屋面在建筑設(shè)計(jì)中的作用及構(gòu)造做法

向 彬

南京長(zhǎng)江都市建筑設(shè)計(jì)股份有限公司

1 引言

屋頂從古至今，能遮風(fēng)擋雨躲避惡劣環(huán)境的侵襲，也能抵御外物及野獸的侵害。屋頂在房屋上起著覆蓋和承重的構(gòu)件，承受著自身的重量及風(fēng)、雨，雪和沙的荷載及屋頂施工及檢修人員的荷載，對(duì)建筑物的形象美觀起著極其重要的作用，是建筑的重要組成部分。

2 概述

一般坡度不大于3%的屋面稱為平屋面，是以鋼筋混凝土為基礎(chǔ)，沒(méi)有特殊構(gòu)造層次的屋面。區(qū)別于倒置式屋面，種植屋面，各種坡屋面和金屬板材屋面，且應(yīng)符合《屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50345—2012）的要求。

3 防水等級(jí)和設(shè)防要求

在屋面設(shè)計(jì)原則中應(yīng)遵循良好的排水功能及阻止水侵入建筑物內(nèi)，其節(jié)能應(yīng)對(duì)建筑物在冬季保溫減少熱損失及防止結(jié)露，也要考慮夏季隔熱以降低夏季熱輻射對(duì)建筑物的影響，在滿足功能的前提下應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)受力變形和溫差變形的影響，也要考慮外力如風(fēng)荷載、雪荷載等對(duì)建筑物的影響，同時(shí)應(yīng)滿足美觀的要求。在屋面設(shè)防中應(yīng)準(zhǔn)確理解每一層防水概念，根據(jù)建筑物的等級(jí)和分級(jí)來(lái)合理設(shè)防，以達(dá)到“滿足功能、構(gòu)造合理、合理用才、防排結(jié)合、耐用美觀”的效果，在設(shè)計(jì)初期，應(yīng)根據(jù)建筑物的類別、重要程度及使用功能來(lái)確定建筑物的防水等級(jí)且作為控制標(biāo)準(zhǔn)，屋面防水等級(jí)和設(shè)防要求應(yīng)符合規(guī)范。在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮氣候條件對(duì)施工的影響。

在屋面防水選材上，在滿足功能的前提下，應(yīng)優(yōu)先選擇環(huán)保性的防水材料，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮施工過(guò)程中防水材料的污染，優(yōu)先考慮可再生材料在防水材料中的應(yīng)用和防水材料的可回收利用。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意設(shè)計(jì)成本和翻修次數(shù)的關(guān)系，應(yīng)對(duì)完工屋面的維修保養(yǎng)提出要求，使用過(guò)程中應(yīng)定期進(jìn)行檢查和維修，以方便延長(zhǎng)防水層的使用年限。

4 防水層的位置

屋頂?shù)臉?gòu)造層次包括結(jié)構(gòu)基層、找坡層、找平層、保溫隔熱層、防水層、隔離層、保護(hù)層等。根據(jù)防水層與保溫層的位置關(guān)系，屋面可分為三種。

4.1 防水層設(shè)置在保溫層上

圖1 正置式屋面節(jié)點(diǎn)大樣圖

4.2 防水層在保溫層下，為倒置式屋面

圖2 正置式屋面節(jié)點(diǎn)大樣圖

4.3 保溫層設(shè)置在兩道防水層的中間

屋面常見(jiàn)的做法構(gòu)造是防水層的設(shè)置在保溫層之上，當(dāng)屋面保溫材料吸水率較大時(shí)，需采取這種做法，以防止雨水進(jìn)入保溫層，對(duì)保溫效果產(chǎn)生影響；為避免室內(nèi)潮氣進(jìn)入保溫層，在保溫層下需設(shè)置隔汽層；若保溫層在施工完成后有較高的含水率，需采取相應(yīng)的排氣措施。

當(dāng)保溫材料采用吸水率較低且長(zhǎng)期浸泡不腐爛的絕熱材料時(shí)，屋面可采用倒置式屋面，但保溫材料厚度根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)在設(shè)計(jì)值的基礎(chǔ)上增加25%，其倒置式屋面做法可參照《倒置式屋面工程技術(shù)規(guī)程》（JGJ230—2010），倒置式屋面的優(yōu)點(diǎn)是保溫隔熱、保護(hù)防水層，可以隔絕紫外線、減少溫度變化的影響、減緩臭氧侵蝕，以延長(zhǎng)防水層的使用壽命，常用的保溫材料有：擠塑聚苯乙烯保溫板、硬質(zhì)聚氨酯泡沫、泡沫玻璃，但保溫層上面需設(shè)置保護(hù)層，防止保溫材料受壓。

