簡析上海平改坡工程中的部分技術要點

0 引言

20世紀70～90年代初，為了緩解住宅緊缺矛盾，上海曾建造了一大批經濟適用型的多層住宅。這些“老式公房”在一定時期內改善了居民的居住條件，但按照如今的建設標準來看，這批住宅存在著一定的缺陷。由于當時經濟水平和建設標準的局限，如今這些“老式公房”已經出現了如保溫、隔熱性能差、屋面滲漏、墻面開裂、小區內公共設施不足等問題，加之房屋年久失修，這批住宅的外觀也大多陳舊破敗。

1999年起，上海市委市政府提出了“平改坡”改造策略，并開始啟動試點住宅改造項目，把“平改坡”作為為民辦實事的重大舉措之一。“平改坡”工程現多指在建筑結構許可的條件下，將多層房屋的平屋面改造成為坡屋頂，并對其外立面進行整修的一項住宅改善工程，此項工程兼顧建筑性能和建筑外觀，旨在消除舊住宅中存在的質量隱患，改善房屋性能乃至整個小區的居住功能。多年來，隨著工藝技術的成熟，“平改坡”改造工程已由“點”擴展到“線”，逐漸向城市的各個主要路段延伸，隨后又進一步形成“面”，擴展到街坊、片區中去，并被廣泛推廣到全國各省市地區；同時，“平改坡”改造工程也從一般改造演進到綜合改造，“穿新衣、戴新帽、換內膽、整環境、降能耗”等改造內容已深入市民百姓心中。

經過近十年的經驗積累和技術發展，房修行業中出現了很多新技術、新工藝、新材料和新方法，或操作簡便、節省人工，或堅固耐久、效果美觀，且技術已日趨成熟，可較好地提升平改坡工程的質量、壽命以及相應的工藝水準。因此，為了適應平改坡工程的技術發展和新形勢下的技術需求，應對目前平改坡工程中存在的合理性問題進行研究，并在近十年來的經驗積累和技術進步開展調查研究和歸納總結的基礎上，提出相應的問題再決定思路與方案。

1 工程實例

該工程為徐匯區某小區屋面及相關設施改造工程，具體內容分為包含屋面平改坡在內的建筑單體修繕和室外綜合整治兩部分內容。該小區建造于20世紀90年代，由于建造時期歷史條件的局限，房屋性能和外觀已不符合現在的居住及審美需求，并出現了屋面滲漏、墻體開裂等問題，因此希望通過此次屋面及相關設施改造工程，為居民提供一個基本功能完善、環境舒適整潔的居住環境（圖1）。

小區房屋均為7層磚混結構住宅樓，屋面形式為女兒墻平屋面，天溝形式為內天溝，由于年久失修，房屋屋面局部出現了滲漏現象。

根據原住宅屋頂情況及周圍環境，經過專家討論研究后，項目設計組因地制宜提出了屋面新做平改坡的改造方案：①為保證房屋結構安全和減少對原有屋面的破壞，房屋新增坡屋面采用輕鋼結構，采用四坡頂形式，坡度為1∶2，坡屋面瓦片為瀝青瓦；②由于原建筑檐口為女兒墻形式，因此新做現澆混凝土外天溝，并保證女兒墻內天溝排水處的互相連通，有組織地排泄屋面雨水；③為了更好地與建筑外墻色彩協調，在天溝外粉刷白色外墻涂料，形成統一的視覺效果；④為了做到排水線路簡單、直接、無水滯留，天溝新做找平層、找坡層之后，新鋪兩道3mm厚高聚物改性瀝青防水卷材，找2%坡排向雨水口；⑤為了保障房屋安全性，在新屋面臥梁內側增加避雷帶，并焊接在原避雷系統之上。

在此項目的設計施工過程中，由于現行規程的條文要求較為簡單，繼而遇到了一些實際問題，主要問題集中在防水構造層次不清楚，對荷載變化沒有明確要求，屋面的起坡角度要求不清晰等方面。本文著重對這些問題進行了梳理并做出了思考，提出了一些有效意見，希望對今后的平改坡工程具有一定的施工指導意義及借鑒作用。

圖1 小區改造前建筑狀況

2 目前平改坡工程中存在的主要問題

2.1 防水構造的層次布局問題

在平改坡工程中，建筑屋面防水系統有兩個層次的防水構造組成，一個是新增的坡屋面，一個是建筑原來的平屋面。在調研中發現，存在著很多施工人員認為新增坡屋面已做防水層，所以在施工過程中對原有防水層不重視，造成防水構造破壞且無及時修補，大大影響屋面防水效果的情況。

