓦提供固定結構。下層構造則以鋁鎂錳金屬板、TPO防水卷材組成一級防水構造，岩棉板為主要保溫隔熱層，輔以隔氣層、透汽層、持力層等，整個屋面共計12層。
新方案構造層數量、材料種類是原方案的兩倍，但價格依然只有原方案的1/2。因此，我司所提方案十分受業主認可。同時，本方案中所用到的鋁鎂錳材料、和瓦等材料也分別是汽車院和同濟院方案中的材料，因此兩所設計院也並沒有異議。
屋面建築構造方案在四方共同的認可下，圓滿落地。這是和瓦第一次在非混凝土板等硬質屋面的應用，也是和瓦第一次在大面積屋面上的應用。
圖四 最終屋面方案
項目實施效果及總結
圖五 書城南側航拍圖
圖六 展示館東側航拍圖
經過方案優化之後，屋面正式施工時順利進行，最終以節省20%工期完成施工。
回顧本項目的方案設計過程，可以看到專業設計能力在項目中發揮著重要支撐和引領作用。只有憑藉過硬的技術實力，專業公司設計院才能從後端走到前端；只有對行業、市場足夠貼合的設計方案，才能贏得業主、設計院、施工單位的肯定，才能真正把控項目的走向，助力項目優質履約！
