既有居住建筑屋面平改坡設(shè)計方案初探

張楠怡 陳光

【摘 要】近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，美化城市景觀、提高生活質(zhì)量逐漸成為關(guān)注重點(diǎn)。既有居住建筑平屋面改坡屋面，不僅可以加強(qiáng)房屋保溫隔熱性能、增長其使用壽命，還可以美化房屋立面、提高城市美觀性。然而，屋面平改坡因既有條件的限制，也存在許多問題。本文根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況、搜集相關(guān)資料，對常見問題進(jìn)行分析，初步探索改造設(shè)計方案。

【關(guān)鍵詞】既有建筑；屋面改造；設(shè)計

從荷載角度，既有居住建筑多為磚混結(jié)構(gòu)，承重有限，而且因其設(shè)計年代久遠(yuǎn)，圖紙基本全部缺失，因此，改造設(shè)計時需現(xiàn)場測量每棟住宅的屋面輪廓尺寸，并根據(jù)其現(xiàn)有情況進(jìn)行屋面荷載分析，計算坡屋頂改造需增加的荷載，保證其改造后的安全性。

從美觀角度，現(xiàn)存既有居住建筑多為5～8層多層住宅，因此，為使改造后的屋面具有更加直觀的美化效果，增加其可視范圍，屋面坡度不宜小于30°。

方案一：全封閉坡屋頂改造

全封閉坡屋頂改造：鋼桁架與彩鋼板結(jié)合成輕鋼屋面，將住宅原屋面全部封閉起來，形成悶頂?shù)母脑旆绞?。設(shè)計時需兼顧坡屋面檢修的安全性等問題，因此屋面坡度不宜大于45°。

這種方式可采用兩根方鋼焊接成“人”字， 中間再焊接一根方鋼作為橫撐組成一品鋼桁架（橫撐的具體位置需計算得出）。這種鋼桁架最大的優(yōu)點(diǎn)是用料少，不僅能減輕屋面荷載，而且可以降低改造成本。鋼架兩端焊接方鋼柱，鋼柱直接落于住宅外部墻體梁相交位置處，通過鉆眼植筋澆筑混凝土柱墩將上部鋼柱與下部墻體連接成一體。

全封閉坡屋頂可以有效地解決屋面保溫的問題，但同時也帶來許多問題需逐一解決。

1.屋面排水問題

原有住宅為平屋面：女兒墻屋面采用落水管有組織排水，挑檐屋面為自由無組織排水。改為坡屋頂后，原有屋面被覆蓋，雨雪直接落于坡屋面彩鋼板上，因重力作用向下滑落，如檐口部位不作處理，從5～8層高度的住宅屋頂自由滑落的雨雪可能會給下方行人帶來危險，因此，彩鋼板屋頂外宜連接彩板檐溝，設(shè)置落水管，而且在其檢修更換等細(xì)節(jié)上需仔細(xì)考慮。

2.通氣、排煙問題

原有住宅衛(wèi)生間和廚房的通氣、排煙道直通屋面，而全封閉坡屋頂改造相當(dāng)于給原有屋面加置了一個悶頂，衛(wèi)生間和廚房排出的氣體及煙塵無法排出，因此，在改造設(shè)計時需將原有通氣、排煙道直接從坡屋面引出來，可采用土建堆砌或鋼板圍合等方式，注意與屋面彩鋼板的結(jié)合部位的處理，避免雨水滲漏，并且在通氣、排煙道上部做好風(fēng)雨帽。

3.太陽能熱水器安裝問題

原有住宅有些屋面上安裝有太陽能熱水器，但因其本身自重和水重可達(dá)到幾百公斤，增加了鋼結(jié)構(gòu)的荷載，而且鋼屋架的承載量無法承受熱水器的重量，因此既有居住建筑的全封閉式屋頂改造不具備安裝太陽能熱水器的條件。不僅如此，太陽能熱水器可能遭遇雷擊、與改造后建筑屋頂不協(xié)調(diào)等也是其不能安裝在改造后住宅屋面上的原因。