屋面排水設(shè)計(jì)坡度應(yīng)為3%，在水落口周邊排水坡度加大到8%左右，最好采用帶排水凹槽的聚苯板。在進(jìn)行防水選材時(shí)應(yīng)注意防水材料與保溫材料相匹配問(wèn)題，如：JS防水材料不宜長(zhǎng)時(shí)間與水接觸；改性瀝青對(duì)聚苯乙烯有害，應(yīng)采用隔離層；聚氯乙烯防水卷材與聚苯板匹配性比較好。

5 防水基層

具有足夠的強(qiáng)度和剛度的結(jié)構(gòu)基層，可以減少結(jié)構(gòu)變形對(duì)防水層的影響，設(shè)計(jì)師應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中提出，當(dāng)防水層在隨搗隨抹的結(jié)構(gòu)混凝土施工時(shí)，表面質(zhì)量應(yīng)與水泥砂漿的找平層相同。防水基層包括屋面結(jié)構(gòu)板、找平層等，是承載以后結(jié)構(gòu)所有自重及防水層、活荷載的，具有一定厚度，足夠強(qiáng)度的干凈的構(gòu)造層。對(duì)于卷材、涂膜的基層應(yīng)設(shè)置找平層，其厚度和技術(shù)應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1 找平層厚度和技術(shù)要求

對(duì)于屋面找平層，應(yīng)根據(jù)找平層厚度、技術(shù)要求和找平層種類來(lái)選擇，找平層應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和表面硬度，表面應(yīng)無(wú)起皮、凸塊、起砂等缺陷，基層的平整度，找平層允許的偏差為5mm，找坡層允許的偏差為7mm；其卷材防水層的找平層，陰陽(yáng)角因做成圓弧狀，圓弧的半徑根據(jù)卷材的品種來(lái)確定，找平層半徑應(yīng)符合規(guī)范要求。

5.1 找坡層

一般屋面找坡分為建筑找坡和結(jié)構(gòu)找坡，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)跟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師商量，優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)找坡，結(jié)構(gòu)找坡坡度宜為3%；建筑找坡又稱為材料找坡，宜采用吸水率低、質(zhì)量輕和有一定強(qiáng)度的材料，建筑找坡宜為2%；天溝、檐溝縱向坡度不宜小于1%，溝底水落口距離分水脊線不得超過(guò)20m，即溝底落差不得超過(guò)200mm；當(dāng)坡度小于規(guī)范規(guī)定時(shí)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)有平整度的施工控制要求。

5.2 保溫隔熱層

為使屋面結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)滿足本地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，保溫隔熱層的厚度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算確定。屋面總熱阻應(yīng)為各層材料熱阻及內(nèi)外表面換熱阻的總和，其中最重要的是絕熱材料的熱阻，保溫層應(yīng)根據(jù)屋面所需傳熱系數(shù)和熱阻選擇輕質(zhì)高效的保溫材料，其保溫層和保溫材料應(yīng)符合表2的有關(guān)規(guī)定。

表2 保溫層及其保溫材料

板狀材料的保溫層由絕熱材料制品在現(xiàn)場(chǎng)安裝完成，其性能優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)制作，吸水率高的絕熱制品為減小材料的吸水率會(huì)有憎水率，且宜虛鋪單擺，在較不平整的基層上可座漿鋪砌；

纖維材料的保溫層具有很好的防火性，但有較強(qiáng)的吸水率，通常指的是玻璃巖棉制品、礦渣棉制品，其導(dǎo)熱系數(shù)小、質(zhì)量較輕、耐腐蝕、化學(xué)性能好、不易燃燒和防蛀等特點(diǎn)，一般可做成板狀或氈狀，具有較好的絕熱性能和不燃性。

泡沫混凝土是將發(fā)泡劑水溶液等做成泡沫，將泡沫加入集料、水泥、外加劑、摻合料和水等組成的料漿中，經(jīng)過(guò)混合攪拌、澆筑成型、自然養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的輕質(zhì)多孔絕緣材料，其泡沫玻璃制品的密度一般為300kg/m3～500kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0.30MPa～0.50MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.095W/（m·k）～0.100W/（m·k），且泡沫混凝土的原材料廣泛、生產(chǎn)起來(lái)比較方便、價(jià)格相對(duì)于來(lái)說(shuō)比較便宜，可以用現(xiàn)場(chǎng)澆筑或砌筑的方法，缺點(diǎn)就是荷載比較大，絕熱效果比較差。

