房屋建筑构造与设计+屋顶

一、屋顶的功能和设计要求（一）功能：1、屋顶是房屋最上层覆盖的外围护结构，其建筑功能是抵御自然界的风霜雨雪、太阳辐射、气温变化和其它外界的不利因素，以使屋顶覆盖下的空间，有一个良好的使用环境。第一节概述第六章屋顶构造2、结构上，屋顶是房屋上层的承重结构，支承自重和作用屋顶上的各种活荷载，同时还起着对房屋上部的水平支撑作用。（二）设计要求：1、要求屋顶起良好的围护作用，具有防水、保温和隔热性能。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。2、要求具有足够的强度、刚度和稳定性。能承受风、雨、雪、施工、上人等荷载，地震区还应考虑地震荷载对它的影响，满足抗震的要求，并力求做到自重轻、构造层次简单；就地取材、施工方便；造价经济、便于维修。3、满足人们对建筑艺术即美观方面的需求。屋顶是建筑造型的重要组成部分，中国古建筑的重要特征之一就是有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设计。二、屋顶的组成和类型：屋顶主要由屋面和支承结构组成，此外还有各种形式的顶棚以及保温、隔热、隔声和防火等其它功能防御所需要的层次和设施。屋顶的形式与房屋的使用功能、屋面覆盖材料、结构选型（如拱屋顶、悬索结构屋顶）以及建筑造型要求等有关。（一）平屋顶：平屋顶通常是指排水坡度小于5％的屋顶，常用坡度为2%~3%。(a)挑檐；(b)女儿墙；(c)挑檐女儿墙；(d)盝（盒）顶（二）坡屋顶：坡屋顶通常是指屋面坡度大于10%。(a)单坡顶；(b)硬山两坡顶；（c）悬山两坡顶；(d)四坡顶；（e）卷棚顶；（f）庑殿顶；(g)歇山顶；(h)圆攒尖顶（三）其它形式的屋顶：随着科学技术的发展，出现了许多新型的屋顶结构形式，如拱结构、薄壳结构、悬索结构、网架结构屋顶等。这类屋顶多用于较大跨度的公共建筑。(a)双曲拱屋顶；(b)砖石拱屋顶；（c）球形网壳屋顶；(d)V形网壳屋顶；(e)筒壳屋顶；(f)扁壳屋顶；(g)车轮形悬索屋顶；(h)鞍形悬索屋顶第二节屋顶排水设计为了迅速排除屋面雨水，需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。一、屋顶坡度选择（一）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。坡屋顶多采用斜率法，平屋顶多采用百分比法，角度法应用较少。（二）影响屋顶坡度的因素1、屋面防水材料与排水坡度的关系：防水材料如尺寸较小，接缝必然就较多，容易产生缝隙渗漏，因而屋面应有较大的排水坡度，以便将屋面积水迅速排除。如果屋面的防水材料覆盖面积大，接缝少而且严密，屋面的排水坡度就可以小一些。屋面覆盖材料不同屋面覆盖材料的各自的排水坡度范围2、降雨量大小与坡度的关系：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，屋顶排水坡度则宜小一些。（三）屋顶坡度的形成方法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。为了减轻屋面荷载，应选用轻质材料找坡，如水泥炉渣、石灰炉渣等。找坡层的厚度最薄处不小于30mm。平屋顶材料找坡的坡度宜为2%。材料找坡2、结构找坡：结构找坡是屋顶结构自身带有排水坡度，平屋顶结构找坡的坡度宜为3％。材料找坡的屋面板可以水平放置，天棚面平整，但材料找坡增加屋面荷载，材料和人工消耗较多；结构找坡无须在屋面上另加找坡材料，构造简单，不增加荷载，但天棚顶倾斜，室内空间不够规整。这两种方法在工程实践中均有广泛的运用。结构找坡材料找坡与结构找坡的比较二、屋顶排水方式（一）排水方式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。主要适用于少雨地区或一般低层建筑，相邻屋面高差小于4m；不宜用于临街建筑和较高的建筑。