玻璃采光頂的防水研究

李瑞鵬 高樹鵬

(1.廣東省聯泰集團有限公司 廣東汕頭 515041;2.汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院 廣東汕頭 515031)

玻璃采光頂的防水研究

李瑞鵬1高樹鵬2

(1.廣東省聯泰集團有限公司 廣東汕頭 515041;2.汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院 廣東汕頭 515031)

滲漏問題是困擾玻璃采光頂的頑癥。玻璃采光頂的防水首先要對排水進行合理組織，做好防排水設計;其次必須合理選用密封膠和設定密封膠縫寬度，并在施工時采取必要的措施;此外，對帶有開啟天窗的玻璃采光頂設計應根據開啟天窗的特性，采取必要的防水措施。只有做到設計合理，密封材料選擇和防水措施得當，才能從根本上防治玻璃采光頂的滲漏。

玻璃采光頂;防排水設計;接縫密封;開啟天窗

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引言

玻璃采光頂能充分利用自然光，增加建筑與環境的親和力，在機場候機樓、火車站、展覽中心、體育館等大型公共建筑中廣泛應用。但玻璃采光頂匯水面積大，滲漏問題是困擾玻璃采光頂的頑癥。在玻璃采光頂類型中，隱框玻璃采光頂的防水構造最為復雜，在上面設置開啟天窗更增加防水的難度，必須對玻璃采光頂的防水進行深入地研究。

1 玻璃采光頂的定義及類型

1.1 玻璃采光頂的定義

《建筑玻璃采光頂》JG/231－2007的“術語和定義”中對玻璃采光頂定義為“面板為玻璃的屋蓋”，屋蓋定義為“由屋面板與支承體所組成的與水平面的夾角小于75°的維護結構和裝飾性結構的總稱”［1］。

1.2 玻璃采光頂的類型

建筑技術和材料的發展和應用使玻璃采光頂結構形式和使用的材料越來越豐富，玻璃采光頂常用類型有點支式玻璃采光頂和框支式玻璃采光頂兩種類型，框支式玻璃采光頂尤以隱框玻璃采光頂為常見。點支式玻璃采光頂是按玻璃面板的支承方式來命名，其面板的全部荷載是通過各個支點傳遞給支承結構(圖1)。

隱框玻璃采光頂采用結構性玻璃裝配工藝，不需要壓板夾持固定玻璃，玻璃外表面沒有突出玻璃表面的桿件，表面平坦，雨水能順流排放(圖2)。

2 玻璃采光頂的防水原則

玻璃采光頂防水設計須按照《屋面工程技術規范》GB50345－2012中規定“保證功能、構造合理、防排結合、優選用材、美觀耐用”的原則進行設計。

圖1 點支式玻璃采光頂

圖2 框支式玻璃采光頂

玻璃采光頂必須嚴格“按圖施工、材料檢驗、工序檢查、過程控制、質量驗收”的原則施工［2］，通過“導”、“堵”、“引”等綜合措施，將產生滲漏的幾率降到最低限度。

3 玻璃采光頂的排水設計

合理的排水體系設計是玻璃采光頂防水的關鍵。排水體系設計紊亂或細部處理不當，均可造成建筑密封材料、密封膠長期浸水，進而成為產生滲漏的隱患。玻璃采光頂的排水設計應綜合考慮排水坡度、排水組織、防水等因素，盡可能減少玻璃采光頂上的積水、積灰、積雪。

3.1 確定合理排水坡度

玻璃采光頂面板在自重作用下將產生一定的撓度，可能導致積水、積灰。為抵消玻璃面板撓度而產生的積水、積灰，玻璃采光頂應保證能排除由于單片玻璃撓度形成的積水為原則設置一定的排水坡度。通常情況下玻璃采光頂的排水坡度不應小于3%，周邊與結構的水平交接處的天溝、檐溝底板排水坡度應大于1%。

3.2 合理進行排水組織

玻璃采光頂排水組織應根據其設計的造型及上部開啟天窗的布置，結合建筑物屋面的排水組織，通過合理劃分排水區域，尋找最短、最有效、最清晰的排水組織路線(圖3)，最大限度地減少在玻璃采光頂上積水、積灰。

圖3 玻璃采光頂排水組織

3.3 做好冷凝水排放的組織

玻璃采光頂保溫、隔熱性能差，在室內外溫差較大的情況下容易產生結露冷凝水。為減少結露冷凝水，一方面可通過采用中空玻璃來改善玻璃采光頂的保溫、隔熱性能;另一方面可通過設計專門的鋁型材(圖4)，將排水系統和玻璃采光頂骨架合二為一，把結露冷凝水和滲入的雨水引入指定的區域。鋁型材上的集水槽與玻璃采光頂的主排水系統相連通，并設置防倒流措施，大小、形狀保證對結露冷凝水、滲流水進行收集。

