平屋顶构造-《房屋建筑构造》文章摘要

7.2.1　平屋顶的组成

平屋顶的支承结构常采用钢筋混凝土梁板,构造简单,建筑外观简洁;但平屋顶坡度较小、排水缓慢,屋面积水机会多,易产生渗漏现象。因此,屋面排水和防水是平屋顶的主要设计内容。

在平屋顶设计中,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。

(1)平屋顶的结构层

平屋顶的结构层要承担屋面上的全部荷载,应具有足够的强度和刚度。现在主要采用钢筋混凝土结构,分为现浇和预制两种,屋面板的结构形式与楼板通常相同。

(2)平屋顶的防水层

现在常用的防水层主要有刚性防水和柔性防水两大类,在寒冷地区以柔性防水居多。现在研制出的新型防水材料,在其形式与施工方法上都有所改善,使屋面防水效果更好。

(3)平屋顶的保温层

在寒冷地区,屋顶需设保温层。保温层有铺于结构层上或吊于结构层下等不同构造方法,其厚度根据热工计算而定。保温材料应选用轻质材料。屋面的找坡可利用保温层进行找坡,也可以另设其他轻质材料。

图7.4　平屋顶四周挑檐自由落水(无组织排水)

7.2.2　平屋顶的屋面排水

1)排水方式的选择

平屋顶的屋面排水方式分为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(图7.4)是指雨水经檐口直接落至地面,屋面不设雨水口、天沟等排水设施,也称自由落水。该排水形式节约材料,施工方便,构造简单,造价低,但建筑物较高或降雨多的地区不宜采用。

图7.5　平屋顶有组织内排水

(2)有组织排水

有组织排水(图7.5、图7.6)是指屋面设置排水设施,将屋面雨水进行有组织地疏导引至地面或地下排水管内的一种排水方式。这种排水方式构造复杂、造价高,但雨水不侵蚀墙面。有组织排水分为内排水、外排水、女儿墙内檐沟排水和挑檐沟外排水。

①内排水。大面积、多跨、高层以及有特殊要求的平屋顶常做成内排水方式,雨水经雨水口流入室内落水管,再排到室外排水系统。

②外排水。雨水经雨水口流入室外排水管的排水方式。

图7.6　有组织排水

③女儿墙内檐沟排水:设有女儿墙的平屋顶,在女儿墙里面设内檐沟或垫坡,落水管可设在外墙外面,将雨水口穿过女儿墙。

④挑檐沟外排水:设有檐沟的平屋面,檐沟内垫出的纵向坡度将雨水引向雨水口,进入落水管。

2)排水的设计

平屋顶的排水组织设计目的是使屋面排水路线简洁顺畅,快速地将雨水排出屋面。设计方法是将屋面划分为若干个排水区,使雨水管负荷均匀,一般按一个雨水口负担150～120m2(屋面水平投影面积)。排水坡面取决于建筑的进深,进深较大时宜采用双坡排水或四坡排水,进深较小的房屋和临街建筑常采用单坡排水。合理设置天沟,使其具有汇集雨水和排除雨水的功能,天沟的断面尺寸净宽应不小于200mm,砂浆或块材面层坡度大于5%。雨水管常用直径为75～100mm,间距不宜超过24m。雨水管有铸铁、镀锌铁皮、石棉水泥、塑料和陶土等几种。镀锌铁皮易锈蚀,不宜在潮湿地区使用;石棉水泥性脆,不宜在严寒地区使用。

平屋顶排水组织设计如图7.7所示。

图7.7　平屋顶排水组织设计

7.2.3　柔性防水平屋顶构造

柔性防水平屋顶构造是用柔性防水卷材以胶结材料粘贴在屋面上,形成一个大面积封闭的防水覆盖层。它具有一定的延伸性,能较好地适应结构温度变形,因此称为柔性防水屋面,也称为卷材防水屋面。

