房屋建筑构造-屋顶

第8章屋顶8.1概述8.1.1屋顶的组成屋顶是房屋最上层的水平围护结构，也是房屋的重要组成部分。屋顶由屋面、承重结构、保温（隔热）层和顶棚等部分组成。8.1.2屋顶的形式一、根据屋顶的外形和坡度划分屋顶可分为平屋顶、坡屋顶、曲面屋顶。屋顶形式（a）平屋顶（b）坡屋顶（c）折板（d）壳体（e）网架（f）悬索1.平屋顶。平屋顶的屋面应采用防水性能好的材料，但为了排水也要设置坡度，平屋顶的屋面坡度小于10％，常用的坡度范围为2％～5％，其一般构造是用现浇或预制的钢筋混凝土屋面板作基层，上面铺设卷材防水层或其它类型防水层。2.坡屋顶。坡屋顶是常用的屋顶类型，屋面坡度大于10％，有单坡、双坡、四坡和歇山等多种形式，单坡顶用于小跨度的房屋，双坡和四坡顶用于跨度较大的房屋。坡屋顶的屋面多以各种小块瓦为防水材料，所以坡度一般较大。如以波形瓦、镀锌铁皮等为屋面防水材料时，坡度可以较小。坡屋顶排水快，保温、隔热性能好，但是承重结构的自重较大，施工难度也较大。3.曲面屋顶。曲面屋顶是由各种薄壳结构、悬索结构、拱结构和网架结构作为屋顶承重结构的屋顶，如双曲拱屋顶、球形网壳屋顶、扁壳屋顶、鞍形悬索屋顶等。这类结构的内力分布合理，能充分发挥材料的力学性能，因而能节约材料，但是，这类屋顶施工复杂，故常用于大体量的公共建筑。二、根据屋面防水材料划分屋面可分为柔性防水屋面、刚性防水屋面、瓦屋面、波形瓦屋面、金属薄板屋面、粉剂防水屋面等。8.1.3屋顶的作用和设计要求一、屋顶的作用屋顶能抵御自然界的风霜雨雪、太阳辐射、昼夜气温变化和各种外界不利因素对建筑物的影响；屋顶承受作用于屋顶上部荷载，包括风、雪荷载和屋顶自重，将它们通过墙、柱传递到基础；另外，屋顶的形式对建筑造型有重要影响，可以使房屋形体美观、造型协调。二、屋顶的设计要求1.防水可靠、排水迅速。2.强度和刚度的要求。3.保温隔热的要求。4.美观的要求。8.1.4屋顶的坡度一、影响坡度的因素为了预防屋顶渗漏水，常将屋面做成一定坡度，以排雨水。屋顶的坡度首先取决于建筑物所在地区的降水量大小；屋面坡度的大小也取决于屋面防水材料的性能，即采用防水性能好，单块面积大，接缝少的材料。二、坡度的表示方法屋顶坡度的常用表示方法有斜率法、百分比法和角度法三种。三、坡度形成的方法屋顶的坡度形成有结构找坡和材料找坡两种方法。1.结构找坡。结构找坡是指屋顶结构自身有排水坡度，一般采用上表面呈倾斜的屋面面梁或屋架上安装屋面板，也可采用在顶面倾斜的山墙上搁置屋面板，使结构表面形成坡面，这种做法不需另加找坡材料，构造简单，不增加荷载，其缺点是室内的天棚是倾斜的，空间不够规整，有时需加设吊顶，某些坡屋顶，曲面屋顶常用结构找坡。2.材料找坡。材料找坡是指屋顶坡度由垫坡材料形成，一般用于坡度较小的屋面，通常选用炉渣等，找坡保温屋面也可根据情况直接采用保温材料找坡。8.2平屋顶的构造屋顶坡度小于1：10者称为平屋顶。一般平屋顶的坡度在2％～5％之间。平屋顶的支承结构常用钢筋混凝土，梁板结构布置灵活，较简单，适合各种形状和大小的平面。平屋顶建筑外观简洁，坡度小，并可利用屋顶作为活动场地，例如作为日光浴场、屋顶花园、体育活动等。支承结构设计时要考虑能承受上述活动所增加的荷载。平屋顶坡度小，易产生渗漏现象，故对屋面排水与防水问题的处理更为重要。8.2.1平屋顶的组成平屋顶设计中主要解决防水、排水、保温、隔热和结构承载等问题，一般做法是结构层在下，防水层在上，其他层次位置视具体情况而定。平屋顶的组成一、承重结构层平屋顶的承重结构层，一般采用钢筋混凝土梁板。要求具有足够的承载力和刚度，减少板的形变，可以在现场浇筑，也可以采用预制装配结构。因屋面防水和防渗漏要求需接缝少，故采用现浇式屋面板为佳。二、找坡层平屋面的排水坡度分结构找坡和材料找坡，结构找坡要求屋面结构按屋面坡度设置，材料找坡常利用屋面保温材料铺设厚度的变化完成，如1：6水泥焦渣或1：8水泥膨胀珍珠岩。