當(dāng)保溫隔熱層的含水率或封閉式保溫隔熱層不能達(dá)到當(dāng)?shù)刈匀伙L(fēng)干下的平衡的含水率時(shí)，需設(shè)置排氣構(gòu)造，其設(shè)置方法可以采用找平層的分格縫兼做排氣道，寬度宜增大為40mm，也可以在保溫層中埋設(shè)不銹鋼管或打孔的PVC作為排氣通道；排氣道應(yīng)縱橫貫通，間距不宜大于6m，也可以在保溫隔熱層下鋪設(shè)帶支點(diǎn)的塑料板形成排氣層，并與大氣相通的排氣孔連通，排氣孔應(yīng)設(shè)在檐口下或縱橫排氣道的交叉處。

在夏熱冬暖地區(qū)，為使屋面有良好的通風(fēng)，在屋頂上可設(shè)架空隔熱，屋頂上的架空層應(yīng)有一定的架空高度，高度一般為180mm～300mm，架空板周圍最好沒(méi)有女兒墻和山墻，如有女兒墻和山墻，則需在架空板和女兒墻之間應(yīng)有250mm以上的空隙，其出風(fēng)口宜設(shè)置在負(fù)壓處，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)開(kāi)向當(dāng)?shù)匮谉峒竟?jié)的最大頻率風(fēng)向的正壓區(qū)。雨量充沛的地區(qū)有時(shí)候會(huì)采用蓄水隔熱構(gòu)造，可以利用水分蒸發(fā)帶走的一部分熱量來(lái)減少屋面吸收的熱能，起到隔熱的作用，但一般這種蓄熱屋面很少用，因?yàn)樵诤涞貐^(qū)和地震頻發(fā)地區(qū)，會(huì)造成蓄水池開(kāi)裂造成滲漏。

平屋面的防水層有卷材防水層、涂膜防水層、復(fù)合防水層三種，卷材防水層主要有合成高分子卷材和高聚物改性瀝青防水卷材；涂膜防水層主要組成材料為改性瀝青防水涂料和合成高分子防水涂料；復(fù)合防水層是兩種相互不采用有害物理和化學(xué)性能的材料，彼此相容的卷材和涂料組成的防水層，目前較為成熟的復(fù)合防水材料包括聚合物水泥砂漿防水涂料復(fù)合合成高分子卷材等。不管何種材料都應(yīng)符合《屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50345—2012）和《推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)公告》。

6 保護(hù)層及水落口設(shè)置

為解決屋面熱老化問(wèn)題，防止紫外線暴曬及日光暴曬，為人們停工更多地活動(dòng)場(chǎng)地，故屋面設(shè)置保護(hù)層，屋面保護(hù)層應(yīng)采用細(xì)石混凝土或塊狀材料，但不宜在大跨度結(jié)構(gòu)建筑上使用。另屋面應(yīng)根據(jù)匯水面積、當(dāng)?shù)氐慕涤隁v時(shí)及水落口不同的管徑，來(lái)計(jì)算出需要水落口的數(shù)量，根據(jù)屋面檐口、天溝的位置及屋面形狀布置水落口及水落管。水落口數(shù)量可通過(guò)屋面匯水面積計(jì)算確定，水落口最大匯水面積的數(shù)據(jù)，是根據(jù)測(cè)試統(tǒng)計(jì)和計(jì)算所得，并參考日本有關(guān)資料對(duì)小時(shí)降雨量、匯水面積與管徑的關(guān)系列出的。

在劃分屋面排水區(qū)域時(shí)，應(yīng)注意排水應(yīng)通暢；高屋面雨水排至低屋面時(shí)，應(yīng)在雨水管下方屋面嵌設(shè)一塊C20細(xì)石混凝土滴水板（400×400×40）或成品水簸箕保護(hù)，四周找平純水泥漿擦縫。在嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)采用內(nèi)排水，寒冷地區(qū)宜采用內(nèi)排水，在濕陷黃土地區(qū)域宜采用有組織排水，并將雪水直接排至排水管網(wǎng)，其排水的檐溝、天溝不應(yīng)流經(jīng)防火墻和變形縫處。檐溝、天溝構(gòu)造如下。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑設(shè)計(jì)中，屋面形式及防水構(gòu)造在實(shí)際工程中起著極其重要的作用，如果屋面形式選擇不對(duì)，會(huì)對(duì)建筑造型產(chǎn)生影響，如果屋面防水選擇不當(dāng)，會(huì)給業(yè)主和施工單位前期和后期帶來(lái)很多不必要的麻煩。因此，設(shè)計(jì)師在滿足規(guī)范的條件下，盡可能地為業(yè)主選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的防水材料，避免設(shè)計(jì)帶來(lái)的失誤和遺憾，多為業(yè)主考慮在施工中和施工后可能出現(xiàn)的問(wèn)題，以避免由于考慮不周而帶來(lái)的不良影響。