大型公共建筑金屬屋面構造防水的思考

楊祖南

摘 要：金屬屋面是一種重要的屋蓋形式，主要以鎖邊金屬板為主要材料，本文以大型公共建筑金屬屋面防水問題進行剖析，提出通過細部結構的優化達到更好的防水效果。希望可以為解決金屬屋面的防水問題提供有益借鑒。

關鍵詞：金屬屋面；構造防水；優化措施

前言：隨著社會經濟的發展與進步，體現綠色與人文的建筑日漸成為建筑領域發展的必然要求，建筑藝術形態日趨多樣化以體現地標特征，以其獨特的魅力展示城市形象，諸如會展中心、體育場館以及大型交通運輸公共建筑，等等。大型金屬屋面被廣泛應用到公共建筑之中，很好地提升建筑藝術構型效果。但大型金屬屋面的防水問題一直是一個沒有得到有效破解難題，也正是因為此，作者通過參與幾個工程的建設實踐體會，引發深入思考這一問題，認為大型公共建筑金屬屋面的細部防水構造進行優化，顯得極為重要，也是提升大型公共建筑綜合性能的重要路徑。期望細部防水構造的優化與推廣，能夠促進大型金屬屋面防水技術的革新與進步，為社會經濟的發展與進步發揮積極作用。

一、金屬屋面的防水性能

金屬屋面日漸成為構建大跨度公共建筑的屋面形式，有利于營造大氣磅礴的建筑氣勢，有利于綠色環保建材的推廣應用（如圖1）。常見的金屬板材均適用于金屬屋面，如鋅板、鍍鋁鋅板、鋁合金板、鋁鎂合金板，等等。金屬屋面體系在應用過程中尤其需要注重的是其防水性能的優化。

1.屋面防水

在建筑圍護系統中，屋面防水主要指的是防系統外部水和系統冷凝水，其中雨水、積雪融化水等都屬于系統外部水范疇；在圍護系統中存在的水機或水珠，則屬于系統冷凝水范疇。對于金屬屋面來說，其首先需要便是屋面滲漏情況的發生，其滲漏主要是因為外部水所引起，在進行排水系統建設過程中此可謂是需要注重的重要方面。其次，在進行屋面防水過程中同樣需要注意外部水流進入內部循環，從而造成系統內部水分增加。同時，因為各個設備、系統的運行也同樣容易造成冷凝水的產生，其同樣是屋面防水過程中所需要注意的重要關鍵所在。

2.目前大型金屬屋面系統防水性能分析

（1）由于構造原因所引起的防水問題

當屋面坡度太過平緩時，特別是上翹檐口或對接方式尖頂式屋脊縫隙，常用擋板封堵的構造，受制于現場拼裝工藝，水密性難以滿足理論要求，同時，容易受其他工序施工過程擾動，很容易出現毛細水爬升從接縫的縫隙中流入室內，存在防水盲區。

（2）由于屋面造型造成板與板之間異形接縫構造所引起的防水問題

由于屋面造型造成板與板之間異形接縫普遍存在。接縫線型因板型變化無常及板厚的限制，常規采用焊接方式接縫，焊接質量難以得到保證，同時，受到溫度應力的影響，容易導致拉裂情況的發生，產生滲漏隱患。

（3）由于材料變化連接構造所引起的防水問題

大型屋面不可避免設置天窗等建（構）筑物，存在不同材質的連接構造，金屬材料脹縮性是必須要考慮的重要要素，否則連接部位就極容易出現變形，導致滲漏狀況發生；當前常用不同材質的焊接連接，輔助密封材料的構造形式，當板材基板、鍍層等厚度不合格時，就會降低耐腐蝕性能，密封材料也會溫度反復變化的影響耐久性，容易引發滲漏狀況。

（4）三角形天窗由于開啟變形所引起的防水問題

三角形天窗難免經常反復啟閉，容易受電動或氣動開啟時，瞬間受力沖擊及自重作用產生變形，進而影響正常閉合時水密性，即水密性的耐久性達不到設計要求。

（5）附加柔性防水層達不到設計預期的防水作用

附加柔性防水層由于屋面系統大量支座穿透柔性防水層，同時，在硬度不足的保溫層上敷設，質量也難以保證，達不到預期防水效果作用。

二、大型公共建筑金屬屋面構造防水優化措施

鑒于以上問題的剖析，本文以為，防水問題應遵循以“疏”為主，盡量避免或少用“堵”的方式解決防“水”問題，因此，應以問題為導向，對癥下藥，在優化相關細部構造防水上采取有效措施。基于此思考，上述前三個問題，建議采用“附屬天溝+構造”的優化方案，既避免了不同方向板長不同的變形對接縫質量的影響，又通過物理分割釋放了不同方向板長不同的應力對鎖邊產生的次生水密性的隱性損傷，有效的解決了防水潛在的隱患問題，施工技術難度降低，防水效果更加明顯。日前已在西部多個大型公共建筑金屬屋面應用中得到驗證。同時，通過天溝可以將大型金屬屋面自然劃分為若干單元，有利于組織各單元同步施工，突破了傳統依序連續敷板作業的局限，有利于縮短施工作業持續時間，科學地縮短工期，促進工程項目盡快投產發揮社會經濟效益。

如果天窗具有開啟功能需求時，建議盡可能避免三角形天窗，多采用垂直與屋面結構形式（如圖2），其開窗結構與建筑幕墻形式相同，電動或氣動開啟時，有利于抵抗瞬間受力沖擊及自重疊加作用產生變形。 本文以為建筑藝術的追求，首先應以滿足功能要求為前提，同時兼顧建筑造型的需要。有時轉變思路也能創造出別具一格的建筑效果。

柔性防水層，同城適用于剛性屋面。但作為大型金屬屋面的附加柔性防水層而言，由于金屬屋面系統大量支座穿透柔性防水層、屋面豎向曲面起伏變化也不利于積水排放組織以及尤其在低容重保溫層材料層上敷設質量也難以保證等影響，預期防水效果與實際作用效果差別可以說出乎想象；如果要保證附加柔性防水層防水效果，應采用高密度高容的保溫材料，必然增加屋面結構荷載，甚至與主體結構的要求不相符，影響主體結構安全。因此，本文建議金屬屋面盡可能慎重選用附加柔性防水層，從深入研究優化細部防水構造設計上下功夫，改善大型金屬屋面防水性能。既有利于建筑結構安全，又盡可能減少不必要的工程投資。

結語：

大型公共建筑在人們的生活工作中發揮著極為重要的作用和影響，大型金屬屋面防水技術的進步，可以更好地提升其綜合性能，可以促使其應用范疇更加廣闊。相關機構技術人員還需要就金屬屋面的應用情況以及優化防水方案進行深入剖析，進一步研發與完善具有推廣應用的具體做法，促進相關行業技術水平進一步發展為歷史人文與現代文明融合的建筑藝術更加絢麗添彩，為社會經濟發展貢獻更大作用。

參考文獻：

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