三、防水层屋顶通过面层材料的防水性能达到防水的目的。由于平屋顶的坡度小，排水流动缓慢，是典型的以“阻”为主的防水系统，因而要加强屋面的防水构造处理。平屋顶通常将整个屋面用防水材料覆盖，所有接缝或防水层分仓缝用防水胶结材料严密封闭。平屋顶应选用防水性能好和大片的屋面材料，采取可靠的构造措施来提高屋面的抗渗能力。目前在北方地区，则多采用沥青卷材的屋面面层，称柔性防水层，而在南方地区常采用水泥砂浆或混凝土浇筑的整体屋面面层，称刚性防水层。1.柔性防水层柔性防水层指采用有一定韧性的防水材料隔绝雨水，防止雨水渗漏到屋面下层。由于柔性材料允许有一定变形，所以在屋面基层结构变形不大的条件下可以使用。柔性防水层的材料主要有防水卷材和防水涂料两类。2.刚性防水层。刚性防水层是采用密实混凝土现浇而成的防水层。刚性防水层的材料有：普通细石混凝土防水层、补偿收缩防水混凝土防水层、块体刚性防水层和配筋钢纤维刚性防水层。四、保温（隔热）层保温层或隔热层应设在屋顶的承重结构层与面层之间，一般采用松散材料、板（块）状材料或现场整浇三种，如膨胀珍珠岩、加气混凝土块、硬质聚氨酯泡沫塑料等，纤维材料容易产生压缩变形，采用较少。选用时应综合考虑材料来源、性能、经济等因素。五、找平层找平层是为了使平屋面的基层平整，以保证防水层平整，使排水顺畅，无积水。找平层的材料有水泥砂浆、细石混凝土或沥青砂浆。找平层宜设分格缝，并嵌填密封材料。分格缝其纵横缝的最大间距：水泥砂浆或细石混凝土找平层，不宜大于6m；沥青砂浆找平层，不宜大于4m。六、基层处理剂是在找平层与防水层之间涂刷的一层粘结材料，以保证防水层与基层更好地结合，故又称结合层。增加基层与防水层之间的粘结力并堵塞基层的毛孔，以减少室内潮气渗透，避免防水层出现鼓泡。七、隔气层为了防止室内的水蒸汽渗透，进入保温层内，降低保温效果，采暖地区湿度大于75％～80％，屋面应设置隔气层。八、保护层当柔性防水层置于最上层时，为防止阳光的照射使防水材料日久老化或上人屋面应在防水层上加保护层。保护层的材料与防水层面层的材料有关，如高分子或高聚物改性沥青防水卷材的保护层可用于保护涂料；沥青防水卷材冷粘时用云母或蛭石，热粘时用绿豆砂或砾石，合成高分子涂膜用保护涂料；高聚物改性沥青防水涂膜的保护层则用细砂、云母或蛭石。对上人的屋面则可铺砌块材，如混凝土板、地砖等作刚性保护层。8.2.2平屋顶柔性防水屋面平屋顶柔性防水屋面是将柔性的防水卷材相互搭接用胶结料粘贴在屋面基层上形成防水能力的，由于卷材有一定的柔性，能适应部分屋面变形，所以称为柔性防水屋面，也称为卷材防水屋面。一、卷材防水屋面的基本构造卷材防水屋面由结构层、找平层、防水层和保护层组成，它适用于防水等级为Ⅰ～Ⅳ级的屋面防水。二、卷材防水层的铺贴方法卷材防水层的铺贴方法包括冷粘法、自粘法、热熔法等常用铺贴方法。三、卷材防水屋面的排水方式平屋顶坡度较小，排水较困难，为把雨水尽快排除出去，减少积留时间，需组织好屋面的排水系统，而屋面的排水系统又与排水方式及檐口做法有关，需统一考虑。屋面排水方式有无组织排水和有组织排水两大类。1.无组织排水。无组织排水是当平屋顶采用无组织排水时，需把屋顶在外墙四周挑出，形成挑檐，屋面雨水经挑檐自由下落至室外地坪，这种排水方式称为无组织排水。无组织排水不需在屋顶上设置排水装置，构造简单，造价低，但沿檐口下落的雨水会溅湿墙脚，有风时雨水还会污染墙面。所以，无组织排水一般适用于低层或次要建筑及降雨量较小地区的建筑。2.有组织排水。有组织排水是在屋顶设置与屋面排水方向垂直的纵向天沟，汇集雨水后，将雨水由雨水口、雨水管有组织地排到室外地面或室内地下排水系统，这种排水方式称有组织排水。有组织排水的屋顶构造复杂，造价高，但避免了雨水自由下落对墙面和地面的冲刷和污染。按照雨水管的位置，有组织排水可分为外排水和内排水。四、卷材防水屋面的排水设计屋面排水设计的主要任务是：首先将屋面划分为若干个排水区，然后通过适宜的排水坡和排水沟，分别将雨水引向各自的落水管再排至地面。