結合實踐完成項目淺析金屬屋面防水問題

楊志強 機械工業第五設計研究院

結合實踐完成項目淺析金屬屋面防水問題

楊志強 機械工業第五設計研究院

隨著科技的發展，促使新型的建筑材料的不斷更迭及優質的施工工藝的不斷完善。越來越多的建筑猶如雨后春筍般拔地而起。不論是體型、跨度上較為張弛的工業建筑、還是功能、美觀上更加完善的民用建筑，無一不在接受這各種檢驗。屋面防水——一個自始至終的話題，作為鋼結構的屋面，鋼結構自防水在其中更是一個難點。應運而生的鋼結構建筑屋面卷材防水系統則瞬間解決了這個問題，在實際的設計、建設之后體現了其獨有的優越性。

金屬屋面；鋼結構卷材防水屋面；壓型鋼板；防水卷材；內天溝；外天溝

近些年來我國鋼結構建筑的發展十分迅速，由于鋼結構的施工周期短，施工造價相對低廉等原因，大量的工業廠房、各種現代的展覽場所、大型商場等均開始采用鋼結構的建筑形式。金屬屋面也以其獨有的靈活、適用的特點占據了建筑屋面系統的半壁江山。

金屬屋面是指采用金屬板材作為屋蓋材料，將結構層和防水層合二為一的屋蓋形式。金屬板材的種類很多，有鋅板、鍍鋁鋅板、鋁合金板、鋁鎂合金板、鈦合金板、銅板、不銹鋼板等。厚度一般為0.4～1.5mm，板的表面一般進行涂裝處理。由于材質及涂層質量的不同，有的板壽命可達50年以上。板的制作形狀有多種多樣，有的為復合板，即將保溫層復合在兩層金屬板材之間，也有的為單板，施工時，有的板在工廠加工好后現場組裝，有的根據屋面工程的需要在現場加工。保溫層有的在工廠復合好，也可以在現場制作。所以金屬板材屋面形式多樣，從大型公共建筑到廠房、庫房、住宅等均有使用。規范規定金屬板材屋面的適用范圍為防水等級為I～III級的屋面。

每當遇到集中降雨（降雪）的季節，金屬屋面都會或多或少的出現漏水現象，這不僅影響了建筑物的正常使用，也給業主帶來了很大的物質和精神損失，同時對設計、施工方也造成了相應的損失。為此結合實際完成項目分析目前金屬屋面防水系統中存在的問題和解決的措施。

（一）屋面板材的選型

在建筑《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體構造》（06J925）圖集中，提供了多種板型。設計、施工時應盡量了解不同板型的基本參數，如截面形式、有效寬度、板厚等。在具體的設計中需把握建筑地域性（不同地區雨雪等活荷載對建筑物屋面板材的影響）、建筑整體性（建筑物自身跨度對建筑物屋面板板型寬度的影響）等因素對建筑物屋面整體防水性的影響。

圖集中壓型鋼板板型表中（如：YX29-190-760），板與板之間的連接常用拉鉚釘或是自攻螺釘連接，鋼板與鋼板之間的鎖縫咬合在沒有密封膠填充的前提下，是硬物之間的機械性咬合，在溫度變化、雨雪荷載、風荷載及外力等的作用下，極易使其發生彈性變形，在連接部位處產生位移或出現裂痕。

圖1 0.60mm厚鍍鋁鋅壓型鋼屋面板（360°直立縫鎖邊連接滑動屋面板）連接示意圖

在天津空港工業園區設計、建設的古德里奇航空技術(天津)有限公司航空生產車間項目中，結合天津本地氣候特性及北方冬季季風的影響，綜合考慮了金屬屋面板材的性能，屋面采用了≥0.60mm厚鍍鋁鋅壓型鋼屋面板（360°直立縫鎖邊連接滑動屋面板，屈服強度不小于345MPa?；搴穸取?.60mm，雙面鍍鋁鋅，每面鍍鋁鋅量≥50g/m2，鍍層種類：55%Al、43.5%Zn、1.5%Si，雙面聚偏氟乙烯（PVDF）涂層，涂層厚度≥25μ m，耐久年限20年）。該體系中屋面板材是基于直立鎖邊咬合設計的特殊板形的金屬板塊，在屋面上看不見任何穿孔，板材的支承部件隱藏在面板之下。屋面板塊的連接方式則采用其特有的鋼制滑動支座，板塊與板塊的直立鎖邊咬合形成密合的連接，而咬合邊與支座形成的連接方式可解決因熱脹冷縮所產生的板塊應力。同時，此類板材也可制作縱向超長尺寸的板塊而不因應力影響變形。既滿足了大跨度下屋面板的整體性，也很好地解決了因環境、人為等因素對屋面造成的破壞引發的滲漏現象。

