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摘要：本文對北京國家會議中心二期項目屋面防水技術進行分析，采用泡沫玻璃、SBS改性瀝青防水卷材及2mm聚脲作為防水、保溫、抗風壓于一體的緊密型屋面系統。本屋面設置有大量穿透防水層的釘盤固定（詞條“固定”由行業大百科提供）上層裝飾鋁板，所采用的泡沫玻璃、聚脲組合新材料（詞條“新材料”由行業大百科提供），解決了常規屋面防水、抗風壓、保溫系統交接復雜的問題，保證了屋面的防水質量，是一種新型的緊密型屋面防水技術，相關技術安全、可靠，可為大型公共建筑（詞條“公共建筑”由行業大百科提供）屋面設計提供參考。
關鍵詞：國會二期;屋面;泡沫玻璃; SBS卷材;聚脲;釘盤;
1 引言
北京國家會議中心二期(簡稱國會二期)位于北京市朝陽區奧林匹克中心區，現國家會議中心北側，用地范圍南起大屯路、北至科薈南路，東起天辰東路，西至天辰西路。建筑高度51.85米，建筑長度458米，建筑寬度148米，建設用地總面積約92626.94平方米。作為中國國際交往中心的重要支撐節點、“一帶一路”戰略在首都北京重要的落地平臺、2022冬奧會主會場，本建筑莊嚴穩重、大氣美觀，結合了古典與現代的美學，如圖1所示：
圖1 實體照片
本項目屋面面積達7萬多平米，設計從建筑功能和自然條件出發，充分考慮其防水性能特點和要求，利用各種新技術、新材料、新方法、新工藝創造了優越的防水功能。整個屋面防水分區主要分為平屋面系統和拱形屋面系統，拱屋面還分為金屬拱屋面(宴會廳及峰會廳)和玻璃采光頂拱屋面(合影區及午宴區)兩大部分，如下圖所示：
圖2 屋面主要系統分布效果圖
圖3 屋面主要系統平面分布簡圖
整個屋面排水（詞條“排水”由行業大百科提供）思路為拱形屋面水流沿著拱坡度流入拱底兩端平屋面天溝內，再由天溝內設置的虹吸落水管排出，平屋面排水采用局部起坡往左右兩邊排入天溝的方式進行排水，在天溝內設置了數量眾多的虹吸落水管。本項目防水核心點為采用了大量的泡沫玻璃材料，兼具抗風壓、保溫、防水為一體，結合SBS卷材和聚脲噴涂，形成了特殊的緊密型新型防水技術。下面就這一新型技術分別進行防水系統原理和施工工藝構造措施的闡述分析。
2 技術解析
2.1屋面防水系統整體構造
國家會議中心二期金屬屋面為一級防水，采用了泡沫玻璃+SBS改性瀝青防水卷材+聚氨酯(脲)防水系統的新型防水技術，是一種無聲橋、無冷橋的緊密型屋面防水系統，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經得到應用，但在如此大型的屋面工程中使用還比較少見，對相關技術要求、施工工藝等提出了更高的標準。本項目整個泡沫玻璃屋面外觀呈現六邊形的花瓣狀，為蜂窩裝飾鋁（詞條“鋁”由行業大百科提供）板構成，此鋁板通過釘盤方式固定于屋面泡沫玻璃之上。整體屋面防水系統構造圖示如下：
圖4 屋面主防水系統與主體結構關系圖
屋面系統從上往下構造層次如下圖所示：
圖5 屋面主防水系統層次構造效果圖
2.2標準防水系統技術解析
標準防水系統節點圖如下所示：
圖6 屋面標準防水節點詳圖
