第十章 房屋建筑学—屋顶构造

第十章屋顶构造一.屋顶的类型与设计要求（一）屋顶的类型屋顶按其外形一般可分为平屋顶、坡屋顶、其它形式的屋顶。①平屋顶屋面坡度≤10%的建筑屋顶为平屋顶。最常用的排水坡度为2～3%。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。③其它形式的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。（二）屋顶的设计要求屋顶设计应考虑其功能、结构、建筑艺术三方面的要求。①功能要求首先是能抵御风、霜、雨、雪的侵袭。应防止雨水渗漏是屋顶的基本功能要求，我国现行的GB50207—94《屋面工程技术规程》根据建筑物的性质、重要程度使用功能及防水耐久年限等，将屋面划为四个等级，各等级均有不同的防水要求。(见表10.1[屋面防水等级和防水要求]）其次，屋顶应具有良好的保温隔热性能。②结构要求屋顶是房屋的承重结构，应有足够的强度和刚度，以保证房屋的结构安全，并防止因过大的结构变形引起防水层开裂、漏水。③建筑艺术要求屋顶是建筑外部形体的重要组成部份，屋顶的形式对建筑的造型极具影响，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。二.屋顶排水设计内容包括：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。2.影响屋顶坡度的因素影响因素：屋面防水材料的大小和当地降雨量两方面的因素。a.屋面防水材料与排水坡度的关系防水材料如果尺寸较小，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。b.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。3.屋顶坡度的形成办法屋顶坡度的形成有材料找坡和结构找坡两种做法。a.材料找坡材料找坡是指屋顶坡度由垫坡材料形成。平屋顶材料找坡宜为2%～3%。b.结构找坡结构找坡是屋顶结构自身应带有排水坡度，平屋顶结构找坡宜为3%。材料找坡天棚面平整，但增加屋面荷载；结构找坡，构造简单，不增加荷载，但天棚顶倾斜，室内空间不够完整。(二)屋顶排水方式1.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。a.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。b.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。2.排水方式的选择确定屋顶的排水方式时，一般可按下述原则进行选择：a.高度较低的简单建筑，为了控制造价，宜优先选用无组织排水；b.积灰多的屋面应采用无组织排水；c.在降雨量大的地区或房屋较高的情况下，应采用有组织排水；d.临街建筑雨水排向人行道时宜采用有组织排水。(三)有组织排水在工程实践中按内排水、外排水、内外排水三种情况分为以下几种排水方案（如图[有组织排水方案]）。1.外排水方案外排水是指雨水管装在建筑外墙以外的一种排水方案，外排水方案可以归纳为以下几种：a.挑檐沟外排水屋面雨水汇集到悬挑在墙外的檐沟内，再由水落管排下。挑檐沟外排水方案时，水流路线的水平距离不应超过24m(见下图）。b.女儿墙外排水特点是屋面雨水需穿过女儿墙流入室外的雨水管(见右图）。c.女儿墙挑檐沟外排水女儿墙挑檐沟外排水特点是在屋檐部位既有女儿墙，又有挑檐沟。d.暗管外排水暗装雨水管的方式，将雨水管隐藏在假柱或空心墙中。2.内排水方案雨水通过在建筑内部的雨水管排走。如中间天沟内排水。(四)屋面排水组织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。进行屋顶排水组织设计时，须注意下述事项：1.划分排水分区排水分区的大小一般按一个雨水口负担200m2屋面面积的雨水考虑，屋面面积按水平投影面积计算。2.确定排水坡面的数目及排水坡度进深较小的房屋或临街建筑常采用单坡排水，进深较大时，为了不使水流的路线过长，宜采用双坡排水。并应根据防水材料确定排水坡度。坡屋顶则应结合造型要求选择单坡、双坡或四坡排水。3.确定天沟断面大小和天沟纵坡的坡度值天沟的功能是汇集和迅速排除屋面雨水，沟底沿长度方向应设纵向排水坡。天沟纵坡的坡度不宜小于1%。天沟的净断面尺寸应根据降雨量和汇水面积的大小来确定。一般建筑的天沟净宽不应小于200mm，天沟上口至分水线的距离不应小于120mm。4.雨水管的规格及间距最常采用的是塑料和铸铁雨水管，其管径有50，75，100，125，150，200mm等几种规格。一般，民用建筑常用75～100mm的雨水管，面积小于25m2的露台和阳台可选用直径50mm的雨水管。一般情况下雨水口间距不宜超过18～24m(见图[屋面排水组织])。200三.卷材防水屋面构造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。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，又被称作柔性防水屋面。(一)卷材防水材料1.卷材a.沥青类防水卷材传统上用得最多的是纸胎石油沥青油毡。沥青油毡防水屋面的防水层容易产生起鼓、沥青流淌、油毡开裂等问题，从而导致防水质量下降和使用寿命缩短，近年来在实际工程中已较少采用。b.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、片状或薄膜材料为覆面材料制成的可卷曲片状防水材料。c.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。高分子防水卷材具有重量轻，适用温度范围宽（-20～80℃），耐候性好，抗拉强度高（2～18.2MPa），延伸率大（可45%）等优点。2.卷材粘和剂用于沥青卷材的粘和剂主要有冷底子油、沥青胶等。冷底子油是将沥青稀释溶解在煤油、轻柴油或汽油中制成，涂刷在水泥砂浆或混凝土层面作打底用。