保温和隔热

11　屋　顶

本章导读:

●基本要求　了解屋顶的类型和设计要求;熟悉屋面防水的等级和设防要求;掌握屋面排水的找坡方式和排水方式;熟悉屋面排水组织设计的主要内容;掌握卷材防水的材料选择、构造层次和细部做法;掌握刚性防水的构造层次和细部做法;了解涂膜防水的构造层次;掌握屋面保温的构造层次和做法;了解屋面隔热的常用种类。

●重点　屋面排水组织设计,卷材防水层次和构造做法,刚性防水层次和构造做法,屋面保温构造层次和做法。

●难点　排水组织设计的步骤,卷材和刚性防水的异同,屋面保温构造原理和层次。

11.1　类型和设计要求

屋顶是房屋顶部的围护结构,应满足相应的功能要求,提供宜人的内部环境;同时,屋顶也是房屋顶部的承重结构,与材料、结构、施工等关系密切;最后,屋顶还是建筑形体的重要组成部分,对建筑造型有很大影响。因此,屋顶设计需满足结构、功能和美观的要求。

11.1.1　屋顶的类型

按使用的材料,屋顶分为钢筋混凝土屋顶、瓦屋顶、金属屋顶、玻璃屋顶等;按屋顶的外形,分为平屋顶、坡屋顶、其他形式屋顶。

1)平屋顶

平屋顶结构简单、施工方便、节约材料,屋面可供多种利用,如设露台屋顶花园、屋顶游泳池等(图11.1)。平屋顶也有排水坡度,其排水坡度小于5%,最常用的排水坡度为2%～3%。

图11.1　平屋顶实例

2)坡屋顶

坡屋顶是指屋面坡度较陡的屋顶,其坡度一般在10%以上。坡屋顶在我国有着悠久的历史,运用广泛,即使是现代建筑,在考虑到景观环境或建筑风貌的要求时也常采用坡屋顶。

坡屋顶的常见形式有:单坡、双坡屋顶,硬山及悬山屋顶,四坡歇山及庑殿屋顶,圆形或多角形攒尖屋顶等(图11.2)。

图11.2　坡屋顶的类型

3)其他形式屋顶

随着建筑科学技术的发展,出现了许多新型结构的屋顶,如拱屋顶、折板屋顶、薄壳屋顶、悬索屋顶、网架屋顶等(图11.3)。这些屋顶的结构形式独特,使得建筑物的造型更加丰富多彩。

11.1.2　屋顶的设计要求

屋顶设计应考虑其功能、结构、建筑艺术等方面的设计要求。

1)防水要求

作为外围护结构,屋顶应能抵御自然界各种环境因素对建筑物的不利影响。其中,防止雨水渗漏是屋顶的基本功能要求,也是屋顶设计的核心。

我国现行的《屋面工程技术规程》根据建筑物的性质、重要程度、使用功能要求及防水耐久年限等,将屋面防水划分为4个等级,各等级均有不同的设防要求(表11.1)。

图11.3　其他形式的屋顶实例

表11.1　屋面防水等级和设防要求

2)保温隔热要求

屋顶还应能抵御气温变化的影响。我国地域辽阔,南北气候相差悬殊,通过采取适当的保温隔热措施,使屋顶具有良好的热工性能,以便给顶层房间提供更舒适的室内环境,节约建筑能耗。

3)结构要求

屋顶要承受风、雨、雪等的荷载及其自身的重量。如果是上人屋顶,则还要承受人和设备等的荷载,所以屋顶也是房屋的承重结构,应有足够的强度和刚度,以保证房屋的结构安全;同时,屋顶还需要防止过大的结构变形引起防水层开裂、漏水。

4)建筑艺术要求

屋顶是建筑外部形体的重要组成部分,屋顶的形式对建筑的造型极具影响。中国传统建筑的重要特征之一就是其变化多样的屋顶外形和装修精美的屋顶细部,现代建筑也应注重屋顶形式及其细部的设计,以满足人们对建筑艺术方面的需求。

5)其他方面要求

除了上述方面的要求外,日新月异的建筑技术发展对屋顶提出了更多要求。如利用屋顶或露台进行园林绿化设计,安装太阳能集热器;又如现代超高层建筑在屋顶上设置直升飞机停机坪等设施来满足和提高建筑的消防扑救和安全疏散能力;再如某些大面积玻璃幕墙的建筑需要在屋顶设置擦窗机设备及轨道等。

因此,在屋顶设计时应充分考虑各方面的要求,协调好与屋顶基本要求之间的关系,从而设计出更合理的屋顶形式,最大限度地发挥其综合效益。

11.2　排水设计

为了迅速排除屋面雨水,需要进行周密的排水设计,其内容包括:选择屋顶排水坡度,确定排水方式、进行屋顶排水组织设计。

11.2.1　排水坡度

1)屋顶排水坡度的表示方法

常用的坡度表示方法有角度法、斜率法和百分比法(图11.4)。坡屋顶多采用角度法、斜率法,平屋顶多采用百分比法。

图11.4　排水坡度的表示方法

2)影响屋顶排水坡度大小的因素

(1)屋面防水材料尺寸的影响

防水材料如尺寸较小,接缝必然就较多,容易产生渗漏,因而屋面应有较大的排水坡度。传统坡屋顶的防水材料多为瓦材(如小青瓦、琉璃瓦等),其覆盖面积较小,故屋面坡度较陡。平屋顶的防水材料多为各种卷材、涂膜或现浇混凝土等,覆盖面积大,故其排水坡度通常较小。