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。在建筑工程中应用广泛。（二）排水方式选择：确定屋顶排水方式应根据气候条件、建筑物的高度、质量等级、使用性质、屋顶面积大小等因素加以综合考虑。（三）有组织排水方案在工程实践中，由于具体条件的千变万化，可能出现各式各样的有组织排水方案。现按外排水、内排水、内外排水三种情况归纳成9种不同的排水方案：1、外排水方案：外排水是指雨水管装设在室外的一种排水方案，其优点是雨水管不妨碍室内空间使用和美观，构造简单，因而被广泛采用。外排水方案可归纳成以下几种。（1）挑檐沟外排水（2）女儿墙外排水（3）女儿墙挑檐沟外排水（4）长天沟外排水（5）暗管外排水注意：明装的雨水管有损建筑立面，故在一些重要的公共建筑中，雨水管常采取暗装的方式，把雨水管隐藏在假柱或空心墙中。假柱可以处理成建筑立面上的竖线条。2、内排水：外排水构造简单，雨水管不占用室内空间，故在南方应优先采用。但在有些情况下采用外排水并不恰当。例如在高层建筑中就是如此，因维修室外雨水管既不方便，更不安全。又如在严寒地区也不适宜用外排水，因室外的雨水管有可能使雨水结冻，而处于室内的雨水管则不会发生这种情况。（1）中间天沟内排水：当房屋宽度较大时，可在房屋中间设一纵向天沟形成内排水，这种方案特别适用于内廊式多层或高层建筑。雨水管可布置在走廊内，不影响走廊两旁的房间。（2）高低跨内排水：高低跨双坡屋顶在两跨交界处也常常需要设置内天沟来汇集低跨屋面的雨水，高低跨可共用一根雨水管。三、屋顶排水组织设计屋顶排水组织设计的主要任务是将屋面划分成若干排水区，分别将雨水引向雨水管，做到排水线路简捷、雨水口负荷均匀、排水顺畅、避免屋顶积水而引起渗漏。一般按下列步骤进行：（一）确定排水坡面的数目（分坡）：一般情况下，临街建筑平屋顶屋面宽度小于12m时，可采用单坡排水；其宽度大于12m时，宜采用双坡排水。坡屋顶应结合建筑造型要求选择单坡、双坡或四坡排水。（二）划分排水区：划分排水区的目的在于合理地布置水落管。排水区的面积是指屋面水平投影的面积，每一根水落管的屋面最大汇水面积不宜大于200m²（150~200m²）。雨水口的间距在18~24m。（三）确定天沟所用材料和断面形式及尺寸：天沟即屋面上的排水沟，位于檐口部位时又称檐沟。设置天沟的目的是汇集屋面雨水，并将屋面雨水有组织地迅速排除。天沟根据屋顶类型的不同有多种做法。1、天沟做法：如坡屋顶中可用钢筋混凝土、镀锌铁皮、石棉水泥等材料做成槽形或三角形天沟。平屋顶的天沟一般用钢筋混凝土制作，当采用女儿墙外排水方案时，可利用倾斜的屋面与垂直的墙面构成三角形天沟；当采用檐沟外排水方案时，通常用专用的槽形板做成矩形天沟。2、天沟要求：檐沟断面尺寸净宽不小于200mm，分水线处最小深度不应小于120mm。天沟纵向坡度应不小于1%；沟底水落差不超过200mm。平屋顶女儿墙外排水三角形天沟（a）女儿墙断面图；(b)屋顶平面图（四）确定水落管规格及间距：1、水落管按材料的不同有铸铁、镀锌铁皮、塑料、石棉水泥和陶土等，目前多采用铸铁和塑料水落管，其直径有50mm、75mm、100mm、125mm、150mm、200mm几种规格，一般民用建筑最常用的水落管直径为100mm，面积较小的露台或阳台可采用50mm或75mm的水落管。2、水落管的位置应在实墙面处，其间距一般在18m以内，最大间距宜不超过24m，（常控制在15——24M）因为间距过大，则沟底纵坡面越长，会使沟内的垫坡材料增厚，减少了天沟的容水量，造成雨水溢向屋面引起渗漏或从檐沟外侧涌出。3、水落口距分水线不得超过20M；4、水落管距墙面不应小于20MM；5、接口的承插长度不应小于40MM。平屋顶檐沟外排水矩形天沟(a)挑檐沟断面；（b）屋顶平面图一卷材防水屋面:卷材防水屋面，是指以防水卷材和粘结剂分层粘贴而构成防水层的屋面。卷材防水屋面所用卷材有沥青类卷材、高分子类卷材、高聚物改性沥青类卷材等。适用于防水等级为I～Ⅳ级的屋面防水。