1)柔性防水屋面的材料

多年来,我国一直用石油沥青油毡作为屋面的主要防水材料,这种防水屋面造价低,但需进行热施工,低温脆裂、高温流淌,常需重复维修,在寒冷地区已很少使用。近年来广泛使用的一种合成高分子防水卷材,是以合成橡胶、合成树脂或两者共混体为基料,加入适量化学助剂和填充材料经塑炼混炼、压延或挤出成型,具有拉伸强度高、断裂伸长率大、耐老化及冷施工等优越性能,如三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、铝箔塑胶、橡塑共混等高分子防水卷材。这些材料能冷施工,弹性好,寿命长。另外还有一种新型的高聚物改性沥青防水卷材,即用改性的沥青做基料,用高密度聚氯乙烯膜、无纺聚酯毡或玻纤毡做胎体,聚乙烯薄膜覆盖面,经滚压水冷成型的卷材,如以橡胶、塑料、改性石油沥青为浸渍材料的S型和XS型热融油毡防水卷材。这些新型防水材料与沥青卷材相比,具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度高、延伸率大、抗老化、黏结力强、施工方便的优点,特别适合寒冷地区的防水屋面。

目前三元乙丙橡胶防水卷材得到了广泛的推广应用,这里主要论述其屋面的防水构造方法。

2)柔性防水屋面的防水构造

(1)柔性防水屋面防水基本构造

柔性防水屋面防水基本构造如图7.8所示。

图7.8　柔性防水屋面

①找平层、结合层。找平层的作用是保证防水层的基层表面平整。一般用1∶3或1∶2.5水泥砂浆做找平层,厚20mm,抹平收水后应二次压光。在找平层上面均匀地涂刷一层与三元乙丙橡胶卷材配套的胶粘剂作为结合层。

②防水层。采用氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶防水卷材作为防水层,一般选用一层设防,在屋面易漏水的部位如天沟、泛水、雨水口与屋面阴阳角等处的凸凹部位均需附加一层同类卷材。采用油毡卷材作为防水层,一般选用二毡三油,寒冷地区和屋面易漏水的部位选用三毡四油。做防水层时应注意,防水卷材应干燥,铺防水卷材之前必须保证找平层干透,如果找平层含有一定水分,做上防水层后,在太阳的照射下,水就会变成水蒸气,其上又受到防水层的阻挡,水蒸气无法排出,就聚集形成一定的体积,使屋面防水层鼓泡,易造成防水层破裂,使屋面漏水。因此,在防水层和找平层之间应有一个能让水蒸气扩散流动的场所和渠道,常将防水层采取点铺、条铺(俗称花铺法)。当屋面坡度小于3%时,卷材宜平行于屋脊铺贴;当屋面坡度大于3%时,卷材可平行或垂直于屋脊铺贴,上下搭接宽度不少于70mm,左右搭接宽度不少于100mm。空铺、点铺、条铺时,搭接宽度为100mm,防水层鼓泡形成如图7.9所示。

③保护层。对于非上人屋面,为防水层采用氯化聚乙烯、三元乙丙共混防水卷材时,由于均是非硫化型材料,强度较好,屋面可以不铺设保护层。采用油毡做防水层时,上面的沥青在阳光和大气的长期作用下会因失去弹性而变脆开裂,其表面呈黑色,夏季表面温度可达60～70℃,沥青可能流淌,使油毡滑移脱落。为防止沥青老化和流淌,必须做保护层,一般采用趁防水沥青热时撒绿豆砂的方法。

上人屋面(图7.10)可在防水层上浇筑30～40mm厚细石混凝土面层,为防止屋面变形、保护层开裂,每2m左右留分格缝,并用配套油膏嵌缝。也可预制30mm厚490mm×490mm混凝土板或缸砖做面层,铺在20mm厚的水泥砂浆或砂浆结合层上,并用水泥砂浆嵌缝。

图7.9　防水层鼓泡形成

图7.10　柔性卷材上人屋面

(2)柔性防水平屋面的细部构造

①泛水构造。泛水指屋面防水层与垂直墙交接处的构造,如伸出屋面的女儿墙、烟囱、变形缝等凸出物,当它们穿过防水层时与屋面交界处容易漏水,必须将屋面防水层延伸到这些凸出物的立墙上,并加铺一层防水卷材,形成立铺的防水层。泛水高度不应小于250mm,转角处应将找平层做成半径不小于20mm的圆弧或45°斜面,使防水卷材紧贴其上。贴在墙上的卷材上口易脱离墙面或张口,导致漏水,因此上口处要做收口和挡水处理。收口一般采用钉木条、压铁皮、嵌砂浆,以及配套油膏和盖镀锌铁皮等处理方法。还有在泛水上口挑出1/4砖用于挡水,需抹水泥砂浆斜口和滴水。柔性卷材屋面的泛水构造如图7.11所示。