(2)年降雨量大小的影响

降雨量大的地区,屋面渗漏的可能性较大,屋顶的排水坡度应适当加大。反之,则可小一些。

(3)其他因素的影响

其他一些因素也可能影响屋顶坡度的大小,如屋面排水的路线较长时,屋顶有上人活动要求时,蓄水屋顶等,屋顶的坡度则应适当减小;而对于降雪量较大的地区,屋顶的坡度宜适当加大。

3)屋顶排水坡度的形成方法

屋顶排水坡度的形成主要有材料找坡和结构找坡两种做法(图11.5)。

图11.5　屋顶排水坡度的形成

(1)材料找坡

材料找坡是指屋顶坡度由垫坡材料形成,一般用于坡向长度较小的屋面。宜选用轻质材料或保温材料找坡,如水泥炉渣、石灰炉渣等。

(2)结构找坡

结构找坡是屋顶结构自身应带有排水坡度,例如在上表面倾斜的屋架或屋面梁上安放屋面板,屋顶表面则呈倾斜坡面,或在顶面倾斜的山墙上搁置屋面板形成找坡。

材料找坡的屋面室内天棚面平整,但增加了屋面荷载;结构找坡无需在屋面上另设找坡层,构造简单,不增加荷载,但室内天棚面倾斜。这两种方法在工程实践中均有广泛的运用。

11.2.2　屋顶排水方式

屋顶排水方式分为有组织排水和无组织排水两大类。

1)无组织排水

无组织排水是指屋面雨水直接从檐口滴落至地面的一种排水方式,因为不用天沟、雨水管等导流雨水,故又称自由落水。

无组织排水具有构造简单、造价低廉的优点,但其外墙脚常容易被飞溅的雨水溅湿和侵蚀,故这种方法多用于3层及3层以下或檐高不大于10m的中、小型建筑物或少雨地区建筑,标准较高的低层建筑或临街建筑都不宜采用。

2)有组织排水

有组织排水是指雨水经由天沟、雨水管等排水装置被引导至地面或地下管沟的一种排水方式。其优缺点与无组织排水正好相反,由于优点较多,在建筑工程中得到广泛应用。

有组织排水根据雨水管与建筑外墙的位置关系,分为外排水和内排水两大排水类型。外排水的雨水管不影响室内空间的使用和美观,使用广泛,因可避免雨水管渗漏造成的沉陷,尤其适用于湿陷性黄土地区;而对于高层建筑和严寒地区的建筑则宜采用内排水,便于雨水管的维修和冬季防冻。

3)有组织排水的方案

在工程实践中,由于具体条件的不同,有多种有组织排水方案,常用的有檐沟外排水、女儿墙外排水及天沟内排水等方案,如图11.6所示。

(1)挑檐沟外排水

屋面雨水汇集到悬挑在墙外的檐沟内,再由雨水管排下,如图11.6(a)所示。当建筑物出现高低屋面时,可先将高处屋面的雨水排至低处屋面,然后从低处屋面的挑檐沟引入地下。

(2)女儿墙外排水

由于建筑造型所需不希望出现挑檐时,通常将外墙升起封住屋面,高于屋面的这部分外墙称为女儿墙。此方案的特点是屋面雨水需穿过女儿墙流入室外的雨水管,如图11.6(d)所示。

(3)女儿墙挑檐沟外排水

图11.6(c)为女儿墙挑檐沟外排水,其特点是在屋檐部位既有女儿墙,又有挑檐沟。蓄水屋面常采用这种形式,利用女儿墙作为蓄水仓壁,利用挑檐沟汇集从蓄水池中溢出的多余雨水。

(4)暗管外排水

明装雨水管对建筑立面的美观有所影响,故在一些重要的公共建筑中,常采用暗装雨水管的方式,将雨水管隐藏在假柱或空心墙中,如图11.6(e)所示。假柱可处理成建筑立面上的竖向线条。

(5)天沟内排水

对于某些规模巨大的公共建筑和单层厂房,常采用多跨屋顶,无法完全依靠外排水排除屋面雨水,自然要采用天沟内排水方案,如图11.6(b)所示。

图11.6　有组织排水方案

11.2.3　屋顶排水组织设计

排水组织设计就是把屋面划分成若干个排水区,将各区的雨水分别引向各雨水管,使排水线路短捷,雨水管负荷均匀,排水顺畅。因此,屋面需有适当的排水坡度,设置必要的天沟、雨水管和雨水口,并合理地确定这些排水装置的规格、数量和位置,最后将它们标绘在屋顶平面图上,这一系列的工作就是屋顶排水组织设计。进行屋顶排水组织设计时,应当遵循以下几个步骤:

(1)确定排水坡面的数目

屋面水流路线不宜过长,因此屋面进深较小时可采用单坡排水;如屋面进深较大(如大于12m时),宜采用双坡排水,甚至四坡排水。坡屋顶则应结合造型要求选择单坡、双坡或四坡排水。

(2)划分排水分区

划分排水区的目的是便于均匀地布置雨水管。雨水口的负荷通常按一个雨水口负担150～200m2屋面集水面积的雨水量估算。当屋面有高差时,如高处屋面的集水面积小于100m2,则可将高处屋面的雨水直接排在低屋面上,但出水口处应采取防护措施,反之则需自成排水系统。

(3)确定排水沟断面大小及纵坡的坡度值

排水沟的功能是汇集和迅速排除屋面雨水,故其断面大小应恰当,且沟底在沿长度方向上需设纵向排水坡。纵坡的坡度一般为1%,通常用石灰炉渣等轻质材料垫置起坡。

排水沟的净断面尺寸应根据降雨量和汇水面积的大小来确定。通常排水沟的净宽不小于200mm,分水线处最小深度大于120mm,沟底的水落差不超过200mm,如图11.7(a)所示。