從上圖中可以看出，從上往下依次為25mm蜂窩鋁裝飾板、裝飾板龍骨、裝飾條板連接小立 柱(釘盤連接)、防水瀝青膠(灌注在立柱與泡沫玻璃縫中)、2mm厚聚氨酯(脲)防水系統、3mm厚SBS防水卷材、150mm厚復合貼面泡沫玻璃、雙組份泡沫玻璃專用粘結膠、1.0mm厚壓型鋼板、支撐檁條、主體鋼結構。首層蜂窩鋁板之間有300mm的縫隙，雨水從縫隙下來之后，首先保證連接小立柱的防水性能，在其周圈表面上涂上2mm的聚氨酯防水材料，直接將釘盤及突出的小鋼柱全部包裹，防止穿透釘盤漏水，如下圖所示：
圖7 釘盤穿透防水處理圖
進一步水流到屋面，第一道防水為2mm厚聚氨酯(脲)防水系統，第二道防水為3mm厚SBS防水卷材，第三道防水為150mm厚的泡沫玻璃，三層防水極大提升了整個屋面的防水性能。至此，三道防水完成，完美實現了屋面的防水、保溫、抗風壓的綜合性能。
2.2泡沫玻璃及聚脲新型防水材料
本項目采用了新型的裝飾面板（詞條“飾面板”由行業大百科提供）、防水、保溫、抗風構造于一體的屋面構造系統，核心材料為泡沫玻璃及2mm聚氨酯(脲)防水涂料。其中聚脲、泡沫玻璃的粘接性、耐久性能等均進行了嚴格的質量驗證及實驗證明。其中聚脲一方面增強防水功能，是防水系統最主要的功能部分，另一方面將整個泡沫玻璃上翼緣連成一個整體，凝固固化，增強整個屋面的完整性和抗風揭承載力。
泡沫玻璃其全稱為150厚FOAMGLAS復合貼面泡沫玻璃保溫板，本項目采用標準尺寸為600mm*1350mm，導熱系數0.043W/M•K，密度<120kg/m3,抗壓強度（詞條“抗壓強度”由行業大百科提供）≥0.6MP。泡沫玻璃板因其具有重量輕、導熱系數小、吸水率小、不燃燒、不霉變（詞條“霉變”由行業大百科提供）、強度高、耐腐蝕、無毒、物理化學性能穩定等優點被廣泛應用，能達到防水、隔熱、保溫、保冷、吸音之效果，而且物理化學性能穩定，尺寸穩定，易切割，使用壽命等同于建筑物使用壽命，是一個既安全可靠又經久耐用的建筑節能環保材料。在泡沫玻璃上鋪設3mm厚SBS改性瀝青防水卷材，這層卷材將發泡玻璃之間的縫隙覆蓋，通過熱熔實現粘接，進一步提升系統的防水性能。
聚氨酯(脲)防水系統關鍵點在涂層材料，本項目分三涂，分別為：底涂、聚氨酯(脲)、面涂三層無溶劑，卷材上底涂使用MasterSeal P658膠水，噴涂聚氨酯(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 防老化涂層。
最后形成一道高彈性、高強度的連續防水涂膜，現場噴涂完成之后呈現效果如下：
圖8 聚脲噴涂現場效果圖
2.3屋面防水系統受力分析
與傳統的屋面防水做法不同，在防水層上還有一層高度從400~800不等的25mm蜂窩鋁板維護結構，為了固定蜂窩鋁板，本項目采用釘盤植入泡沫玻璃內穿透防水層的做法。因此，泡沫玻璃屋面不但承擔防水、保溫的作用，還承擔了抗風壓的作用。受力形態如下圖所示：
圖9 釘盤抗拉承載力構造圖
在負風壓作用下其傳力路徑為：負壓產生的拉拔力通過短柱首先傳遞至釘盤，釘盤通過植入螺釘傳遞至壓型鋼板，同時釘盤上表面包裹的2mm厚聚脲將拉拔力分攤至泡沫玻璃表面，再通過泡沫玻璃傳遞至下部壓型鋼板，以降低植入螺釘的局部受力值。受力機理為泡沫玻璃上表面與聚脲粘接，下表面與壓型鋼板粘接，形成以上下翼緣分別為聚脲、壓型鋼板，中部為泡沫玻璃芯的合理受力分布形式，大大降低了釘盤螺釘的局部受力，保證了整個防水系統的結構安性。