沥青胶是在沥青中加入填充料加工制成，有冷、热两种，每种又均有石油沥青胶和煤油沥青胶两种。(二)卷材防水屋面构造层次1.基本层次（图10.4[卷材防水屋面的构造组成]）a.结构层多为刚度好，变形小的各类钢筋混凝土屋面板。b.找平层找平层一般采用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20mm，纵横间距不大于6m。分格缝上面应覆盖一层200～300mm宽的附加卷材，用粘结剂单边点贴。（图10.5[卷材防水屋面的分隔缝]）c.结合层结合层的作用是使卷材与基层胶结牢固。沥青类卷材通常用冷底子油作结合层，高分子卷材则多用配套基层处理剂。d.防水层沥青卷材防水层（以沥青油毡防水层为例）：油毡防水层由多层油毡和沥青玛腣脂交替粘合形成。非永久性的简易建筑屋面防水层采用两层油毡和三层沥青胶，简称二毡三油；一般民用建筑应做三毡四油。屋面坡度油毡铺贴方法小于3%平行于屋脊3%～5%平行或垂直于屋脊大于15%或屋面易受震动垂直于屋脊高聚物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，或利用某些卷材的自粘性进行铺贴。高分子卷材防水层（以三元乙丙卷材防水层为例）三元乙丙是一种常用的高分子橡胶防水卷材，其构造做法是：先在找平层（基层）上涂刮基层处理剂如CX-404胶等，要求薄而均匀，待处理剂干燥不粘手后即可铺贴卷材。卷材一般应由屋面低处向高处铺贴。卷材可平行或垂直于屋脊方向铺贴。e.保护层保护层的目的是保护防水层。不上人时，沥青油毡防水屋面一般在防水层撒粒径3～5mm的小石子作为保护层，高分子卷材如三元乙丙橡胶防水屋面等通常是在卷材面上涂刷水溶型或溶剂型的浅色保护着色剂，如氯丁银粉胶等。(图10.8）上人屋面的保护层，常用的做法有：铺贴缸砖、大阶砖、混凝土板等块材；在防水层上现浇30～40mm厚的细石混凝土。（图10.9）2.辅助层次辅助构造层是为了满足房屋的使用，或提高屋面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。(三)卷材防水屋面细部构造屋顶细部是指屋面上的泛水、天沟、雨水口、檐口、变形缝等部位。1.泛水构造泛水指屋顶上沿着所有垂直面所设的防水构造，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，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应将卷材下的砂浆找平层抹成直径不小于150mm的圆弧形或45°斜面。③做好泛水上口的卷材收头固定。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。——无组织排水挑檐口见图10.14——有组织排水挑檐口见图10.15挑檐沟构造的要点是：①檐沟加铺1～2层附加卷材；②沟内转角部位的找平层应做成圆弧形或45°斜面；③为了防止檐沟壁面上的卷材下滑，应做好收头处理。3.天沟构造屋面上的排水沟称为天沟，有两种设置方式:①三角形天沟女儿墙外排水的民用建筑采用三角形天沟的较为普遍。②矩形天沟多雨地区或跨度大的房屋常采用断面为矩形的天沟。天沟处用专门的钢筋混凝土预制天沟板取代屋面板。4.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。有组织外排水常用的有檐沟雨水口及女儿墙雨水口两种形式。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。这里以民用建筑常用的UPVC塑料雨水口为例介绍直管式雨水口的构造。②弯管式雨水口弯管式雨水口呈90°弯曲状。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。屋面出入口处的构造类同于泛水构造，见图10.12屋面检修孔处的构造见图10.13四.刚性防水屋面刚性防水屋面是指用细石混凝土作防水层的屋面。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，对气温变化和屋面基层变形的适应性较差，所以刚性防水多用于我国南方地区防水等级为Ⅲ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。（一）刚性防水屋面的构造层次刚性防水屋面的构造层一般有：防水层、找平层、结构层等，刚性防水屋面应尽量采用结构找坡。（见图10.19[刚性防水屋面]）1.防水层防水层采用不低于C20的细石混凝土整体现浇而成，其厚度≮40mm，并应配置直径为φ4～φ6mm间距为100～200mm的双向钢筋网片。2.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。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。3.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。4.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。（二）混凝土刚性防水屋面的细部构造与卷材防水一样，刚性防水屋面也要处理好泛水、天沟、檐口、雨水口等细部构造，另外还要处理好防水层的分格缝构造。1.分格缝构造①分格缝的作用设置一定数量的分格缝可将单块混凝土防水层的面积减小，从而减少其因伸缩和翘曲变形，可有效地防止和限制裂缝的产生。②分格缝的设置位置分格缝应设置在装配式结构屋面板的支承端、屋面转折处、与立墙的交接处。分格缝的纵横间距不宜6m。分格缝的位置可如图10.18[分格缝的位置]所示：屋脊处应设一纵向分格缝；横向分格缝每开间设一道，并与装配式屋面板的板缝对齐；沿女儿墙四周也应设分格缝。其它突出屋面的结构物四周均应设置分格缝。分格缝的构造可参见图10.20[分格缝的构造]。2.泛水构造刚性防水层面的泛水高度，一般≮250mm；泛水应嵌入立墙上的凹槽内并用压条及水泥钉固定。刚形防水层与屋面突出物（女儿墙、烟囱等）间须留分格缝，另铺贴附加卷材盖缝形成泛水。①女儿墙