（二）防水卷材的選擇

屋面防水材料的選擇亦是屋面防水的重中之重。作為金屬屋面的防水卷材的選擇而言合理地選擇適宜當地環境、適合建筑整體、適用經濟的防水材料顯得尤為重要。

1.PVC防水卷材既有很高的韌性又有很大的強度，有較好的抗氧、抗紫外線、耐溫（高80℃，低-30℃），耐化學腐蝕，無環境污染。PVC防水卷材的優點:

（a）樹脂生產量大，原料來源豐富，加入其他輔助材料后可加入大量的改性填料，使得PVC防水卷材的價格可以大大降低。這些為那些要求建筑成本適中的項目提供了良好的支持。

（b）PVC為極性高分子材料，與其他極性材料互溶性好，改性途徑多，通過改性和優化配方以后，可以大大提高其抗老化性能和其他物理性能。且耐氧化性能好，不易受氧化而老化。為保證建筑的相應的使用年限提供了基礎。

（c）易焊接，這是熱塑性PVC卷材最大的特點，其相互搭接處可用自動控溫的焊槍或焊機熱焊，因焊接處的材質和PVC卷材的材質一致，解決了搭接處理難題，這給施工帶來了很大的方便。

盡管PVC卷材抗水蒸氣滲透性和抗穿透能力很強，適用于地下工程，水利工程。但是，PVC卷材添加了增塑劑，使其易產生遷移現象，易使其變硬、變脆，影響了自身的使用年限。

2.三元乙丙橡膠防水卷材是以三元乙丙橡膠為主體，摻入適當的化學助劑和一定量的填充材料，經過配料、密煉、混煉、過慮、擠出成型、硫化、檢驗、分卷、包裝等工序加工制成的高彈性橡膠防水卷材。三元乙丙防水卷材耐高低溫、（低溫可達－40℃，高溫可達160℃）耐老化、耐酸堿、抗腐蝕，使用壽命可達35年。

圖2 山墻處防水構造處理

圖3 外天溝排水處處理

建筑屋面防水卷材的選用中還有很多，如SBS改性瀝青防水卷材、TPO（熱塑性聚烯烴類）防水卷材等，需要在具體的設計中，依據具體情況而定。在確定了板材型式及防水材料后，設計、施工過程中還應注意具體的細節問題。細節的處理往往是設計成敗的關鍵。

（三）.設計、施工中具體問題的解決

1.屋面坡度的選擇

根據鋼結構規范，門式鋼架輕型建筑屋面的坡度宜取1/8～1/20，在雨水較多的地區宜取最大值。然而在實際工程中，建設部門往往在考慮節約成本的情況下要求盡量減少屋面的坡度，導致設計在合理依據規范的情況下，未加綜合的考慮實際情況，采用了較小的屋面坡度，使得在面臨較強降雨的時候，雨水不能及時有效的排出，從而易造成屋面積水滲水。

因此，設計人員應嚴格按照規范，不得因為節省造價而隨意降低設計指標，同時應多去設計現場，結合實際情況進行設計。對于雨雪較大的地區，同時，屋面跨度又較大的建筑，屋面的坡度不宜低于10%，設計屋面的檁條高度的同時，亦應稍微保守考慮。避免不必要的屋面下撓現象導致的屋面積水。

2.屋面排水形式的選擇

屋面的排水形式多為：內天溝排水、外天溝排水兩種形式。

（a）采用內天溝排水時，在綜合考慮屋面跨度、坡度及屋面雨水口數量的同時，天溝自身的截面尺寸也是影響屋面排水的一個重要因素，天溝猶如供車輛通行的公路，車輛的有序、順暢的通行和路面的寬度息息相關。因此在符合規范規定的情況下，應結合具體的設計項目，聯系實際情況來合理確定天溝截面尺寸。

（b）在采用外天溝排水時，除上述情況外還應考慮天溝與屋面板及外墻板連接處的處理。在風荷載作用下，雨水往往會沿連接件除向屋面板底及墻板內滲透，這樣就容易對建筑物本身的保溫、防水、防腐等構成一定的影響，因此，外天溝連接處的處理是設計、施工處理的重點。

3.屋面開洞、天窗及出屋面部分處的處理。尤其是在工業建筑中，要求大跨度的建筑往往多采用屋頂采光。在此處設計時，把握好相應的建筑設計規范的同時，多參考成功的設計經驗。

結語

鋼結構卷材防水體系還有待在以后的具體設計、施工中進一步完善。同時相對于鋼結構自防水而言，鋼結構屋面卷材防水造價相對較高，施工較為復雜。因此，在設計中還應具體問題具體對待。面對著日新月異的建筑防水卷材市場，越來越多新型材料及產品的產生，勢必會帶來更為有競爭力的鋼結構防水屋面體系。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.034

楊志強，男，29歲，現任天津市機械工業第五設計研究院國際工程所建筑師。