摘要：在采光頂位置做覆水處理，讓采光頂不僅具備了采光的功能，同時還能降低能耗、讓室內(nèi)的投影效果更有動感。但是，持續(xù)水壓的存在，增加了采光頂發(fā)生滲漏和玻璃自爆的風(fēng)險。本文以廈門萬象城項(xiàng)目為實(shí)例，分析了覆水采光頂?shù)募夹g(shù)處理，重點(diǎn)介紹其防水設(shè)計。
關(guān)鍵詞：玻璃采光頂；覆水；防水設(shè)計；密封膠；多道密封；疏堵結(jié)合
作者：章一峰，程智鑫，張光智，王建嬌，連成曉，歐陽本文

導(dǎo)語
如何讓原本平淡無奇的采光頂增加更多細(xì)節(jié)和看點(diǎn)，建筑師們做過很多嘗試。通過覆水的方式讓采光頂不僅具備了采光的功能，同時還能降低能耗、讓室內(nèi)的投影效果更有動感，但也給幕墻設(shè)計和施工提出了不少難題。本文以廈門萬象城項(xiàng)目為實(shí)例，分析了覆水采光頂?shù)募夹g(shù)處理，重點(diǎn)介紹其防水設(shè)計。
1 項(xiàng)目概況
廈門萬象城項(xiàng)目位于廈門市思明區(qū)，幕墻面積約55460m＾2，覆水采光頂位于商業(yè)裙房中庭位置，玻璃
完成面標(biāo)高為 24.55 m，覆水深度10cm，面積約390m＾2，設(shè)計基本風(fēng)壓為 0.8kN/m＾2，抗震設(shè)防烈度為 7.5度。圖 1 所示為總承包單位移交的工作面。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計
作為整個覆水采光頂支撐系統(tǒng)最基礎(chǔ)的部分，鋼結(jié)構(gòu)的安全性顯得尤為重要�？紤]到覆水采光頂?shù)淖灾匾蛩�，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時恒載取值為 1.5 kN/m＾2，活載取值為 2.0 kN/m＾2，經(jīng)軟件模擬計算，決定鋼構(gòu)主梁采用 50×200×10×24的 Q235B 焊接 H 型鋼，次梁為 200×100b 的 Q235B熱軋 H 型鋼，表面采用熱浸鍍鋅處理，鍍鋅層厚度不小于 85 μm。本工程跨度較大，主梁通過高強(qiáng)螺栓與埋件連接，埋件采用對穿錨筋與主體結(jié)構(gòu)相連 （圖2）。

3采光頂設(shè)計
   在解決了采光頂?shù)纳�根問題后，采光頂設(shè)計時還需克服以下問題:
1）避免玻璃在水壓下的自爆;
2）采光頂系統(tǒng)的安全性;
3）采光頂系統(tǒng)的防滲漏。
3.1玻璃的自爆問題
   玻璃自爆已然是玻璃幕墻中飽受垢病的話題。一般情況下，玻璃分割越大，自爆率越高。此外，玻璃的自爆與安裝間隙也有密切關(guān)系。如果安裝間隙過小，在外力作用下，極易產(chǎn)生自爆。覆水采光頂?shù)牟Ａ�，由于水壓的持續(xù)作用，玻璃與結(jié)構(gòu)面之間的間隙幾乎可以忽略不計。因此，普通玻璃無法承擔(dān)覆水采光頂?shù)拿姘骞δ�。本工程的�?yōu)勢在于，水下玻璃不會因夏季日照與室內(nèi)形成太大的溫差。
   經(jīng)過多方論證和計算之后，本工程覆水采光頂最終采用了10+1.52SGP+8 ( Low-e) +12A+10+1.52SGP+8雙夾膠超白中空玻璃作為面板，這種玻璃包含了4片超白玻璃，而非常見的僅外片玻璃采用超白工藝。超白玻璃良好的透光率能使覆水層的景觀透射到室內(nèi)時沒有過多衰減；其低于鋼化玻璃的自爆率也能最大程度的降低風(fēng)險；同時，采用 SGP 膠片能有效結(jié)合兩片玻璃的整體剛度共同發(fā)揮作用，保證采光頂面板的平整性。
3.2 采光頂系統(tǒng)的安全性措施
采光頂系統(tǒng)的安全性由鋼結(jié)構(gòu)、幕墻龍骨、幕墻面板等共同發(fā)揮作用來實(shí)現(xiàn)，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都將導(dǎo)致不可估量的后果。幕墻龍骨生根于鋼結(jié)構(gòu)上。采光頂圓心區(qū)域撓度最大，為防止其變形，中心部位做預(yù)起拱處理，以正圓中軸一分為二向兩側(cè)圓弧邊形成 1%的高差。
在進(jìn)行玻璃采光頂設(shè)計時，建筑師往往追求更通透的效果，采用更大的玻璃分割尺寸，這必然會增加玻璃的自爆率。同時考慮上述兩方面的需求，計算得出本工程最大玻璃分割為 3854 mm×1928 mm （圖3）。