图11.7　有组织排水设计

(4)雨水管的规格及间距

雨水管根据材料可分为铸铁、塑料、镀锌铁皮和陶土等类型,其管径有50,75,100,125, 150mm等多种规格。一般屋顶雨水管常采用管径100mm的雨水管,对于面积小于25m2的露台和阳台可选用管径50mm的雨水管。

雨水管的数量与雨水口相等,雨水管的最大间距通常不宜超过24m。

综合考虑上述几个步骤,即可较为顺利地绘制屋顶平面图。如图11.7(b)所示,该屋顶采用双坡排水、檐沟外排水方案。

11.3　卷材防水

卷材防水屋面是利用防水卷材与粘结剂结合,形成连续致密的构造层来防水的一种屋顶。按卷材的类型分为沥青类卷材防水屋面、高聚物改性沥青类卷材防水屋面和高分子类卷材防水屋面。卷材防水屋面由于其防水层具有一定的延伸性和适应变形的能力,故又被称为柔性防水屋面。

卷材防水屋面较能适应温度、振动、不均匀沉陷等因素的变化作用,整体性好,不易渗漏。卷材防水屋面适用防水等级为Ⅰ～Ⅳ级的屋面防水。

11.3.1　卷材防水屋面的材料

1)卷材

(1)沥青类防水卷材

沥青类防水卷材俗称油毡,是用原纸、纤维织物、纤维毡等胎料浸涂沥青后制成的可卷曲片状材料。由于沥青油毡容易产生高温流淌、低温开裂等问题,在实际工程中已很少采用。

(2)高聚物改性沥青类防水卷材

高聚物改性沥青类防水卷材是以高分子聚合物改性沥青为涂盖层,纤维织物或纤维毡为胎体,粉状、粒状、片状或薄膜材料为复面材料制成的可卷曲片状防水材料,如SBS改性沥青油毡、再生胶改性沥青聚酯油毡、铝箔塑胶聚酯油毡、丁苯橡胶改性沥青油毡等。

高聚物改性沥青类防水卷材对传统沥青类防水卷材进行了改进,改变了其高温流淌、低温开裂的问题,是目前应用最为广泛的防水卷材。

(3)合成高分子防水卷材

凡以各种合成橡胶、合成树脂或二者的混合物为主要原料,加入适量化学助剂和填充料加工制成的弹性或弹塑性卷材,均称为高分子防水卷材。常见的有三元乙丙橡胶防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、氯丁橡胶防水卷材、聚乙烯橡胶防水卷材等。

高分子防水卷材具有质量轻、适用温度范围宽(-20～80℃)、耐候性好、抗拉强度高(3～18.2MPa)、延伸率大等优点,价格相对较高,但近年来已越来越多地用于各种防水工程中。

2)卷材粘合剂

用于沥青卷材的粘合剂主要是冷底子油、沥青胶等。用于高聚物改性沥青防水卷材和高分子防水卷材的粘合剂主要为各种专用溶剂型胶粘剂。如适用于改性沥青类卷材的氯丁胶粘结剂、SBS改性沥青粘结剂等;三元乙丙橡胶卷材所用的聚氨酯底胶基层处理剂、氯丁橡胶粘合剂等。

11.3.2　卷材防水屋面构造组成

卷材防水屋面具有多层次构造的特点,其构造组成分为基本层次和辅助层次两类。

(1)基本构造层次

卷材防水屋面的基本构造层次按其作用分别为:结构层、找平层、结合层、防水层、保护层,如图11.8所示。

①结构层:多为刚度好、变形小的各类钢筋混凝土屋面板。

②找平层:卷材防水层要求铺贴在坚固而平整的基层上,以防止卷材凹陷或断裂,因而应在铺设卷材以前先做找平层。找平层的厚度取决于基层的平整度,一般采用20mm厚的1∶3水泥砂浆或1∶8沥青砂浆。为防止找平层变形开裂而波及卷材防水层,宜在找平层中留设分格缝。分格缝的宽度一般为5～20mm,纵横间距不大于6m,屋面板为预制装配式时,分格缝应设在预制板的端缝处。分格缝上面应覆盖一层200～300mm宽的附加卷材,用粘结剂单边粘贴(图11.9)。

③结合层:结合层的作用是在卷材与基层间形成一层胶质薄膜,使卷材与基层胶结牢固。改性沥青卷材和高分子卷材的结合层均为专用配套产品。

图11.8　卷材防水屋面的基本构造层次

图11.9　卷材防水屋面分格缝构造

④防水层:改性沥青防水卷材的铺贴方法有冷粘法及热熔法两种。冷粘法是用胶粘剂将卷材粘贴在找平层上;热熔法施工是用加热器将卷材均匀加热至表面光亮发黑,然后立即滚铺卷材,并辊压牢实。

高分子卷材防水层的构造做法是先在找平层上涂刮基层处理剂,要求薄而均匀,待干燥不粘手后即可铺贴卷材,并辊压牢实。

卷材的厚度选择与材料类型、防水等级和设防道数有关,参见表11.2。

表11.2　卷材厚度选择表

卷材一般应由屋面低处向高处铺贴,并考虑水流和主导风向的影响。当屋面坡度小于3% 时,卷材宜平行屋脊铺贴;坡度大于3%时,卷材可平行或垂直屋脊铺贴。多层卷材设防时,上下层之间不能垂直铺贴。卷材间搭接长度通常不小于80mm。