②檐口。落水檐口的卷材收头极易开裂渗水,采用配套油膏嵌缝。挑檐沟的檐口在檐沟处要多加一层卷材,可以采用空铺的方法,沟口处的卷材收头一般采用嵌配套油膏或插铁卡住等方法,其中嵌配套油膏较为合理,且施工方便。天沟、檐沟内用轻质材料做出不小于1%的纵向坡度。女儿墙外排水一般直接利用屋顶倾斜坡面在靠近女儿墙屋面低处做成排水沟,也可采用专用的槽板做成矩形天沟。天沟内防水层应铺设到女儿墙上形成泛水,天沟内做纵向排水坡度。新型檐口的油毡收头要嵌油膏,坡面要用1∶3水泥砂浆抹20mm厚,檐口有关做法如图7.12所示。

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。直管式适用内排水中间天沟、外排水挑檐等,弯管式只适用女儿墙外排水天沟。

图7.11　柔性卷材屋面泛水构造

图7.12　柔性卷材防水屋面檐口构造

直管式雨水口根据降雨量和汇水面积选择型号,套管呈漏斗形,安装在挑檐板,防水卷材和附加卷材均粘在套管内壁,再用环形筒嵌入套管内。将卷材压紧,嵌入深度不小于100mm,环形筒与底座的接缝须用油膏嵌缝。雨水口周围直径500mm范围内坡度不小于5%,并用密封材料涂封,其厚度不小于2mm。雨水口套管与基层接触处应留宽20mm、深20mm的凹槽,并嵌填密封材料。

弯管式雨水口呈90°弯状,由弯曲套管和铸铁箅两部分组成。弯曲套管置于女儿墙预留的孔洞中,屋面防水卷材和泛水卷材应铺到套管的内壁四周,铺入深度至少100mm,套管口用铸铁箅遮挡,防止杂物堵塞雨水口。

柔性卷材屋面雨水口构造如图7.13所示。

图7.13　柔性卷材屋面雨水口构造

7.2.4　刚性防水平屋顶

刚性防水平屋顶是用刚性防水材料设置的屋面防水层,这种屋面具有价格便宜、耐久性好、屋面材料容易提供、构造简单、维修方便、便于施工等优点,但容易开裂,尤其对温度变化和结构变形较为敏感,因此刚性防水屋面多用于南方地区。

1)刚性防水平屋顶的材料

刚性防水屋面主要采用防水砂浆抹面或密实混凝土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。这种防水材料受温差变化影响大,容易开裂。南方地区虽然比北方地区气温高,但日温差相对比北方地区小,混凝土开裂的程度也比较小一些,因此这种方法很少用于北方。另外,混凝土刚性防水屋面也不宜用在有高温、振动和基础有较大不均匀沉降的建筑中。(https://www.xing528.com)

图7.14　刚性防水屋面构造

2)刚性防水平屋面的防水构造

刚性防水平屋面的防水构造如图7.14所示。

(1)结构层

结构层一般采用钢筋混凝土现浇或预制屋面板。

(2)找平层

结构层采用预制钢筋混凝土板时,应做20mm厚1∶3水泥砂浆找平层;采用现浇钢筋混凝土整体结构时,可以不做找平层。

(3)隔离层

结构层在荷载作用下产生挠曲变形,在温度变化时产生胀缩变形,结构层较防水层厚,其刚度相应比防水层大,当结构产生变形时必然会将防水层拉裂,因此在结构层和防水层之间应设置隔离层,以使防水层和结构层之间有相对的变形,防止防水层开裂。隔离层常采用纸筋灰、低强度等级砂浆、平铺一层油毡或沥青玛蹄脂等做法。若防水层中加膨胀剂,其抗裂性能有所改善,也可不做隔离层。