根據本項目屋面風壓分布情況，計算出單個釘盤最大受力P為1.2kN， 為進一步確保負風壓下釘盤的抗拉拔承載力，在專業的實驗室進行了嚴格的抗風揭實驗及相關氣密、水密實驗，實驗結果均滿足國家規范要求。其中釘盤拉拔實驗如下所示：
圖10 釘盤抗拉拔實驗
實驗結果顯示單個釘盤破壞承載力為3kN，大于計算值2倍安全系數，滿足要求。通過實驗進一步對釘盤的位置、數量進行精確的布置，保證了整個屋面系統的防水性能可靠度（詞條“可靠度”由行業大百科提供）。
2.4屋面排水技術分析
屋面排水采用天溝+虹吸的排水防水，排水路徑整體思路為拱形屋面沿著拱頂排到拱底天溝，天溝尺寸為1000mmx400mm，天溝通長設置。平屋面局部起拱，起拱范圍為2x11.6mx43.7m，坡度為2%,將水流引向兩側的天溝，天溝尺寸為707mmx270mm，天溝長度43.7m，再在天溝內根據排水計算設置虹吸落水管。排水路徑如下所示：
圖11 屋面排水路徑圖
天溝設計如下所示：
: 圖12 屋面排水天溝標準節點圖
天溝分為大小兩種尺寸，較大天溝承擔拱形屋面的大量水流，較小的天溝承擔平屋面的水流。天溝底部、兩側連續鋪設泡沫玻璃的防水系統，做法與屋面一致。需要特別注意的是在局部設置虹吸落水管位置存在漏水隱患，因此需要對虹吸進行特殊的設計處理，虹吸圖示如下：
圖13 屋面天溝虹吸標準節點圖
根據現場實際情況，在聚氨酯(脲)、SBS改性瀝青防水卷材、泡沫玻璃上開雨水斗洞口，洞口大小略大于雨水斗邊緣，洞口深度約為泡沫玻璃上表面向下10mm左右。BLM防水膠全名為Bituthene Liquid Membrane，用于洞口封堵，防水膠厚度13mm，流動性≤3mm，適用期≥30min，定伸粘結性無破壞。2.0厚噴涂聚氨酯(脲)防水系統為不銹鋼水斗底涂使用MasterSeal P684膠水，噴涂聚氨酯(脲)使用Masterseal M811防水涂料，面涂使用MasterSeal，TC259 防老化涂層。
3 施工工藝
施工工藝主要涵蓋四個部分，分別是泡沫玻璃的施工、固定釘盤的施工、SBS改性瀝青防水卷材的施工、噴涂聚脲防水系統的施工。
3.1泡沫玻璃的施工工藝
鋪貼泡沫玻璃采用專用粘結劑直接打在壓型板的波峰，泡沫玻璃板粘結間距不大于300mm，將泡沫玻璃玻纖氈貼面與壓型鋼板進行粘結，需在專用粘結劑固化前完成施工。現場施工操作圖示如下：
圖14 泡沫玻璃現場施工效果圖
3.2固定釘盤的施工工藝
本項目屋面構造特殊之處為必須采用穿透的釘盤及小立柱以固定上層的裝飾面板，因此穿透位置防水處理十分關鍵。首先金屬釘盤在安裝前應該在已經鋪設好的防水泡沫玻璃的基面上按照立柱的排版圖來放線定位，定位嚴格按設計圖紙及結構計算、抗風揭實驗承載力來排布，本項目單個釘盤承載力均滿足結構安全的要求。待放線定位完成后再在泡沫玻璃上放置釘盤，然后由持噴燈的工人加熱釘盤內側使瀝青基貼面充分加熱并熔化（詞條“熔化”由行業大百科提供），此時用木槌敲擊釘盤使其和泡沫玻璃板的瀝青基貼面充分粘結形成一個整體面。現場施工圖示如下：