⑤保护层:可使卷材不因光照和气候等的作用迅速老化,防止卷材受到暴雨的冲刷。保护层的构造做法视屋面的利用情况而定。

不上人时,沥青类卷材防水屋面可撒小石子作为保护层,或卷材自带石粒;高分子卷材防水屋面等通常是在卷材面上涂刷浅色保护剂,如氯丁银粉胶等,如图11.10所示。

上人屋面的保护层又是楼面面层,要求平整耐磨,可采用整体地面或块材地面等做法,两种做法均应设分格缝。图11.11为上人屋面保护层的做法。

(2)辅助层次

辅助构造层是为了满足房屋的使用要求,或提高屋面的性能而补充设置的构造层,如保温层、隔热层、隔蒸汽层、找坡层等。

其中,找坡层是材料找坡屋面为形成所需排水坡度而设;保温层是为防止冬季建筑室内过冷或夏季建筑室内过热而设;隔蒸汽层则是为防止潮气侵入屋面保温层,使其保温功能失效而设等。

图11.10　不上人卷材防水屋面保护层做法

图11.11　上人卷材防水屋面保护层做法

11.3.3　卷材防水屋面细部构造

卷材防水层是一个封闭的整体,但屋顶上不可避免要开设孔洞,且有管道等构件突出屋面,这些都会破坏卷材屋面的整体性,形成防水的薄弱环节而造成渗漏,因此,必须对这些细部进行加强防水处理。这些细部主要包括屋面上的泛水、天沟、雨水口、檐口、变形缝等部位。

1)泛水构造

泛水是指屋面与所有垂直面相交处所设的防水构造。如突出于屋面之上的女儿墙、烟囱、楼梯间、变形缝、检修孔、立管等壁面与屋面的交接处,均应将屋面防水层延伸到这些垂直面上,形成立铺的防水层。其做法及构造要点如下:

①将屋面的卷材防水层继续铺至垂直面上,形成卷材泛水,其上再加铺一层附加卷材,泛水高度不得小于250mm。

②屋面与垂直面交接处,将卷材下的砂浆找平层按卷材类型抹成半径为20～150mm的圆弧形,上刷卷材粘结剂,使卷材铺贴牢实,以免卷材架空或折断。

③做好泛水上口的卷材收头固定,防止卷材在垂直墙面上下滑。一般做法是:在垂直墙中凿出通长凹槽,将卷材的收头压入槽内,用防水压条钉压后再用密封材料嵌填封严,外抹水泥砂浆保护。凹槽上部的墙体则用防水砂浆抹面,如图11.12所示。

图11.12　卷材防水屋面泛水构造(单位:mm)

图11.13　无组织排水挑檐口防水构造

2)挑檐口构造

挑檐口分为无组织排水和有组织排水两种做法。其防水构造要点是做好卷材的收头,使屋顶的四周卷材封闭,避免雨水渗入。无组织排水檐沟的收头处通常用油膏嵌实,不可用砂浆等硬性材料。同时,应做好檐口的滴水,使雨水迅速垂直下落,如图11.13所示。

有组织排水的挑檐口常常将檐沟布置在出挑部位,现浇钢筋混凝土檐沟板可与圈梁连成整体,如图11.14所示。

图11.14　有组织排水挑檐口防水构造

3)雨水口构造

雨水口是用来将屋面雨水排至雨水管而在檐口处或檐沟内开设的洞口。构造上要求排水通畅,不易堵塞和渗漏。雨水口通常为定型产品,分为直管式和弯管式两类。直管式适用于中间天沟、挑檐沟和女儿墙内排水天沟;弯管式适用于女儿墙外排水天沟。

(1)直管式雨水口

直管式雨水口有多种型号,根据降雨量和汇水面积加以选择。如图11.15所示,常用的65型铸铁雨水口主要由套管、环形筒、顶盖底座和顶盖几部分组成。套管呈漏斗形,安装在天沟底板或屋面板上,各层卷材(包括附加卷材)均粘贴在套管内壁上,表面涂防水油膏,再用环形筒嵌入套管,将卷材压紧,嵌入的深度至少为100mm。顶盖底座有放射状格片,用以加速水流和遮挡杂物。

(2)弯管式雨水口

弯管式雨水口呈90°弯曲状,由弯曲套管和铁篦两部分组成。弯曲套管置于女儿墙预留孔洞中,屋面防水层及泛水的卷材应铺贴到套管内壁四周,铺入深度不少于100mm,套管口用铸铁篦遮盖,以防污物堵塞水口。构造做法如图11.16所示。

金属雨水口虽然管壁较厚,强度较高,但易锈不美观。而硬质聚氯乙烯塑料(PVC)管具有质轻、不锈、色彩多样等优点,近年来越来越多地得到运用。

4)屋面变形缝构造

屋面变形缝的构造处理原则是既不能影响屋面的变形,又要防止雨水经由变形缝处渗入室内。屋面变形缝按建筑设计可设于同层等高屋面上,也可设在高低屋面的交接处。

等高屋面变形缝是在变形缝两边的屋面板上砌筑或浇筑矮墙,挡住屋面雨水。矮墙的高度不小于250mm。屋面卷材防水层与矮墙面的连接处理类同于泛水构造。矮墙顶部可用镀锌铁皮盖缝,也可铺一层卷材后用混凝土盖板压顶,如图11.17所示。

图11.15　直管式雨水口构造

图11.16　弯管式雨水口构造

高低屋面变形缝则是在低侧屋面板上砌筑或浇筑矮墙。当变形缝宽度较小时,可用镀锌铁皮盖缝并固定在高侧墙上,做法同泛水构造;也可以从高侧墙上悬挑钢筋混凝土板盖缝,如图11.18所示。

