南京南站屋面设计简述

南京南站屋面设计简述

摘要：本文简述了南京南站屋面设计过程中所遇到的主要问题和考虑解决措施，并对设计过程中的经验与教训进行总结。

关键词：站房屋面工程设计

概述

1 主站房屋面工程概况

本工程的屋面工程分金属屋面及四角办公楼混凝土结构屋面两类，金属屋面工程包括覆盖高架候车层的主屋面工程及覆盖站台的站台雨棚屋面工程，本文主要针对主站房金属屋面部分的设计一情况进行介绍。主站房屋面水平投影面积近9.4万m2，屋面防水等级为一级，屋面板按顺坡方向布设：主站房屋面分下层(檐口标高44.800m)及上层(檐口标高57.030m)，屋面坡度方向沿四面向外单坡，其中下层屋面东西向为微曲面：下层屋面东西侧设置22处条状采光天窗，南北斗拱柱头处设置14个采光锥，上层屋面屋脊中心线上设置12处条状采光天窗及3组大型采光玻璃屋面，上下两层屋面问网架转折处设玻璃幕墙围护(图1、图2)。

典型屋面建筑构造(图4)：直立锁边金属屋面(传热系数k=0.5，防水等级一级有降噪隔音层)。

①0.9mm厚铝镁锰合金屋面板(不燃烧体)，直立锁边连接立边65/板宽400，氟碳喷涂饰面；②防水透气隔热膜(厚度≤0.6mm)；③50+50mm厚二层玻璃棉错缝搭接(燃烧性能a级)：④隔汽层(厚度≤

0.6mm)；⑤9mm厚硅酸钙纤维板(不燃烧体)：⑥屋面镀锌次檩条系统(不燃烧体)：⑦50mm厚玻璃棉毡(室外侧带铝箔)(燃烧性能a级)；

⑧衬无纺布防尘层(每平米铺设量不多于100g)；⑨1mm厚彩色镀锌穿孔压型钢板，腹板穿孔(不燃烧体)：⑩屋面结构网架。

2 主站房屋面工程的特点与设计难点

车站建筑按照“古城新站”的理念进行设计，采用立面为柱廊、斗拱，双重屋檐的建筑造型方案。立面造型紧紧扣住古都新站的特色主题，提炼中国传统建筑的构成元素，形成具有新古典韵味，别具一格的建筑风格。香槟色金属板屋面以南北边方正刚毅的直线配以东西边饱含力度的曲线，共同形成刚柔相济、神似传统建筑大屋顶的恢弘气势。屋顶挑棚的方正质朴，列柱空间的巍峨大气、三重藻井的空间序列，三种构成元素有机地相融为一体，给人以历史时空的纵深体验。建筑形态与城市特质的深层契合，最终赋予建筑浓厚的地域风格和独特气质。主站房屋面作为建筑主要构成元素之一，方案效果的实现程度对最终的建筑效果有着重要的影响。

南京南站作为大型交通枢纽建筑，主站房屋面工程涉及到金属屋面系统、檐口蜂窝铝板幕墙系统、屋面天窗及幕墙系统、天沟及虹吸雨水系统、马道及清洁检修系统、结构网架系统、室内吊顶及遮阳、室内外照明系统、消防报警系统，客运信息广播系统等多专业多系统的协调整合与设计集成，其设计复杂程度和工程规模都是少有的。如何充分地体现方案效果，准确表达建筑的独特气质，将各

子系统协调一致地集成于一体，将一系列的技术难题摆在了设计组面前。

经过对整个建筑屋面工程各方面问题深入分析、消化之后，设计组着重针对以下设计难点展开工作：①建立屋面几何规则，对建筑完成面与结构网架问的关系进行精确控制；②确定最优的屋面排水组织方案；③针对在恶劣气候条件下屋面系统的使用安全采取必要的措施；④屋面检修维护与清洁系统的设计。

