茹宇田
（深圳市东江水源工程管理处，广东 深圳 518000）
［摘要］轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系，应用广泛。本文通过实例，对其在厂房钢结构屋面改造中应用作出了评价。
［关键词］轻钢结构；建筑领域；屋面改造；评价
钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一，而且应用广泛，其应用效果也得到广泛认可[1]。无论在设计、制造或安装等方面都达到了较高的水平，而且已在全国各地建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，如鸟巢、水立方等建筑即为大规模钢结构工程。本文以獭湖泵站工程改造为例，通过不同方案的拟定，选择探讨该技术的应用方法和注意事项。
獭湖泵站位于深圳市龙岗区松子坑水库11#坝后，东部供水水源工程6#输水隧洞出口附近。工程于1998年开工，2000年建成，2002年投入运行。獭湖泵站的作用是东江及西枝江境外来水经深圳市东部供水水源工程（永湖—松子坑水库段）水输送到松子坑水库11#坝下后，通过獭湖泵站将参与调蓄的部分源水输送到松子装机容量为6×280kW=1 680kW，单机流量为1.7m3/s。总设计流量6.8m3/s。獭湖泵站主泵房为半地下式泵房，主泵房屋顶采用大面积玻璃天窗，太阳透过玻璃直射到主泵房水泵电机层后引起室内温度升高，加上主泵房只有东西向两侧墙设有百叶窗，而没有设置主动通风设备，根据主厂房内温度记录表，主泵房室内温度均超过规范规定值，是对机械设备保持正常运行的不安全隐患因素。因此，为改善厂房运行条件，确保设备运行安全，实施对厂房屋面及通风系统进行改造。
本次主厂房屋面改造使其达到隔热采光效果。因此，在改造前备选了三个改造方案并进行分析论证，最终选择了轻钢结构屋面方案。
方案一：混凝土结构
獭湖泵站厂房为单层框架结构，工程抗震设防烈度为7度。工程用DN=1 200―2 600mm的人工挖孔灌注桩基础，单桩承载力标准值为600―3 200kN，桩基采用C25混凝土，各层框架柱、框架梁及楼板均采用C25混凝土。经查阅原设计图纸及对现厂房框架梁结构进行参数计算取值，计算结构得出：混凝土结构屋面改造后原设计屋面各框架梁WKL-1底筋严重不足，负筋不足；框架柱b向配筋严重不足，箍筋按构造要求不足，如表1。
方案二：轻钢结构屋面
即在原有屋框梁上加钢结构梁及檩条，中铺玻璃保温棉，防水层，面铺氟碳涂层合金屋面板。经过结构计算，屋面改造方案二框架梁底筋计算配筋为 1 000mm2，框架梁负筋为 1 000mm2，框架柱b向计算配筋为200mm2，框架柱 h向计算配筋为 400mm2，如表 2。
表1 厂房框架梁混凝土结构计算配筋和原设计配筋情况
部位 计算配筋（mm2） 原设计配筋（mm2） 结果 备注框架梁底筋 6800 864 严重不足框架梁负筋 1000 911 不足框架柱b向 2100 1296 严重不足框架柱h向 1100 1296 满足
表2 厂房轻钢结构屋面计算配筋和原设计配筋情况
部位 计算配筋（mm2） 原设计配筋（mm2） 结果 备注框架梁底筋 1000 864 不足框架梁负筋 1000 911 不足框架柱b向 1200 1296 满足框架柱h向 400 1296 满足
对原有屋面底筋不足的梁底采用粘贴钢板或粘贴碳纤维加固处理，对原箍筋不足的框架柱采用包角钢缀板加固处理。
方案三：屋面外加钢结构张拉膜方案
在原有屋面上搭设钢结构骨架后按外观要求铺设高分子张拉膜。与原有建筑外观结合造型较复杂，考虑到工程地处台风多发的南方地区，为确保厂房安全运行，降低外部因素影响，此方案非最佳选择。
经过对同类型厂房实例考察，以及对上述方案的分析对比，从施工、运行、管理等方面综合考量，轻钢结构具有自重轻、施工方便、工期较短，后期维护少、对泵站抽水运行影响小等优势 （见表3），因此，可作为该厂房改造最佳方案的选择。
獭湖泵站主厂房屋面系统结构包括：钢架、支撑构件、屋面板。其屋盖系统材料技术要求为：
（1）屋面板外层采用0.90mm厚SEAM-LOK型410mm宽氟碳涂层（PVDF）铝镁锰合金屋面板，彩色360度锁边，波峰高度32mm，单片钢板有效覆盖宽度为410mm，外层板的固定座采用镀铝锌固定座。