图11.17　等高屋面变形缝构造

5)屋面检修孔、屋面出入口构造

不上人屋面须设屋面检修孔。检修孔四周的孔壁可用砖立砌或现浇,高度不小于250mm,

图11.18　高低屋面变形缝构造

壁外侧的防水层应做成泛水并将卷材用镀锌铁皮盖缝钉压牢固,如图11.19所示。

出屋面楼梯间一般需设屋顶出入口,如不能保证顶部楼梯间的室内地坪高出室外,就需要在出入口设挡水的门坎。屋面出入口处的构造类同于泛水构造,如图11.20所示。

图11.19　屋面检修口构造　

图11.20　屋面出入口构造

11.4　刚性防水

刚性防水屋面是指用细石混凝土作防水层的屋面,因混凝土属于脆性材料,故称为刚性防水屋面。刚性防水屋面的主要优点是构造简单、施工方便、造价较低;缺点是易开裂,对气温变化、振动和屋面基层变形的适应性较差。所以,刚性防水多用于日温差较小的地区,防水等级为Ⅲ级、Ⅳ级的屋面防水,也可用作防水等级为Ⅰ、Ⅱ级的屋面多道设防中的一道防水层。

11.4.1　刚性防水屋面构造组成

刚性防水屋面的基本构造层次一般包括有:结构层、找平层、隔离层、防水层等。刚性防水屋面应尽量采用结构找坡,如图11.21所示。

(1)结构层

屋面结构层一般采用预制或现浇的钢筋混凝土屋面板,结构层应有足够的刚度,以免结构变形过大而引起防水层开裂。

(2)找平层

当结构层为预制钢筋混凝土板时,其上应用1∶3水泥砂浆作找平层,厚度为20mm。若屋面板为整体现浇混凝土结构时则可不设找平层。

图11.21　刚性防水屋面的构造层次

(3)隔离层

隔离层位于防水层与结构层之间,其作用是减少结构变形对防水层的不利影响。结构层在荷载作用下产生挠曲变形,在温度变化作用下产生胀缩变形。当产生上述变形时结构层容易将防水层拉裂。因此,应在结构层与防水层间设置隔离层使二者脱开。隔离层可采用铺纸筋灰、低标号砂浆,或薄砂层上干铺一层油毡等做法。

(4)防水层

防水层通常采用不低于C20、厚度不小于40mm的细石混凝土整体现浇而成,并应配置直径为4～6mm、间距为100～200mm的双向钢筋网片,钢筋网片在分格缝处应断开。

11.4.2　刚性防水屋面的细部构造

与卷材防水屋面一样,刚性防水屋面也需处理好泛水、天沟、檐口、雨水口等细部构造,另外还应做好防水层的分格缝构造。

1)分格缝构造

分格缝是设置在刚性防水层中的变形缝,其作用主要有两个方面:a.减小单块混凝土防水层的面积,从而减少其伸缩变形,有效防止和限制裂缝的产生;b.在荷载作用下屋面板会产生挠曲变形,支承端翘起,在这些部位预留分格缝就可有效避免防水层开裂。

因此,分格缝应设置在装配式结构屋面板的支承端(图11.22)、屋面转折处、刚性防水层与立墙和屋面突出物的交接处,并应与板缝对齐。在现浇楼板上,分格缝的纵横间距不宜大于6m。

分格缝的构造可参见图11.23。设计时还应注

图11.22　刚性防水屋面分格缝的位置

意:a.防水层内的钢筋在分格缝处应断开;b.分格缝内应用密封材料嵌填,缝口用油膏等嵌填; c.缝口表面用防水卷材铺贴盖缝,卷材的宽度为200～300mm;d.在分格缝处也可将防水层做成翻边泛水,用盖瓦单边座灰固定覆盖。

2)泛水构造

刚性防水屋面的泛水构造与卷材屋面相同的地方是:都铺贴了附加卷材;泛水高度不小于250 mm;泛水嵌入立墙上的凹槽内并用压条及水泥钉固定。不同的地方是:刚性防水层与屋面突出物(女儿墙、烟囱等)间须留分格缝。下面以女儿墙泛水、变形缝泛水构造为例说明其构造做法。

(1)女儿墙泛水

女儿墙与刚性防水层间留分格缝,缝宽30mm,使混凝土防水层在收缩和温度变形时不破坏女儿墙。分格缝内用油膏嵌缝,缝外用附加卷材铺贴至泛水所需高度并做好压缝收头处理,以免雨水渗进缝内,如图11.24(a)所示。

图11.23　刚性防水屋面分格缝构造

(2)变形缝泛水

变形缝分为高低屋面和水平屋面变形缝两种情况。图11.24(b)为高低屋面变形缝构造; 图11.24(c)为水平屋面变形缝做法,既可采用伸缩的镀锌铁皮作盖缝板,也可采用混凝土预制板盖缝。其垂直矮墙与屋面交接处均为泛水构造。

图11.24　刚性防水屋面的泛水构造

3)檐口构造

刚性防水屋面常用的檐口形式有自由落水檐口、挑檐沟外排水檐口、女儿墙外排水檐口等。

(1)自由落水檐口

从现浇屋面梁、板或顶圈梁中直接出挑板形成挑檐(图11.25)。在挑檐板与屋面板上做找平层和隔离层后浇筑混凝土防水层,檐口处注意做好滴水。

(2)挑檐沟外排水檐口

挑檐口采用有组织排水方式时,常将檐部做成排水檐沟板的形式。檐沟板的断面为槽形并与屋面圈梁连成整体(图11.26)。沟内设纵向排水坡,防水层挑入沟内并做滴水,防止爬水。

图11.25　自由落水檐口构造

图11.26　挑檐沟外排水檐口构造

(3)女儿墙外排水檐口

在跨度不大的平屋顶中,当采用女儿墙外排水时,常利用倾斜的屋面板与女儿墙间的夹角做成三角形断面天沟(图11.27),其泛水做法与前述做法相同。天沟内也需设纵向排水坡。