圖4 玻璃采光頂剖面

4 玻璃采光頂的防水設計

玻璃采光頂的防水節點具有變形集中、形狀復雜、施工面狹小、操作困難等特點，是防水設計的重點和難點，其防水不但要依靠外部密封，而且必須充分考慮構造節點在外荷載作用下產生變形的要求，通過多道設防，利用防水材料堵塞縫隙。

4.1 排水天溝、檐溝的設計

(1)玻璃采光頂上的排水天溝、檐溝宜采用防腐性能好、厚度不應小于2.0mm的不銹鋼材料;具有兩道以上的防水構造，具有吸收外力作用所產生位移的能力;排水天溝、檐溝的截面尺寸根據排水量計算確定，連續長度大于20m時應設置伸縮縫。

(2)排水天溝、檐溝槽口與玻璃面板、墻體、金屬屋面板等相交接位置具有變形集中特點，容易開裂產生滲漏，必須做好構造的處理。構造節點應能夠適應、滿足溫度變化、不利荷載所引起的變形和相對位置量，具有一定的抵抗變形能力，采用相對位移量大的密封膠進行柔性連接與接縫密封，并增加設置防水收邊(圖5)，使防水性能得到有效保障。

圖5 天溝節點

(3)玻璃采光頂上盡量避免采用內天溝，采用內天溝時應設計溢流構造，減小天溝蓄水壓力。在面積大、坡度小或暴雨強度較大地區的玻璃采光頂天溝宜采用虹吸式排水系統，落水口的數量和大小根據玻璃采光頂的排水量和天溝蓄水能力確定。虹吸式排水系統通過對管道管徑、高差的控制，實現對管道內雨水流態的控制，使系統大部分時間工作在虹吸壓力滿管流的流態，增強系統的排水能力。

4.2 接縫密封膠的選擇與膠縫寬度的設定

玻璃采光頂的縫隙包括板塊間的縫隙、板塊與周邊其他構件間的縫隙，只有做好這些縫隙的密封，才能保證整體密封性能。

(1)接縫密封膠的選擇與應用是實現建筑玻璃采光頂水密性能的關鍵。玻璃采光頂接縫密封膠除接受自身重量荷載外，還需接受玻璃面板和骨架熱脹冷縮引起的變位，雪荷載、風荷載、不對稱荷載等外界因素影響，不但有水平的位移，還有剪切位移，變位大而且復雜，膠縫開裂是滲漏發生的原因。玻璃采光頂用接縫密封膠要求強度、彈性、延伸性都要高，耐候性強，具有優異的粘接性能，與相接觸的材料相容。

(2)玻璃采光頂面板厚度薄，密封膠接縫寬度相對小，玻璃面板相對尺寸大，受外荷載作用下容易產生較大的拉伸一壓縮位移［3］，必然導致粘結密封膠的變形。密封膠的變形只能改變形狀，不改變體積，為此應有一定的寬度，以保證的正常變形要求。接縫寬度設定的基礎是接縫位移量和可供選擇密封膠的位移能力，接縫用密封膠的級別越高，抗位移能力越高，生產成本也越高，應根據變形要求進行合理選用。玻璃采光頂接縫密封膠選用位移能力級別為25級硅酮耐候密封膠，保證密封膠處于拉伸或壓縮狀態時，仍能保持粘結性而不受破壞，并且有較好的彈性回復率。接縫寬度設定通常不小于10mm，深度最好與寬度相等。

4.3 接縫密封膠的施工

接縫密封膠膠縫外觀要求光滑、無扭曲變形、表面無裂紋、無雜質、無明顯缺陷。施工時要求注膠面表面干燥、清潔，環境溫度適中，在5℃ ～40℃范圍內為宜。凈化是玻璃裝配最關鍵的工序，對油性污漬選用二甲苯、甲乙酮;對非油性污漬選用異丙醇、水各占50%的混合溶劑進行清潔。用兩塊抹布法進行凈化操作，凈化后10～15 min內立即進行涂膠。