（2）找平层为1.0mm厚热镀锌原色钢板，钢板基材的最小屈服强度不小于300MPa，双面镀锌含量≥150g/m2。
（3）架立层板采用0.53mm厚热镀锌原色压型钢板，双面热镀锌含量≥100g/m2。钢板基材的最小屈服强度不小于550MPa。其构造形式需满足抗风压要求，同时钢板需有风压试验报告。
（4）内层吊顶板采用0.70mm厚 （氟碳涂层（PVDF）铝镁锰合金屋面板，并保证20年无粉化、脱落。
（5）防潮层为不低于1.2mm三元乙丙防水卷材。
（6）檩条（含撑杆）均采用冷轧连续热浸镀锌钢板檩条，钢材最小屈服强度≥450MPa；双面镀锌量≥350g/m2，终生免维护，不用涂刷防锈面漆。与主钢构的连接为预先打螺栓连接，檩条应为滚压成型生产，其间距应根据计算确定。
（7）保温隔热材料采用单面铝箔玻璃纤维保温隔热棉：100mm厚，容重16kg/m3。导热系数不能大于0.043W/MK，应达到不燃性A级标准，并应具有一定的吸声性能。
表3
方案分析比选情况
缺点 拟推荐一：混凝土结构 现浇混凝土结构整体密闭性能好，性能可靠，维护少。方案 优点自重大，工期长，属加固工程，施工难度大；30年后继续使用需检测。否二：轻钢结构 自重轻，施工方便工期较短，后期维护少，造价相对经济。施工工序较复杂，使用年限15年。 是三：张拉膜 不影响原有结构，工期较短。 抗风性能较差，与原建筑外观结合造型要求较高；使用年限5-10年。否
图1 屋面构造标准节点图
4.1 改造施工
4.1.1 屋脊泛水及封边安装
屋脊泛水及封边安装的好坏是整个屋面系统防风防水的关键，在泛水安装过程中要注意保持泛水的整体性，尽量减少并接，同时，泛水搭接前先用干布擦拭泛水搭接处，目的是除去水和灰尘，保证硅胶的可靠粘接[2]，对于装有避雷线的屋脊应先将避雷线移除，待泛水安装完成后再回装。
4.1.2 檩托板安装
檩托板是主檩与屋面Z型镀锌钢檩条的连接件，采用10mm镀锌钢板为主材，与主檩采用焊接的方式连接，焊接时要求满焊，焊缝≥3mm,在焊接时要对焊接点进行打磨处理，同时焊接过程中保护网架防护涂料不被破坏,可采用防火泥作为隔离材料。
4.2 效果
獭湖泵站厂房屋面改造竣工验收后，我们根据改造前后一段时间内开机运行情况及天气情况相近的情况下的主厂房室温数据进行对比，数据如表4。
通过表4对比可以得出，工程完工后主厂房录得最高室温由改造前的最高42℃左右下降到平均30℃（最高33℃）左右，效果明显，同时，通过将原通风百叶窗改造为全框采光玻璃及加装主动通风设备后，既降低了厂房温室效应也兼顾了采光和通风，基本达到改造目的。
5.1 结论
通过本工程的建设实施，原有泵房机电设备的运行环境及泵站值班人员的工作环境都有了很大的改善，方案可行，效果良好，投资控制良好，取得了较好的经济效益和社会效益，是钢结构屋面系统在厂房降低温室效应改造项目过程中的又一成功实例。 5.2 注意事项
（1）工程所在地处台风多发区，台风前，做好相应防范措施，关闭门窗，防止台风吹入厂房室内，对屋面板形成鼓风效应，破坏屋面连接件而产生松动情况；台风后，注意检查屋面防风夹及直立锁边的紧固程度，发现松动及时调整。
（2）钢结构屋面系统基本采用免维护材料，但极端天气过后，应重点检查屋脊泛水及封边密封硅胶的粘合情况，发现裂缝及时修补。□
参考文献：
[1]张晓冬．直立边锁扣式铝镁锰合金金属屋面施工技术[J].今日科苑，2008.
[2]张玉生，申海啸，蔡鹏.钢结构的耐火保护方法[J].陕西建筑，2008.
表4 主厂房屋面改造前后室内温度对比统计表
2010年改造前记录2016年改造后记录2010.8.10 42℃ 16：00 2016.8.15 28℃ 14：00 2010.8.16 36℃ 16：00 2016.8.16 28℃ 14：00 2010.8.18 36℃ 16：00 2016.8.18 29℃ 14：00 2010.9.16 36℃ 12：00 2016.9.16 30℃ 14：00 2010.9.21 30℃ 12：00 2016.9.21 29℃ 14：00
［中图分类号］TV 547
［文献标识码］B
［文章编号］1009-2846(2017)09-0011-03
［收稿日期］2017-06-03
［作者简介］ 茹宇田（1983-），男，广东龙门人，工程师，从事水利水电工程施工。
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