同時，與玻璃面板相匹配的龍骨，也需要結(jié)合各項(xiàng)工況計算其是否滿足受力要求。部分荷載值無法直接獲取，如覆水層，通過分析 120 mm 深水的密度與自重提取數(shù)據(jù)。表 1 為采光頂部位荷載組合情況，可以算出荷載組合作用標(biāo)準(zhǔn)值為 Wkw=3.42 kPa；荷載組合作用設(shè)計值為：Wkw=4.58 kPa。

鋼梁需同時兼顧排水設(shè)計，因此造型設(shè)置成枝椏狀（圖 4），經(jīng)驗(yàn)算，其水平荷載作用下的彎矩為 1.11kN·m，橫梁抗彎強(qiáng)度達(dá) 150 MPa。

幕墻龍骨荷載核算時，必須同時考慮采光頂上部清洗、維護(hù)等上人集中活荷載的情況。
除了計算面板與龍骨等主要材料的結(jié)構(gòu)安全性外，對壓塊集中力作用下的應(yīng)力，單個螺釘?shù)目估�、抗剪以及結(jié)構(gòu)膠的寬度、厚度等，也要進(jìn)行仔細(xì)驗(yàn)算，為以上輔材的選擇提供依據(jù)。
3.3 采光頂?shù)姆罎B漏措施
對于普通采光頂來說，雨水的侵襲并不是持續(xù)的，且在自身排水坡的作用下水勢呈動態(tài)流動，不易長時間在某個點(diǎn)積壓，即使有漏水點(diǎn)也不至于存在太大的壓力差導(dǎo)致大量滲漏，也不易由于水壓將小型漏水點(diǎn)擴(kuò)大。
但是，對于覆水采光頂來說，積水是長期而持續(xù)施壓的，所以其最大的隱患就是滲漏問題。且一旦出現(xiàn)滲漏，即使是非常微小的點(diǎn)，也會在持續(xù)不斷的水壓作用下進(jìn)一步擴(kuò)大，節(jié)點(diǎn)設(shè)計時應(yīng)充分考慮各個漏水點(diǎn)的處理，以及后續(xù)施工過程中可能產(chǎn)生的疏忽。
本工程的防水遵循“疏堵結(jié)合、多道密封、有序引導(dǎo)”的原則。防水構(gòu)造示意見圖 5。