(4)防水层

防水层是指用防水砂浆抹面形成的防水层,普通细石混凝土防水层、补偿收缩混凝土防水层、块体刚性防水层等。细石混凝土强度等级不应低于C20,厚度不小于40mm,在其中双向配置ϕ4～6钢筋,间距100～200mm,以控制混凝土收缩后产生裂缝,保护层厚度不小于10 mm。应在水泥砂浆和细石混凝土防水层中掺入外加剂,这是因为防水层在施工时用水量超过水泥在水凝过程中所需的用水量,多余的水在硬化过程中逐渐蒸发形成许多空隙和互相连通的毛细管网;另外,过多的水分在砂石骨料的表面形成一层游离水,相互之间也会形成毛细通道,这些毛细通道都是造成砂浆或混凝土收水干缩时表面开裂和屋面渗水的主要原因。加入外加剂可改善这些情况,如掺入膨胀剂使防水层在硬结时产生微胀效应,抵抗混凝土原有的收缩性以提高抗裂性;加入防水剂使砂浆或混凝土与之生成不溶性物质,堵塞毛细孔道,形成憎水性壁膜,以提高密实性。

3)刚性防水平屋面的细部构造

(1)分格缝

分格缝是刚性防水层的变形缝,也称为分仓缝。在大面积整体现浇混凝土防水层中,为防止外界温度变化影响或屋面板产生挠曲变形而引起刚性防水层开裂而设置。分格缝应设在装配式屋面板的支承端、屋面的转折处、泛水上端与立墙交接处,与板缝对齐,其纵横间距不宜大于6m,服务面积为15～25m2。当建筑进深在10m以内时,在屋脊处应设一道纵向分格缝;进深超过10m的,应在屋顶坡面中的某一板缝上再设一道纵向分格缝;为防止分格缝处漏水,分格缝应由浸过沥青的木丝板填塞。防水层内的钢筋网片在分格缝处应断开,缝口应嵌填密封材料,外表用防水卷材盖缝条盖住。刚性防水屋面的分格缝构造如图7.15所示。

图7.15　刚性防水屋面分格缝构造

(2)泛水构造

刚性防水屋面泛水构造与柔性防水屋面的原理基本相同,一般做法是将细石混凝土防水层直接引伸到墙面上,细石混凝土内的钢筋网片也同时上弯。泛水应有足够的高度,转角外做成圆弧或45°斜面,与屋面防水层应一次浇成,不留施工缝,上端应有挡雨措施(一般做法是将砖墙挑出1/4砖,抹水泥砂浆滴水线)。刚性屋面泛水与墙之间必须设分格缝,以免变形不一致,使泛水开裂漏水,缝内用弹性材料填充,缝口应用油膏嵌封或铁皮盖缝。刚性防水屋面泛水构造如图7.16所示。

(3)檐口构造

常用的檐口形式有自由落水挑檐、有组织外排水挑檐沟及女儿墙外排水檐口。自由落水挑檐可用挑梁铺屋面板,将防水层做到檐口,注意在收口处做滴水线。挑檐沟有现浇和预制两种,可将屋面防水层直接做到檐沟,并挑出屋面,做出滴水线。女儿墙外排水檐口处常做成矩形断面天沟,做法与前面女儿墙泛水相同,天沟内需铺设纵向排水坡。刚性防水屋面檐口构造如图7.17所示。

图7.16　刚性防水屋面泛水构造

图7.17　钢性防水雨水口构造

(4)雨水口

刚性防水屋面雨水口的规格和类型与前述柔性防水屋面相同。安装直管式雨水口,为防止雨水从套管与沟底接缝处渗漏,应在雨水口四周加铺柔性卷材,卷材应铺入套管的内壁。檐口内浇筑的混凝土防水层应盖在附加的卷材上,防水层与雨水口相接处用油膏嵌封。安装弯管式雨水口前,下面应铺一层柔性卷材,然后再浇筑屋面防水层,防水层与弯头交接处用油膏嵌封。刚性防水屋面雨水口构造如图7.18所示。

图7.18　柔性防水雨水口构造

7.2.5　其他防水平屋顶屋面构造

粉剂防水屋面是以脂肪酸钙与氢氧化钙组成的复合型憎水粉加保护层的防水屋面。它是一种新型防水形式,与柔性防水和刚性防水有所不同,粉剂也称憎水粉或拒水粉或镇水粉。这种屋面防水层透气不透水,有良好的憎水性、耐久性和随动性,适用于坡度不大于10%的屋顶屋面,具有构造简单、施工快、价格低、寿命长等特点。