图11.27　女儿墙外排水檐口构造

4)雨水口构造

与卷材防水相似,刚性防水屋面雨水口常见的做法有直管式和弯管式两种。

(1)直管式雨水口

直管式雨水口多用于天沟和檐沟,构造如图11.28所示。安装时为防止雨水从水落口套管与檐沟底板间的接缝处渗漏,应在水落口的四周加铺宽度约200mm的附加卷材,卷材应铺入套管内壁中,并用油膏嵌填密实。

(2)弯管式雨水口

弯管式雨水口多用于女儿墙外排水,用铸铁或塑料做弯头,如图11.29所示。

图11.28　直管式雨水口构造

图11.29　弯管式雨水口构造

11.5　涂膜防水

涂膜防水屋面是将防水材料刷在屋面基层上,利用涂料干燥或固化后形成的不透水性来达到防水的目的。涂膜防水屋面具有粘结力强、耐腐蚀老化、弹性好、施工方便等诸多优点,广泛用于建筑各部位的防水工程中。涂膜防水主要适用于防水等级为Ⅲ、Ⅳ级的屋面防水,也可用作Ⅰ、Ⅱ级屋面多道防水设防中的一道防水。

11.5.1　材料

涂膜防水屋面的材料主要包括各种涂料和胎体增强材料两大类。

(1)涂料

防水涂料的种类很多,按其溶剂或稀释剂的类型可分为溶剂型、水溶型、乳液型等;按施工时涂料液化方法可分为热熔型、常温型等;按成膜的方式则有反应固化型、挥发固化型等。

(2)胎体增强材料

防水涂料需要与胎体增强材料配合,以增强涂层的贴附覆盖能力和抗变形能力。使用较多的胎体增强材料为0.1mm×6mm×4mm或0.1mm×7mm×7mm的中性玻纤网格布或中碱玻璃布、聚酯无纺布等。

11.5.2　涂膜防水屋面的构造及做法

1)氯丁胶乳沥青防水涂料屋面

氯丁胶沥青防水涂料以氯丁胶乳和石油沥青为主要原料,选用阳离子乳化剂和其他助剂,经软化和乳化而成,是一种水乳型涂料。其构造做法参见图11.30,具体做法为:

①找平层:先在屋面板上用1∶2.5～1∶3的水泥砂浆做15～20mm厚的找平层并设分格缝,分格缝宽20mm,其间距不大于6 m,缝内嵌填密封材料。找平层应平整、坚实、洁净、干燥,方可作为涂料施工的基层。

②底涂层:然后将稀释涂料(防水涂料: 0.5～1.0的离子水溶液6∶4或7∶3)均匀涂布于找平层上作为底涂,干后再刷2～3mm厚涂料。

③中涂层:中涂层为加胎体增强材料的涂层,要铺贴玻纤网格布,有干铺和湿铺两种施工方法。

图11.30　氯丁胶乳沥青防水涂料屋面构造及层次

④面层:面层根据需要可做细砂保护层或涂覆着色层。细砂保护层是在未干的中涂层上抛撒20厚浅色细砂并辊压,使砂牢固地粘结于涂层上;着色层可使用防水涂料或耐老化的高分子乳液作粘合剂,加上各种矿物颜料配制的成品着色剂,涂布于中涂层表面。

2)焦油聚氨酯防水涂料屋面

焦油聚氨酯防水涂料又名851涂膜防水胶,是以异氰酸酯为主剂和以煤焦油为填料的固化剂构成的双组分高分子涂膜防水材料,其甲、乙两液混合后经化学反应能在常温下形成一种耐久的橡胶弱性体,从而起到防水的作用。

(3)塑料油膏防水屋面

塑料油膏以废旧聚氯乙烯塑料、煤焦油、增塑剂、稀释剂、防老化剂及填充材料配制而成。

涂膜防水屋面的细部构造要求及做法类同于卷材防水屋面。

11.6　保温和隔热

屋顶与外墙一样属于房屋的外围护结构,不仅要有遮风蔽雨的作用,还应有保温与隔热的功能。屋面的保温和隔热也是建筑节能的重要方面。

11.6.1　屋面保温

屋顶的保温设计是按稳定传热原理来考虑的,其主要措施是在屋顶中增加保温层,提高屋顶的总热阻,减少屋顶的传热系数。

1)保温材料

保温材料一般为轻质、疏松、多孔或纤维的材料,其导热系数一般不大于0.2W/(m·K)。按其成分分为有机和无机材料两种。按其形状可分为以下3种类型:

①松散保温材料:常用的松散材料有膨胀蛭石(粒径3～15mm)、膨胀珍珠岩、炉渣和水渣(粒径为5～40mm)、矿棉等。

②整体保温材料:通常用水泥或沥青等胶结材料与松散保温材料拌和,整体浇筑在需要保温的部位,如沥青膨胀珍珠岩、水泥膨胀珍珠岩、水泥膨胀蛭石等。

③板状保温材料:由松散保温材料加工制成的板材,如加气混凝土板、膨胀珍珠岩板、膨胀蛭石板、矿棉板、岩棉板、泡沫塑料板等。

2)平屋顶的保温构造

平屋顶的屋面坡度平缓,宜将保温层放在屋面结构层上。保温层的位置有两种处理方式:

①正置式保温:保温层在结构层之上,防水层之下,成为封闭的保温层,也称为内置式保温。

②倒置式保温:保温层放在防水层之上,成为敞露的保温层,也称为外置式保温。

图11.31为正置式卷材平屋顶保温构造,与非保温屋面不同的是增加了保温层和保温层上下的找平层和隔蒸汽层。保温层上设找平层是因为保温层强度较低,表面不够平整,其上需经找平后才便于铺防水卷材;保温层下设隔蒸汽层的目的是为了避免保温层结露产生冷凝水的现象,通常隔蒸汽层的做法为“一布四油”。