如圖 5 所示，利用雙層夾膠中空玻璃“內(nèi)大外小”的飛邊處理，將裝飾扣蓋處理成與玻璃完成面齊平的形式；同時，為了提升中空玻璃的剛度以及提升螺釘?shù)慕佑|面，在其后方增加了 1 根過橋料。裝飾扣蓋的頂端設(shè)置成凹字形，一方面為螺釘留出精準(zhǔn)的空間，另一方面由連續(xù)的密封膠（寬度 15 mm）形成密閉的第 1 道防水。
扣蓋兩側(cè)與第 1 片夾膠玻璃相連的位置均由泡沫棒填充，并填滿密封膠（寬度 8 mm）；扣蓋兩側(cè)與第2 片夾膠玻璃相連的位置由三元乙丙膠條密封，形成第 2 道防水。
第 2 片夾膠玻璃與枝椏狀幕墻龍骨之間以泡沫棒+密封膠密封，形成第 3 道防水。為避免泡沫棒滑落導(dǎo)致密封膠的移動，在枝椏狀幕墻龍骨相應(yīng)位置增加了 1 條橫向的筋，用以承托泡沫棒與密封膠，提升密封效果。
枝椏狀幕墻龍骨與第 2 片夾膠玻璃的底口采用三元乙丙膠條密封，形成第 4 道防水。
此外，所有的螺釘孔均抹密封膠密封處理。
本工程通過兩道密封膠、兩道密封膠條的組合，形成“內(nèi)外結(jié)合、固定與非固定相結(jié)合”的工藝，完成了對頂面覆水層的封堵工作。由于外部水壓的持續(xù)存在，采光頂?shù)呐潘�只能通過內(nèi)部集水槽集中排水至落水管。根據(jù)水量可以將入侵水分為微量水、中量水和大量水，排水處理也有針對性地設(shè)置了 3 種排水渠道。
利用枝椏狀幕墻龍骨的造型，在第 3 道防水與第4 道防水之間設(shè)置 2 個集水槽，水槽深度為 42 mm、寬度為 32 mm。由于采光頂已預(yù)起拱 1%的坡度，該水槽在漏水初期可利用高差將室外水有組織地排放至指定位置。
在第 4 道防水的兩側(cè)，同樣利用枝椏狀幕墻龍骨設(shè)置了 2 個小型集水槽，水槽深度為 15 mm、寬度為12 mm。該水槽負(fù)責(zé)將室內(nèi)側(cè)微量的冷凝水輸送至落水管。
此外，在鋼結(jié)構(gòu)與幕墻龍骨相連的位置設(shè)有 1 個由 2 mm 厚鋁單板折彎形成的大型水槽，用于引導(dǎo)排放大量水，水槽深度為 50 mm、寬度為 230 mm。此處部分由螺釘相連的位置，均在螺釘上抹密封膠密封，整體還鋪有一層防水硅膠片（圖 6）。

采光頂四周采用 1.5 mm 厚彎弧擋水鋼板收口，此處的裝飾扣蓋也同樣為彎弧型材，在提單下料時應(yīng)充分分析二者的半徑與弧度，形成嚴(yán)絲合縫的銜接，避免縫隙過大導(dǎo)致密封性不夠或縫隙過小導(dǎo)致密封膠的延展性不佳�？凵w與鋼板相連部位采用泡沫棒+密封膠密封，并同時在第 3 道防水位置增加 1 塊 1.5mm 厚的擋水鋼板（圖 7）。鋁板內(nèi)側(cè)依然延續(xù)主體結(jié)構(gòu)的防水層。

4 小結(jié)
與普通采光頂相比，覆水采光頂?shù)脑O(shè)計還需注意以下幾點(diǎn)：1）水壓持續(xù)存在，防水要求更高；2）表面恒荷載應(yīng)考慮水的自重，且不能僅限于圖紙上示意的深度，應(yīng)留有一定的余量；3）玻璃的防自爆要求更高；4）室內(nèi)通透性如何保證；5）考慮上人維護(hù)清洗時的集中活荷載時，還需要額外增加部分機(jī)械設(shè)備的集中活荷載。
在采光頂位置做覆水處理，目前在國內(nèi)應(yīng)用中還不是太普遍，因此許多經(jīng)驗(yàn)還是建立在普通采光頂安裝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化的。本工程案采用 4 道封堵、3道排水、1 道擋水結(jié)合主體結(jié)構(gòu)防水的工藝，利用設(shè)計上的冗余嘗試徹底解決覆水采光頂?shù)臐B漏水的問題。在實(shí)際施工與使用、維護(hù)的過程中，必然還會存在出人意料的狀況。本工程目前尚處在施工階段，后續(xù)的經(jīng)驗(yàn)另撰文總結(jié)。