屋面几何关系的精确控制

建筑形式的几何关系是一切工作开展的核心，建筑专业的幕墙系统，天窗系统以及结构专业的网架设计都需要基于准确的建筑造型原则展开。在吸取学习近几年国内外类似工程的设计经验和方法后，首先对屋面造型的几何关系有理化以及如何生成规则的描述进行研究，最终确定了整个屋面工程的几何控制规则，以上层檐口母线(标高57.030m)和下层檐口母线(标高44.800m)为放样母线，分别将两层檐口的断面轮廓沿母线进行放样，以生成上层屋面的建筑控制面和下层屋面檐口底部控制面，并以此为基础生成屋面顶部的双向曲面部分(图3)。

在屋顶建筑控制面的建立规则确定后，设计组采用3d辅助设计软件建立屋顶建筑控制面(图5)，尤其针对双向曲面部分内容进行重点控制(图6)。同时，基于建筑完成面对结构控制轮廓进行反推，

向结构专业提出设计要求。

在通常的设计流程中，建筑专业基于二维的平面和剖面图纸向结构专业提供设计资料。曲面造型的项目如果沿用这种传统的提资和配合方式，需要手工绘制大量的剖面图纸，并且由于结构专业是基于三维空间模型进行工作，在接收建筑专业的图纸资料后，还需要以建筑专业的图纸为基础反推结构控制点，之后再建立结构的空间模型。在此三维——平面——三维的工作流程中，不但会产生大量的重复性劳动，并且在平面与三维的每一次转化与编译的过程中，都会产生信息的遗漏和错误。为达到精确控制屋面的几何关系的目的，在屋面的整个设计过程中，建筑专业与结构专业、屋面系统深化厂家、屋面幕墙系统深化厂家、檐口蜂窝板系统深化厂家都采用了基于三维空间模型的配合方式，由建筑专业统一建立精确的建筑控制面和结构控制面三维模型，将三维模型作为建筑资料的一部分，随建筑专业图纸向各配合方发布(图7)。

建筑专业所发布的三维模型，根据专业问所需的配合内容和设计阶段逐步进行深入，在不同的设计阶段分别对应不同的模型深度和信息内容进行控制，各阶段模型主要包含信息如下。

与结构专业配合的模型包含：建筑控制面(建筑完成面)，结构外皮控制面，开洞、开孔信息，屋面与主站房相对定位关系。

与深化设计厂家配合的模型包含：建筑控制面(建筑完成面)，屋面幕墙、侧窗、天沟定位及尺寸信息，屋面幕墙系统分缝、立挺布置信息，开洞、开孔信息，结构网架模型信息以及屋面与主站房相对定位关系(图8)。

在复杂造型工程的设计过程中，借助三维辅助工具进行设计和配合，是设计技术发展的必然趋势和潮流。设计组借助项目的特点和需求，在整个设计过程中对新技术的使用进行了初步的尝试，积累了宝贵的经验，对最终建成的效果进行了有效的控制，在配合过程中也获得了各合作部门的广泛认可。相信在此项目的应用基础之上，三维辅助设计将为日后的设计工作带来更高的工作效率和更好的设计品质。

屋面防灾设计

当前全球环境危机日益严重，全球气候在最近的几十年迅速变化，造成近年灾害频发的现象。气象灾害大致有七大类，对建筑有影响的常见灾害有：暴雨洪涝、热带气旋、雷电风雹、冰冻。本工程设计过程中主要考虑的自然灾害为：暴雨、抗风、冰雪冻结几类。

1 屋面排水组织设计

主站房屋面水平投影面积近9.4万m2，屋顶平均坡度在7％左右，如此巨大的屋面工程，其雨水排水组织如何考虑，成为了摆在设计组面前的一道难题。在第一版屋面排水组织方案中，檐口最高点坡向室内一侧，此方案能够避免屋面周圈檐口落水和积雪滑落的问