屋面排水的设计原则是排水通畅、简捷，雨水口负荷均匀。具体步骤是：（1）确定屋面坡度的形成方法和坡度大小；（2）选择排水方式，划分排水区域；（3）确定天沟的断面形式及尺寸；（4）确定落水管所用材料和大小及间距，绘制屋顶排水平面图。单坡排水的屋面宽度不宜超过12m，矩形天沟净宽不宜小于200mm，天沟纵坡最高处离天沟上口的距离不小于120mm。落水管的内径不宜小于75mm，落水管间距一般在18m～24m之间，每根落水管可排除约200m2的屋面雨水。五、卷材防水屋面的节点构造卷材防水屋面在檐口、屋面与突出构件之间、变形缝、上人孔等处特别容易产生渗漏，所以应加强这些部位的防水处理。1.泛水。泛水是指屋面防水层与突出构件之间的防水构造。一般在屋面防水层与女儿墙、上人屋面的楼梯间、突出屋面的电梯机房、水箱间、高低屋面交接处等都需做泛水。2.檐口。檐口是屋面防水层的收头处，此处的构造处理方法与檐口的形式有关，檐口的形式由屋面的排水方式和建筑物的立面造型要求来确定，一般有无组织排水檐口、挑檐沟檐口、女儿墙檐口和斜板挑檐檐口等。3.雨水口。雨水口是屋面雨水排至落水管的连接构件，通常为定型产品，多用铸铁、钢板制作。雨水口分直管式和弯管式两大类。直管式用于内排水中间天沟、外排水挑檐等，弯管式只适用女儿墙外排水天沟。8.2.3平屋顶刚性防水屋面刚性防水屋面是用刚性防水材料，如防水砂浆、细石混凝土、配筋的细石混凝土等做防水层的屋面，屋面坡度宜为2％～3％，并应采用结构找坡。这种屋面构造简单，施工方便，造价低廉，但对湿度变化和结构变形较敏感，容易产生裂缝而渗漏。故刚性防水屋面不宜用于湿度变化大，有振动荷载和基础有较大不均匀沉降的建筑。一般用于南方地区的建筑。一、刚性防水屋面的基本构造刚性防水屋面是由结构层、找平层、隔离层和防水层组成。二、刚性防水屋面的节点构造刚性防水屋面的节点构造包括分格缝、泛水构造、檐口和雨水口构造。8.2.4屋顶的保温与隔热一、平屋顶的保温与隔热屋面保温材料应具有吸水率低、表观密度和导热系数较小、并有一定强度的性能。保温材料按物理特性可分为三大类：一是散料类保温材料，如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、炉渣、矿渣等；二是整浇类保温材料，如水泥膨胀珍珠岩、水泥膨胀蛭石等；三是板块类保温材料，如用加气混凝土、泡沫混凝土、膨胀珍珠岩混凝土、膨胀蛭石混凝土等加工成的保温块材或板材，或采用聚苯乙烯泡沫塑料保温板。在实际工程中，应根据工程实际来选择保温材料的类型，通过热工计算确定保温层的厚度。1.平屋顶的保温构造主要有保温层位于结构层与防水层之间，保温层位于防水层之上和保温层与结构层结合三种形式。2.平屋顶的隔热构造可采用通风隔热、蓄水隔热、植被隔热、反射隔热等方式。8.3坡屋顶8.3.1坡屋顶的组成和特点坡屋顶建筑为我国传统的建筑形式，主要由屋面构件，支承构件和顶棚等主要部分组成。根据使用功能的不同，有些还需设保温层，隔热层等。坡屋顶的屋面是由一些坡度相同的倾斜面相互交接而成，交线为水平线时称正脊；当斜面相交为凹角时，所构成的倾斜交线称斜天沟；斜面相交为凸角时的交线称斜脊。坡屋顶的坡度随着所采用的支承结构和屋面铺材和铺盖方法不同而异，一般坡度均大于1：10，坡屋面坡度较大，雨水容易排除。8.3.2坡屋顶的形式一、单坡屋顶单坡屋顶，房屋宽度很小或临街时采用,从造型美观、构造功能齐全等方面考虑，目前已很少采用这种屋顶形式。二、双坡屋顶双坡屋顶，房屋宽度较大时采用，可分为悬山屋顶，硬山屋顶。硬山是指两端山墙高出屋面的屋顶形式；悬山是指屋顶两端挑出山墙外的屋顶形式。双坡屋顶的结构易于布置，构造容易处理，所以是采用较多的一类。三、四坡屋顶也叫四坡落水屋顶。四坡屋顶在其两端三面相交处的结构与构造的处理都比较复杂，古代宫殿庙宇常用的殿顶和歇山顶都属于四坡屋顶。坡屋顶