接縫密封膠縫通常使用閉孔型聚乙烯類或開孔型聚氨酯類泡沫棒作襯墊，施工中考慮到接縫膠縫變形收縮和排水導流需要，通常將膠縫表面修整成凹弧形(圖6)，但接縫密封膠在現場施工，氣泡、夾層、夾雜等瑕疵常引起滲漏。采光頂密封膠接縫最好的施工方法是分兩次完成，表面修整為圓凸面，第二道密封采用高模量產品，將膠縫修寬，擴大粘結寬度和密封面積(圖7)。兩次打膠法既可減緩局部應力，也可覆蓋第一道密封存在的缺陷，消除滲漏隱患［4］;此外，可減少在固化過程中遭受意外損傷或破壞的幾率，提高接縫密封表面的耐久性。

玻璃采光頂采用凸形接縫，需考慮到在局部凸起面上留有排水通道。密封膠施工時應避免三面粘結完全潤濕兩側基材表面，讓密封膠發揮最佳的位移能力。

圖6 接縫凹形膠縫形式

圖7 接縫凸形膠縫形式

圖8 玻璃采光頂開啟天窗節點

5 帶開啟天窗的玻璃采光頂的防水

玻璃采光頂在滿足采光的基礎上，為更好地滿足排煙、換氣、維護等功能的需要，通常在玻璃采光頂平面內設置開啟天窗。開啟天窗的防水節點具有變形集中、形狀復雜，受結構、溫差、震動等產生的變形影響容易產生防水設防失效等特點，必須采取可靠的防水措施。

(1)玻璃采光頂上開啟天窗設置時宜間斷布置，且開啟天窗宜凸出玻璃采光頂平面80mm以上，并設置批水板將水遠離防水節點(圖8)，在防排水設計合理的基礎上考慮密封設防形式及道次，把滲漏的可能減少到最低限度［5］。

(2)玻璃采光頂上開啟天窗的尺寸不宜過大，必須充分考慮到在電動開啟時撐桿所承受的重量。在選擇撐桿推力時，最好在其最大推力上再增加安全系數。

6 結束語

玻璃采光頂發生滲漏的原因是多種多樣的，檢驗最直接的辦法是在自然界有水狀況時，尋找、確定漏水點［6］。如果還不能確定漏水點，最便捷的方法是對玻璃采光頂進行現場淋水試驗。玻璃采光頂的防水首先要對排水進行合理組織，做好防排水設計;其次必須合理選用密封膠和設定密封膠縫寬度，并施工時采取必要的措施;此外，對帶有開啟天窗的玻璃采光頂設計應根據開啟天窗的特性，采取必要的防水措施。只有做到設計合理，密封材料選擇和防水措施得當，才能從根本上防治玻璃采光頂的滲漏。

［1］JGT231－2007，建筑玻璃采光頂［S］.

［2］GB50345－2012，屋面工程技術規范［S］.

［3］馬啟元.玻璃采光頂密封選材及接縫設定的探討［C］.2008年全國鋁門窗幕墻行業年會論文集.

［4］王德勤.點支式玻璃采光頂應用技術探討［C］.2010年全國鋁門窗幕墻行業年會論文集.

［5］高樹鵬.福州海峽國際會展中心展廳外裝飾工程設計與施工［J］.福建建筑，2013(03):66－68.

［6］高樹鵬.金屬屋面、玻璃采光頂、智能型滑移開啟天窗組合大型屋面系統防水技術［J］.建筑技術，2015，46(07): 628－631.

Research for W ater Proof of G lass Daylighting Roof

LIRupeng1GAOShupeng2
(1.Guangdong Lian Tai Group co.，Ltd，Shantou 515041;2.Cancer Hospital of Shantou University Medical College，Shantou 515031)

Water leakage of the glass daylighting is always a technical problem to be solved from the consideration of long term maintenance.First of glass daylighting roof water proof to reasonable organization of drainage，completes the water proof and drainage design; Second setmust be a reasonable choice sealantand sealant seam width，and take necessarymeasures during the construction;In addition，with open skylight glass roof design should take necessary waterproofmeasures according to the characteristics of open sunroof.Only to design a reasonable，sealingmaterial selection and waterproofmeasures properly，it can fundamentally the prevention and controlof glass daylighting roof leakage.

Glass daylighting roof;Water proof and drainage design;Joint seal;Open skylight

TU22

A

1004－6135(2015)11－0022－04

李瑞鵬(1976－ )，男，工程師。

2015－09－09

李瑞鵬(1976－ )，男，工程師，主要從事房地產開發、建筑工程管理方面的工作。

高樹鵬(1970－ )，男，高級工程師，主要從事建筑、裝飾、幕墻技術及基建管理方面的工作。