除此之外，在現行上海市工程建設規范《多層住宅平屋面改坡屋面工程技術規程》（DG/TJ08- 023—2006）內容中，“3.3屋面排水系統”一節對新增的坡屋面的防水構造、原屋面的防水，以及二者之間的關系并沒有明確。在實踐中也出現兩類不同的做法，一是以瀝青瓦屋面為代表的做法，主要采用坡屋面防水；一是以樹脂瓦屋面為代表的冷攤做法，靠坡屋面和平屋面共同起到防水作用。

為了解決屋面改造后再次出現滲漏問題，延長坡屋頂的使用年限，在今后平改坡的改造過程中，防水設計的首要任務應是分清防水層主次關系，維護并加強原有防水體系，增加相應的檢查驗收關鍵點，解決滲漏問題。

2.2 荷載的變化引發的設計問題

“平改坡”屋面改造工程，對于整個房屋的上部荷載情況或多或少存在擾動。最理想的情況是增加的屋面荷載與減少的屋面荷載（拆除隔熱板、剛性防水層、屋面附屬物等）相接近，這樣對于房屋的整體沉降不會造成顯著影響。

老舊住房屋面水泥架空板的一般做法為在平屋面上做水泥砂漿抹面，在面層上砌115mm×240mm×200mm磚墩，磚墩上放置預制鋼筋混凝土板，規格為495mm×495min×30mm（厚），磚墩間距縱橫各為500mm。折算后水泥架空板隔熱層荷載為 0.8～1.0 kN/m2。

平改坡工程中，采用機制平瓦、瀝青瓦、鍍鋅鋼板、樹脂瓦和冷攤瓦等各種不同做法的屋面自重荷載在1.1～1.7 kN/m2之間，與拆除的水泥架空板隔熱層折算荷載0.8～1.0 kN/m2相差不大，但易忽略新增坡屋面荷載的均勻分布和合理傳遞問題。

當荷載存在明顯變化時，應當對房屋的承載能力和豎向沉降進行合理評估，并依此進行后續設計；尤其是在荷載減少時，設計師很容易從直覺和經驗上忽視荷載變化對結構和沉降的影響。

2.3 坡屋面形式和起坡角度不明確的問題

坡屋面形式一般來說分為雙坡屋面、四坡屋面、歇山式屋面、孟莎式屋面。由于現行的規程條文對于坡屋面形式與起坡角度要求不清晰，在以往的“平改坡”工程中，會出現在樓房頂加上一個厚重的宮殿樣式屋頂這樣不合理的設計。

筆者認為，“平改坡”工程應以簡潔形象來襯托城市主要建筑，展現城市獨特的文化韻味，在規劃設計中屋頂形式應與原建筑風格相協調，造型盡可能簡單、明快，在今后的設計中盡量避免過于夸張、搶眼的形式，以達到美化城市景觀的效果。

3 工程改進方案

3.1 防水構造的層次布局

由于在“平改坡”改造過程中遇到了原屋面防水層破壞和修補不利等問題，本文嘗試對防水層的主次關系進行了梳理。

平屋面防水是關鍵的防水環節，必須作為防水的最后一道保障，在設計中要充分考慮防水效果，施工中應當仔細操作，養護過程和后續工序中不得對平屋面的防水層造成破壞或者形成漏水隱患。

坡屋面的防水是平屋面防水的一道預防防線，起到輔助防水的功能。這樣就對平改坡工程中的坡屋面提供了更多的選擇空間，既可以采用“毛板+防水層+屋面瓦”的方式，也可以采用“冷攤瓦”的做法，不一定要強求在坡屋面防水層面就做到“滴水不漏”。

在上述案例中，將修補原屋面防水層作為防水改造重點，鏟除原有平屋面防水層，整鋪一層3mm厚改性瀝青防水卷材，在女兒墻、梁、出屋面管道井以及水箱等處，泛水高度不低于310mm，地梁處高度不足300mm時，采取滿鋪貼方式。通過對原屋面防水系統的更新和修補，結合新增坡屋面的輔助防水功能，大大提高了住宅屋面的防水性能。

3.2 荷載的變化平衡

平改坡工程結構設計原則為等效荷重轉換，即將原屋面支承墩子、隔熱板替換成新增坡屋面荷重。因此，在改造案例中，一方面，拆卸原平屋面鋼筋混凝土平屋面板上的架空保溫板或預制隔熱板，使之與新加屋面重量基本平衡；另一方面，為了讓“平改坡”荷重盡量輕，新增坡屋面采用輕鋼結構。輕鋼支承結構體系具有荷載輕、強度高的優良性能，它可設計成各種用途、各種形式的建筑造型、具有較強的延伸性和塑性變形能力，以及優良的抗震性能等特點，所以宜使用在已建建筑的平改坡工程中。

