案例分析：BGSU更换屋顶

除了建筑东北角的单层校友大厅和主屋顶上安装的太阳能电池，大部分原有结构保持不变。在过去的几年里，室内有了一些改进，包括在主冰的北端增加了永久性的座位，改善了残疾人通道，对主冰进行了照明升级，对主冰和冰壶冰进行了维修和升级。目前，竞技场可容纳5000人。

冰场的特点是有多个屋顶高度。主屋顶高出地面近42英尺，非常独特，因为屋顶表面也构成了12 ' -6 "深桁架系统的顶部隔膜，即贝伦桁架。这深深波纹金属屋顶甲板提供必要的天气保护。然而，830线英尺的内置排水沟整合式落水管的系统尺寸过小，这造成了问题雨水管理放电。其结果是水沿着墙的各个点渗入。多年来为了解决这个问题所做的修改导致安装了更多的雨水领导者，这些领导者将一部分雨水排放到较低的屋顶。然而，这只会使问题更加复杂，而最近为该设施进行的大规模屋顶更换项目是本案例研究的基础。

较低的屋顶覆盖了单层结构;然而，它们的海拔高度在6英寸到42英寸之间略有不同。这个较低的屋顶区域目前正在被取代，作为更大范围工作的一部分。将要实施的主要变化之一是安装几个新的机械装置，这些装置需要安装在较低的屋顶上。

本案例研究将为BGSU冰场独特的现有条件提供一些见解，并讨论整合新的高效机械设备和优越的屋顶替换所面临的一些挑战。

现有条件和问题

现有的压载膜屋顶、基板和密封剂都在一段时间前达到了它们的使用寿命。这个20000平方英尺(1858平方米)的屋顶需要解决很多问题。旧屋面膜上的许多裂缝和裂口以及失效的密封胶接头已导致整个设施的重复泄漏。与业主和设施部门的早期讨论加强了屋顶系统拆除和更换的必要性。现将现有情况简述如下:

• 正如前面提到的，雨水从屋顶上附加的体积现在被排放到下部顶板的各个领域。因此，现有的4英寸直径的屋顶排水沟太小来处理水的体积。
• 顶板排水板的数量也不足以处理雨水的额外容量，和它们的位置并不理想。
• 最小闪烁高度小于推荐8” 在机械单元路缘，通风口和最护墙位置。
• 对于一些机械设备的结构钢支撑框架是小于8” ，从屋顶膜。这将创建不到理想的闪烁情况。
• 屋顶没有足够的坡度通往排水沟，导致积水过多。
• 现有的屋顶保温有不足之处R值。
• 有二次溢流排水的规定。
• 基地闪烁，车顶边缘闪烁故障都经历过。
• 屋顶甲板有多余的挠度。
• 有多个屋顶板材料：1 ½” 金属甲板条搁栅，7 ½” 由承载混凝土砖石壁支撑深金属甲板，3” 金属甲板支撑承载混凝土砖石墙壁上，和5” 支撑在波纹混凝土桥面金属甲板。
• 排风扇路肩和其他机械路肩太短，不能适当地闪烁。
• 多水暖通风竖管不突出高到足以允许足够的闪烁。

设计方法

在此之前开始新屋面系统的设计，所有现有条件的完整调查进行的。这是完成一些重要的调查和进行初步调查，以确定现有的条件，从而为更换屋顶的范围提出建议。需要所有现有的建筑构件准确地定位并记录在屋顶计划。项目，如机械设备，设备支持系统，顶板排水板，管道口，烟囱，服务管道和路缘石进行定位。所有屋顶边缘情况均有详细记载。相邻的砖石墙为他们抵御水能力进行了评价，同时这也是记录在案。在这个项目中，没有试切或核心样本进行;它先前已确定所有的绝缘会被替换作为该项目的一部分。以下简要叙述了设计方法的每一步:

• 审查所有以前的“竣工”施工图纸，并通过现场调查和现有条件验证其准确性。
• 计算现有的屋顶排水能力，以满足当前的法规。现在，这包括计算任何将雨水引到屋顶的垂直墙的一半面积。这个数字需要添加到屋顶面积，以便计算所需的屋顶排水管尺寸。
• 避免过多的雨水从上屋顶流到下屋顶。
• 除去屋顶和绝缘现有屋顶平台。
• 更换屋顶排水管及平底锅;连接到现有管道。
• 增加最少4 "Polyisocyanurate保温板，与第一层机械地紧固到屋顶板和在粘合剂设置后续层。
• 每英尺增加1/8英寸的锥形隔热层，为每个现有的屋顶排水系统提供积极的排水。
• 盖绝缘具有1/2” 厚的玻璃垫防水石膏盖板。
• 全面贯彻60万钢筋三元乙丙橡胶屋顶膜与匹配片闪烁。
• 保持现有的屋顶排水量，如果之前的计算可以支持这一点。
• 提供新的灵活的走道垫，以全新的机械设备。
• 增加新的屋顶通道舱口。
• 屋顶拆卸完成后，根据目视检查或拉出测试的要求更换屋顶甲板。

设计挑战

最重要的设计挑战将是提供几个新的大型和重型机械装置。一些较小的单元将被安装在机械支架上，而另一些单元将有一个有点复杂的钢结构框架，穿透屋顶。这些单位的范围从简单的3000磅能量回收通风设备（ERV）至13,000磅冷却器，并且包括16300磅除湿空气处理单元和一个15200磅空气处理单元。

另一项重大挑战将是设计一个锥形的绝缘系统，将与现有的顶板排水工作。这将是最重要的管理雨水和消除积水的可能性的成功。显著搬迁或增加额外的屋顶排水沟及相关领导雨是不是不增加工作的范围，因此，施工预算的选项。额外的设计挑战如下:

• 由于增加了锥形隔热材料，屋顶边缘高度需要增加。
• 管道通风口太短。
• 机械单元路边高度太短。
• 没有二次的屋顶排水或领导。
• 闪电保护系统必须由合格的承包商拆除和重新安装。
• 必须协调现有的机械、电气和管道设备以及保留下来的服务管道。
• 根据新的锥形隔热层的相对高度(假设所有的排水管道都被堵塞，无法正常运行)，必须验证屋顶结构是否足以承受最大可能的积水深度。
• 屋顶上的建筑荷载对于屋顶设备荷载必须限制在每轮100磅，对于均匀分布荷载必须限制在50磅/平方英尺。

设计概要

要明白，照射在车顶系统需要的所有建筑构件进行彻底理解并妥善深思熟虑和详细说明这一点很重要。所有的贯穿，无论是机械，电气，给排水，结构，或其他，必须详细到足够大的规模清楚地表达设计意图的承包商。新的屋顶边缘都清晰细腻，以容纳增加的高度。所有现有的机械路边用更高的单位更换，以允许闪烁最小的8” 。现有的水暖通风竖管被替换，并扩展到允许适当的闪烁。屋顶膜增强，如完全遵守EPDM，确保屋面系统将有一个较长的使用寿命。