隔蒸汽层阻止了外界水蒸气渗入保温层,但同时也引起一些副作用,例如施工时保温材料或找平层未干透就铺贴卷材防水层,残存在其中的水汽无法散发出去。因此,需要在保温层中设排汽道,排汽道内用大粒径炉渣填塞,既可让水汽在其中流动,又能保证防水层的基层坚实可靠。

图11.31　正置式

图11.32　倒置式

图11.32为倒置式保温屋面构造。其特点是保温层在防水层之上,对防水层起到屏蔽和防护的作用,减少阳光和气候变化的影响,也不易受到外界的机械损伤。因此,是一种值得推广的保温屋面构造形式。但倒置式保温屋面的保温材料应采用吸湿性小的憎水材料,如聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料板等。而且,保温层上应铺设保护层,以防止保温层表面破损和延缓其老化过程。同时,为了避免下雨时保温层漂浮起来,应选用大粒径的石子或混凝土板做保护层。

11.6.2　屋面隔热

在夏季太阳辐射和室外气温的综合作用下,从屋顶传入室内的热量要比从墙体传入室内的热量多。在低、多层建筑中,顶层房间占有很大比例,屋顶的隔热问题应予以认真考虑,我国南方地区的建筑屋面隔热尤为重要,应采取适当的构造措施解决屋顶的降温和隔热问题。

屋顶隔热降温的基本原理是:减少直接作用于屋顶表面的太阳辐射热量。所采用的主要隔热方式有:屋顶通风隔热、屋顶蓄水隔热、屋顶种植隔热、屋顶反射隔热等。

1)屋顶通风隔热

通风隔热就是在屋顶设置架空通风间层,主要利用其上层表面遮挡阳光辐射,同时利用风压和热压作用将间层中的热空气带走,减少传入室内的热量,从而达到隔热降温的目的。通风间层的设置通常有两种方式:一种是在屋面上做架空通风间层,另一种是利用吊顶棚内的空间做通风间层。

(1)架空通风隔热

架空通风隔热的空气间层设于屋面防水层上,架空层内的空气可以自由流动。架空通风层通常用砖、瓦、混凝土等材料及制品制作(图11.33),其中最常用的是砖墩架空混凝土板(或大阶砖)通风层(图11.33(a))。架空通风层的设计要点有:

①架空层的净空高度:为了保证通风效果,其高度一般以180～300mm为宜。屋面宽度大于10m时,应在屋脊处设置通风桥以改善通风效果。

②通风孔的设置:为保证架空层内的空气流通顺畅,其周边应留设一定数量的通风孔,图11.33(b)是将通风孔留设在迎风面的女儿墙上。也可在离女儿墙250mm宽的范围内不铺架空板,让架空板周边开敞,以利空气对流。

③隔热板的支承方式:架空通风屋顶可以采用砖垄墙式的,如图11.33(a)所示;也可做成砖墩式的,如图11.33(b)所示。

图11.33　架空通风隔热屋面构造

(2)顶棚通风隔热

利用吊顶棚与屋面间的空间做通风隔热也可以起到与架空通风同样的作用。图11.34是几种常见的顶棚通风隔热屋面构造示意,设计中应注意满足下列要求:

①通风孔的设置:为保证顶棚内的空气流通顺畅,需设置一定数量的通风孔。平屋顶的通风孔通常开设在外墙上,孔口可饰以混凝土花格或其他装饰性构件,如图11.34(a)所示。坡屋顶的通风孔常设在挑檐顶棚处、檐口外墙处、山墙上部,如图11.34(c)、(d)所示。屋顶跨度较大时还可以在屋顶上开设天窗作为出气孔,以加强顶棚层内的通风,如图11.34(d)、(e)所示。

图11.34　顶棚通风隔热屋面通风孔的设置

②通风层的净空高度:顶棚通风层应有足够的净空高度,应结合结构、设备等因素综合考虑,若仅作通风隔热用,其空间净高一般为500mm左右。

③通风孔的防雨措施:通风孔需防止雨水飘进,特别是无挑檐遮挡的外墙通风孔和天窗通风口应注意解决好飘雨问题。当通风孔尺寸较大时,可以在洞口处设百叶窗片挡雨。

2)屋顶蓄水隔热

蓄水隔热屋面利用平屋顶所蓄积的水层来达到屋顶隔热的目的,其主要原理为:蒸发降温、反射阳光,利用水的大热容来延缓室内高温出现的时间。

总的来说,蓄水屋面具有既能隔热又可保温,既能减少防水层的开裂又可延长其使用寿命等优点。在我国南方地区,如果在水层中养殖一些水生植物,利用植物吸收阳光进行光合作用和叶片遮阳的特点,其隔热降温的效果将会更加理想。

蓄水屋面的构造设计主要应注意以下几方面:

①水层深度及屋面坡度:过厚的水层会加大屋面荷载,过薄的水层夏季又容易被晒干。比较适宜的水层深度为150～200mm。为保证屋面蓄水深度的均匀,蓄水屋面的坡度不宜大于0.5%。

②防水层的做法:蓄水屋面表层防水适宜采用刚性防水屋面,卷材防水、涂膜防水可作为多道防水中的一道。

③蓄水区的划分:为了便于检修和避免过大的风浪,蓄水屋面应划分为若干蓄水区,每区边长不宜超过10m,可用混凝土做成分仓壁,壁上留过水孔,使各蓄水区的水层连通,如图11.35 (a)所示。

④女儿墙与泛水构造:蓄水屋面四周可做女儿墙并兼作蓄水池的仓壁。在女儿墙上应将屋面防水层延伸到墙面形成泛水,泛水的高度应高出溢水孔100mm,如图11.35(b)、(c)所示。