§9.2.2平屋顶构造(一)卷材防水屋面的构造层次和做法1、结构层:通常为预制或现浇钢筋混凝土屋面板，要求具有足够的强度和刚度。2、找坡层（结构找坡和材料找坡）材料找坡应选用轻质材料形成所需要的排水坡度，通常是在结构层上铺1：(6~8)的水泥焦渣或水泥膨胀蛭石等。3、找平层:柔性防水层要求铺贴在坚固而平整的基层上，因此必须在结构层或找坡层上设置找平层。4、结合层:结合层的作用是使卷材防水层与基层粘结牢固。结合层所用材料应根据卷材防水层材料的不同来选择，如油毡卷材、聚氯乙烯卷材及自粘型彩色三元乙丙复合卷材用冷底子油在水泥砂浆找平层上喷涂一至二道；三元乙丙橡胶卷材则采用聚氨酯底胶；氯化聚乙烯橡胶卷材需用氯丁胶乳等。冷底子油用沥青加入汽油或煤油等溶剂稀释而成，喷涂时不用加热，在常温下进行，故称冷底子油。5、防水层:(1)要求:防水层是由胶结材料与卷材粘合而成，卷材连续搭接，形成屋面防水的主要部分。当屋面坡度较小时，卷材一般平行于屋脊铺设，从檐口到屋脊层层向上粘贴，上下搭接不小于70mm,左右搭接不小于l00mm。涂刷粘结材料平屋面卷材防水铺设防水卷材热熔接法防水卷材搭接胶接法(2)特点:油毡屋面在我国已有几十年的使用历史，具有较好的防水性能，对屋面基层变形有一定的适应能力，但这种屋面施工麻烦、劳动强度大，且容易出现油毡鼓泡、沥青流淌、油毡老化等方面的问题，使油毡屋面的寿命大大缩短，平均10年左右就要进行大修。(3)材料:目前所用的新型防水卷材，主要有三元乙丙橡胶防水卷材、自粘型彩色三元乙丙复合防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、氯丁橡胶防水卷材及改性沥青油毡防水卷材等.这些材料一般为单层卷材防水构造，防水要求较高时可采用双层卷材防水构造。这些防水材料的共同优点是自重轻，适用温度范围广，耐气候性好，使用寿命长，抗拉强度高，延伸率大，冷作业施工，操作简便，大大改善劳动条件，减少环境污染。(二)柔性防水屋面细部构造1、泛水构造:泛水指屋顶上沿所有垂直面所设的防水构造，突出于屋面之上的女儿墙、烟囱、楼梯间、变形缝、检修孔、立管等的壁面与屋顶的交接处是最容易漏水的地方。必须将屋面防水层延伸到这些垂直面上，形成立铺的防水层，称为泛水。2、檐口构造:柔性防水屋面的檐口构造有无组织排水挑檐和有组织排水挑檐沟及女儿墙檐口等，挑檐和挑檐沟构造都应注意处理好卷材的收头固定、檐口饰面并做好滴水。女儿墙檐口构造的关键是泛水的构造处理，其顶部通常做混凝土压顶，并设有坡度坡向屋面。3、雨水口构造:雨水口的类型有用于檐沟排水的直管式雨水口和女儿墙外排水的弯管式雨水口两种。雨水口在构造上要求排水通畅、防止渗漏水堵塞。(1)直管式雨水口为防止其周边漏水，应加铺一层卷材并贴入连接管内l00mm，雨水口上用定型铸铁罩或铅丝球盖住，用油膏嵌缝。(2)弯管式雨水口穿过女儿墙预留孔洞内，屋面防水层应铺入雨水口内壁四周不小于l00mm，并安装铸铁蓖子以防杂物流人造成堵塞。（a）直管式雨水口(b）弯管式雨水口4、屋面变形缝构造:屋面变形缝的构造处理原则：既不能影响屋面的变形，又要防止雨水从变形缝渗入室内。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。(a)横向变形缝泛水之一(b)横向变形缝泛水之二刚性防水屋面是指以刚性材料作为防水层的屋面，如防水砂浆、细石混凝土、配筋细石混凝土防水屋面等。这种屋面具有构造简单、施工方便、造价低廉的优点，但对温度变化和结构变形较敏感，容易产生裂缝而渗水。故多用于我国南方地区的建筑。主要采用防水砂浆抹面或密实砼浇捣而成的刚性材料做屋面防水层，坡度宜为2%~3%，并应采用结构找坡。二刚性防水构造(一)刚性防水屋面的构造层次及做法1、结构层:刚性防水屋面的结构层要求具有足够的强度和刚度，一般应采用现浇或预制装配的钢筋混凝土屋面板，并在结构层现浇或铺板时形成屋面的排水坡度。2、找平层:为保证防水层厚薄均匀，通常应在结构层上用20mm厚1：3水泥砂浆找平。若采用现浇钢筋混凝土屋