圖15 釘盤現場施工效果圖
3.3 SBS改性瀝青防水卷材的施工工藝
SBS改性瀝青防水卷材采用熱熔法鋪貼施工,應根據屋面的坡度和是否振動來確定，本項目平屋面、拱屋面變化坡度情況下，卷材均沿著發泡玻璃方向鋪貼。卷材搭接寬度為長、短邊均不小于100mm，如下圖：
圖16 SBS熱熔處理示意圖
卷材采用熱熔法鋪貼，用高壓噴燈與卷材和基層的夾角處均勻加熱，夾角角度為60度，待卷材表面融化后把成卷的改性卷材向前滾鋪使其粘結在泡沫玻璃瀝青貼面上。施工時應對防水卷材和泡沫玻璃板的瀝青基貼面充分加熱，使融化瀝青滲透到板縫中，泡沫玻璃板板面也形成全密封體。現場施工如下所示：
圖17 SBS卷材現場施工效果圖
3.4 噴涂聚脲防水系統的施工
在SBS防水卷材施工完成之后，應在對應釘盤位置做出標記，采用自攻螺釘固定上部的立柱，然后再進行聚氨酯(脲)防水系統的施工。聚脲防水系統是整個屋面防水、抗風揭十分重要的構造。施工首先將底涂攪拌均勻，底涂完成之后進行聚脲防水中間層施工，最后進行抗紫外線面涂層的施工，抗紫外線涂層為MS TC259單組分脂肪族聚氨酯，面涂為耐候聚氨酯涂料（詞條“聚氨酯涂料”由行業大百科提供），噴涂聚脲層后的6-48小時內涂刷表面涂層。最終噴涂后的現場圖示如下：
圖18 聚脲現場施工效果圖
4 總結
北京國會中心二期項目屋面規模大，工程具有較大復雜性及挑戰性。屋面防水設計在運用已有成熟技術的基礎上，對傳統設計理念和施工方法進行創新與改造，起到了較好的防水效果。本工程大量使用泡沫玻璃、SBS卷材及聚脲防水系統作為防水主要構造措施，對整個屋面的防水質量起到至關重要的作用，特別是在屋面上多出一層裝飾鋁蜂窩板，如何固定并盡量減少固定釘盤的數量及穿透點，是本項目防水的關鍵點。總結起來主要涵蓋以下幾點：
(1)實行嚴格的聚脲粘接耐久性檢驗及實驗驗證，保證整個屋面系統的防水的質量。
(2)進行了嚴格的抗風揭計算及實驗確定固定點位置數量，釘盤傳力路徑清晰，通過聚脲、發泡玻璃及壓型鋼板粘接形成一個整體提升局部釘盤承載力。本項目單個釘盤實驗抗拉拔破壞值為3kN，大于計算值2倍，滿足結構安全，符合新型緊密型防水構造的要求。
(3)本項目大量釘盤穿透是防水關鍵點，采用聚脲全包裹方式對釘盤及支撐龍骨進行防水保護。
(3)本項目大量施工時間在冬季，北方氣溫低，對施工質量影響較大，因此應嚴格控制施工溫度及施工環境。本項目均選擇在中午(11：00時至15：00時)的時間進行，避免在溫度較低的夜間、早晨和傍晚進行作業。
(4)嚴格控制各防水系統的細節質量處理，并合理布置虹吸排水系統，做到防排結合，在屋面所有關鍵細部節點如虹吸口、陰陽角、檐口等位置嚴格檢查封堵質量。
屋面的防水是整個工程至關重要的環節，本文所采用的防水技術嚴格按照國家相關規范及施工質量驗收標準，防水方案具備可行性、安全性和先進性，對相關大型公共建筑屋面工程的防水施工設計具有積極的參考價值。
參考文獻
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作者單位：深圳市三鑫科技發展有限公司