⑤溢水孔与泄水孔:为避免下雨时蓄水深度过大,应在蓄水池外壁上均匀布置若干溢水孔,通常每开间约设一个,以使多余的雨水溢出屋面。同时,为便于检修时排除蓄水,应在池壁根部设泄水孔,每开间约一个。泄水孔和溢水孔均应与排水檐沟或水落管连通,如图11.35(b)、(c)所示。

⑥管道的防水处理:蓄水屋面不仅有排水管,一般还应设给水管,以保证水源的稳定。所有的给排水管、溢水管、泄水管均应在做防水层之前装好,并用油膏等防水材料妥善嵌填接缝。

综上所述,蓄水屋面与普通平屋顶防水屋面不同的就是增加了“一壁三孔”。所谓“一壁”是指蓄水池的分仓壁,“三孔”是指溢水孔、泄水孔、过水孔。“一壁三孔”概括了蓄水屋面的构造特征。

图11.35　蓄水隔热屋面构造要点

3)屋顶种植隔热

种植隔热的原理是:在屋面上种植植物,借助栽培介质隔热及植物遮挡阳光和树叶蒸腾作用的双重功效来达到降温隔热的目的。种植屋面不仅在降温隔热的效果方面优于其他隔热屋面,而且在改善城市生态、美化环境等方面都具有极为重要的作用,是一种值得大力推广应用的屋面形式。

种植隔热根据栽培介质层构造方式的不同可分为一般种植隔热和蓄水种植隔热两类。

(1)一般种植隔热屋面

一般种植隔热屋面是在屋面防水层上直接铺填种植介质,栽培各种植物。其构造要点为:

①选择适宜的种植介质。为了控制屋面荷载,宜尽量选用轻质材料作栽培介质,常用的有蛭石、陶粒、泥碳等,即所谓的无土栽培介质。栽培介质的厚度应满足屋顶所栽种的植物正常生长的需要,考虑到顶部荷载不宜过大,通常栽培介质厚度不超过300mm。

②种植床的做法。种植床又称苗床,用砌块砌筑床埂,高度宜大于种植层60mm左右。每个种植床应在床埂的根部设置不少于两个泄水孔,以防种植床内积水过多造成植物烂根。为避免栽培介质的流失,泄水处也须设滤水网,滤水网可用塑料多孔板、环氧树脂涂覆的铁丝网等制作,如图11.36所示。

③种植屋面的排水和给水。一般种植屋面应有一定的排水坡度(1%～3%),以便及时排除积水。通常在种植床与女儿墙间留出300～400mm的距离,利用所形成的天沟有组织排水。

④种植屋面的防水层。种植屋面可以采用一道或多道(复合)防水设防,一般表层防水采用刚性防水,也可选用防穿刺的卷材防水。

⑤屋面的安全防护。屋顶四周应设女儿墙及护栏等安全设施。护栏的净保护高度不宜小于1.1m,如屋顶栽有较高大的树木或设有藤架等设施,还应采取适当的紧固措施,以免被风刮倒伤人。

图11.36　一般种植隔热屋面构造要点

图11.37　蓄水种植隔热屋面构造要点

(2)蓄水种植隔热屋面

蓄水种植隔热屋面是将一般种植屋面与蓄水屋面结合起来所形成的一种新型隔热屋面。与一般种植屋面主要的区别是增加了一个连通整个层面的蓄水层,从而弥补了一般种植屋面隔热不完整、对人工补水依赖较多等缺点。其基本构造层次如图11.37所示,构造要点有:

①蓄水层。种植床内的水层靠轻质多孔粗骨料蓄积,粗骨料的粒径不应小于25mm,蓄水层(包括水和粗骨料)的深度不小于60mm。种植床以外的屋面也蓄水,深度与种植床内相同。

②滤水层。考虑到保持蓄水层的畅通,不至被杂质堵塞,应在粗骨料的上面铺60～80mm厚的细骨料滤水层。细骨料按5～20mm粒径级配,下粗上细地铺填。

③人行架空通道板。架空板设在蓄水层上、种植床之间,供人在屋面活动和操作管理之用,兼有给屋面非种植覆盖部分增加一隔热层的功效。架空通道板应满足上人屋面的荷载要求,通常可支承在两边的床埂上。

4)屋顶反射隔热

屋面受到太阳辐射后,一部分辐射热量被屋面吸收,另一部分被屋面反射出去,反射热量与入射热量之比称之为屋面材料的反射率(用百分数表示)。该比值取决于屋面材料的颜色和粗糙程度,颜色浅和光滑的表面具有更大的反射率。

屋顶反射隔热原理就是利用材料的这一特性,采用浅色混凝土或涂刷白色涂料等方式取得良好的降温隔热效果。如果在吊顶棚通风隔热层中加铺一层铝箔纸板,其隔热效果更加显著,因为铝箔具有很高的反射率。

复习思考题

1.屋顶按其材料和外形各有哪些形式?

2.屋面防水有几个等级?各有何要求?

3.影响屋顶排水坡度大小的因素有哪些?

4.屋顶排水坡度的形成方法有哪两种?各有何优缺点?

5.什么是有组织排水?有组织排水有哪些类型?

6.屋面排水组织设计的步骤和内容是什么?

7.绘简图示意卷材防水屋面的基本构造层次。

8.绘简图示意卷材防水屋面泛水的构造特点。

9.绘简图示意刚性防水屋面的基本构造层次。

10.刚性防水屋面中防水层分格缝的设置有何要求?

11.绘图说明正置式卷材防水保温屋面的基本构造层次。

12.屋顶隔热的主要方式有哪几种?各有何特点?