1)基本构造做法

(1)结构层

结构层采用刚度大、变形小的现浇或预制钢筋混凝土屋面板。

(2)找平层

为使防水层平整,需在防水层下做基层,基层用1∶3水泥砂浆找平。若结构层表面比较平整,也可不做找平层。

(3)防水层

防水层由憎水粉构成,厚度一般为5～7mm,檐口、泛水、变形缝等薄弱部位应适当加厚以保证防水。

(4)隔离层

为防止在防水层上做保护层时冲散粉状防水层,破坏防水层的连续状态,应在中间设置一道隔离层,采用成卷的普通纸或无纺布铺盖在防水层上面。

(5)保护层

保护层具有防止粉剂防水层在使用过程中受外界影响(如风吹、上人活动、物体碰撞等)而破坏防水的功能,同时也可延缓防水层老化。保护层有两种做法,如下所述:

①铺贴类:常用水泥砖、缸砖、黏土砖或预制混凝土板,当选用尺寸小、薄的材料时,铺前先抹1∶3水泥砂浆,然后再用水泥砂浆铺贴;选用尺寸大、厚的材料时,可直接用1∶3水泥砂浆铺贴,以平整为准。

②整浇类:常用C20细石混凝土或水泥砂浆,混凝土厚度为30～40mm,水泥砂浆厚度为20～30mm。整浇类为防止开裂,还要设置分格缝。

2)细部构造

粉剂防水平屋面的细部构造与刚性防水屋面构造基本相同,如图7.19所示。

图7.19　粉剂防水屋面细部构造

(1)整浇保护层屋面构造(分格缝)

在整浇保护层时应将保护层作出分格缝,并用油膏嵌缝。

(2)檐口构造

檐口构造有自由落水挑檐、挑檐沟和女儿墙外排水方式。自由落水挑檐的防水层收口应采用加厚粉状防水材料。挑檐沟和女儿墙檐口的收口要用水泥砂浆嵌牢或做成15mm×30 mm的凹口以强化防水。

7.2.6　平屋顶的保温和隔热构造

1)保温材料的选择

选择保温材料时应综合考虑使用要求、气候条件、屋顶结构形式、当地资源、工程造价等因素,必须是容重轻、导热系数小的多孔材料,一般分为散料、块材和板材3种。散料有炉渣、矿渣、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等,这种材料由于在使用过程中问题较多,如在风较大时不宜施工炉渣、矿渣等,并且如果上面做卷材防水层,必须在散状材料上抹水泥砂浆找平层,再铺防水卷材,以保证防水层有一个较好的基层,目前已较少使用。块材有沥青膨胀珍珠岩、沥青膨胀蛭石、水泥膨胀珍珠岩、加气混凝土块等,施工时先在保温层上面抹水泥砂浆找平层,再铺橡胶防水层。这几种保温材料做保温层时可与找坡层结合。板材有预制膨胀珍珠岩板、膨胀蛭石板以及加气混凝土板、聚苯乙烯泡沫塑料板和岩棉板等轻质材料,同样在上面做找平层后再铺防水层。

2)保温层的设计

根据保温层在屋顶构造中的位置可分为以下两种:

①保温层设在防水层下。构造层次为防水层、保温层、结构层,即保温层包覆在结构层的上面。保温层厚度根据热工计算确定。这种做法能有效减小外界温度变化对结构的影响,而且结构受力合理、施工方便。由于室内水蒸气能透过结构层进入保温层,产生凝结水,从而降低保温材料的保温性能。另外,凝结水受热膨胀还可以使防水层起鼓破坏,导致防水层的作用失效。

为防止这种现象发生,除前面介绍的在防水层铺设时采用花铺法之外,还应采用在保温层下做隔气层的方法,一般用和橡胶卷材配套的防水涂料涂刷2mm厚,或采用在保温层上加一层砾石或陶粒作为透气层,在其上做找平层和卷材防水层,也可在保温层中间做排气通道。保温层中应设透气层并要留通风口,通风口一般留在檐门和屋脊处。后两种方法因构造复杂,很少采用。

②保温层设置在防水层上。构造层次为保温层、防水层、结构层。由于保温层的位置和通常的设置相反,因此也称为倒铺保温屋面。这种做法的优点是防水层不受外界气候的影响,不受外界的破坏。但必须采用吸湿低、耐气候性强的憎水保温材料,如聚氨酯和聚苯乙烯泡沫材料等,而且上面需用较重的覆盖层,如混凝土块、卵石、砖等压住。

柔性防水平屋顶保温层如图7.20所示。保温层设透气层的做法如图7.21所示。

图7.20　柔性防水平屋顶保温层

图7.21　保温层设透气层做法