除此之外，在改造工程中還需盡量做到以下幾點：①不人為增加額外荷重；②巧妙利用原結構上存在的構件，盡量不采取傷筋動骨的拆除措施；③屋面結構體系不應按照鋼屋架體系考慮，而應按鋼梁、鋼柱、鋼構架體系考慮。這一系列的改造措施，都能夠減輕“平改坡”荷重對建筑的影響。

其他屋面荷載中，新增坡屋面的水平風荷載應設計牢靠的傳力途徑。此外，在拆除屋面構件、設施、搭建后，即使增加了坡屋面荷載，也有可能造成最終整體荷載相對減少，設計中應該避免從直覺和經驗上忽視荷載減少對結構和沉降影響的現象。

3.3 坡屋面形式和起坡角度

在坡屋面形式設計上，可以采取兩坡、四坡及多坡組合等多種坡屋面形式，具體情況應根據舊住宅的建筑體量和不同的平面形狀而定，造型上可以通過疊加、積聚、穿插等幾種造型處理手法達到形式上的豐富變化。對于局部房屋結構良好且有富裕的建筑，硬山應采用輕質材料砌筑，抑或是鋼結構加OSB板加外墻掛板的方式。新坡面屋頂的坡度、色彩需與周邊環境協調，同時需滿足城市建筑日照技術規定，以保證與相鄰建筑間的日照間距。

對于具有獨特建筑風貌的地區，亦可結合當地建筑裝飾特色，著重設計山墻山花或在坡頂設計窗飾以呼應該區域的建筑風格。對于小硬山、硬山可采用可靠的節點和輕質砌塊或其他輕質材料制作。硬山上獨立裝飾物應與建筑風格統一，不宜過分夸張，且硬山高度不宜過高。

在屋面起坡角度問題上，應從日照采光、美觀效果及施工便捷性等方面出發，制定最大坡度、最小坡度及推薦坡度等推薦值。上海市地處東經120°51′～122°12′，北緯30°40′～31°53′之間，在冬至日（12月22日）太陽直射南回歸線（南緯23°26′），新增屋面理論不影響北側房屋日照采光的角度（坡屋面與地面夾角）為35～36°，此值應為最大的坡度角。

一般為了保障坡屋面的美觀效果，起坡角度不應小于15°。

綜上所述，最佳的坡度范圍定為25～35°，可以兼顧改造設計的合理性和施工便捷性。

4 結語

上海市平改坡工程經過20年的經驗積累和技術進步，通過調查研究和歸納總結，目前在市平改坡工程中，在防水構造的層次布局、荷載的變化平衡、坡屋面形式和起坡角度三方面，可以進行如下改造，具體包括：①經過平改坡后的建筑屋面防水系統由新增的坡屋面和原平屋面兩個層次的防水構造組成，原建筑的平屋面防水起主要的、基本的、保障性的作用，新增的坡屋面的防水作用一般認為是次要的、輔助的，起到提升整體防水效果的作用。②平改坡工程結構設計原則為等效荷重轉換，結構體系宜采用鋼梁、鋼柱組成的鋼構架體系。改建后建筑物總重量宜基本保持不變，設計時應復核荷載變化情況，如荷載增加較多應進行專項研究并采取相應措施。③根據上海地區的地理區位特點和工程實踐經驗，對屋面起坡的坡度范圍一般不小于21.8°(1∶2.5)，不大于40°。設計過程中可根據原住宅屋頂情況及周圍環境選擇坡屋面形式及相應坡度，上海地區習慣用26.34°和30°。

“平改坡”工程解決了舊住宅中存在的質量隱患問題，一定程度上改善了居民居住環境和水平，提升了住宅性能及居住功能，但仍存在著一些問題需要我們去進一步討論。例如，如何對已經進行了平改坡工作的坡屋面進行修繕改造，已經成為一個新的問題擺在工程相關的管理者和技術研究人員面前。而且，隨著時間的推移，這個問題的迅速、有效解決顯得愈發迫切和嚴重。在多年來的工程實踐中，平改坡工程中對屋面材料進行了很大的革新工作，但在屋面新材料的研發上也存在著大量問題。

當新建工程項目逐步萎縮，而維修、保養、改造工程項目日漸興盛的時候，配套的材料、工藝和技術也需要在新的形勢下進行研發、更新和推廣，有待更多的有識之士踴躍加入既有建筑更新改造的行列。