4.避雷問題

原有住宅的屋面山墻、煙道、通氣口等均未設(shè)置避雷針，而改造后的屋面被鋼架鋼板覆蓋，因此，屋面的防雷設(shè)計必不可少。坡屋面搭接固定后，屋面起脊、屋角線處均應(yīng)設(shè)置避雷帶。并將所有突出屋面的金屬構(gòu)件，如鋼板圍合伸出屋面的通風(fēng)排煙道、金屬屋面、鋼屋架等與避雷帶可靠焊接。

5.檢修問題

既有居住建筑坡屋頂改造，因考慮屋頂?shù)目梢姺秶?，并受住宅高度的影響，其屋頂坡度不宜小?0°。大坡度的屋頂勢必會給鋼屋面檢修帶來不便，因此，全封閉坡屋頂屋面坡度亦不宜大于45°。并且在設(shè)計時應(yīng)考慮將屋面錨固件等易損壞節(jié)點(diǎn)向內(nèi)設(shè)置，便于在悶頂下方進(jìn)行維修。此外，屋面應(yīng)設(shè)置檢修口，并考慮在屋面外彩鋼板適當(dāng)位置設(shè)置踩踏板，方便維修人員在屋面走動。

方案二： 半開敞式坡屋頂改造

半開敞式坡屋頂：利用鋼架與彩鋼板在住宅屋面四周沿外墻圍出坡屋面形式，但不封至頂部的改造方式。其坡屋面不需上人，因此設(shè)計時可不考慮屋面最大坡度。

這種形式的改造優(yōu)點(diǎn)是屋面原有通氣、排煙道不需改造，可安裝太陽能熱水器，并能利用其原有的排水方式，屋面施工和檢修方便，但同時也存在一些問題需要探討。

1.保溫問題

半開敞式坡屋頂?shù)匿撐菝娌环忾]，住宅原有屋面依然與外部空氣接觸，因此無法達(dá)到保溫的目的。如需提高住宅保溫性能，達(dá)到保溫效果，可考慮在不拆除住宅屋面原有保溫、防水的基礎(chǔ)上，再加鋪一層保溫防水，其荷載需計算在增加荷載中。

2.風(fēng)荷載問題

半開敞式坡屋頂是在原有住宅屋面四周加設(shè)一圈不封閉的彩鋼板，類似傾斜的“廣告牌”，因?yàn)樾杩紤]坡屋頂?shù)目梢姺秶?，所以對屋面彩鋼板的高度有一定要求。而彩鋼板在重力荷載及風(fēng)荷載的作用下，容易產(chǎn)生的變形和振動，嚴(yán)重者或出現(xiàn)彩鋼板脫離結(jié)構(gòu)鋼架墜落、鋼架結(jié)構(gòu)整體與屋面主體分離墜落等現(xiàn)象，給行人帶來危險。由此可見，改造設(shè)計時需重點(diǎn)考慮屋面與鋼架、鋼架與彩鋼板等各連接節(jié)點(diǎn)的安全牢固性以確保屋面的整體穩(wěn)定性。與此同時，風(fēng)荷載給住宅屋面及外墻帶來的外力影響也應(yīng)在改造設(shè)計時的荷載計算中予以考慮。

3.避雷問題

屋面改造后，由鋼架及彩鋼板組合而成的輕鋼屋面覆蓋住宅頂部外圍一圈，因此應(yīng)在輕鋼屋面頂部一周及屋角線處設(shè)置避雷帶。詳細(xì)的避雷設(shè)置應(yīng)根據(jù)不同住宅樓的具體情況進(jìn)行分析設(shè)計。

綜上所述，既有居住建筑的屋面平改坡設(shè)計應(yīng)注意以下幾方面：屋面坡度需從多方面考慮，既要保證其安全性又要達(dá)到美化立面的效果；增強(qiáng)屋面的保溫隔熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的；根據(jù)現(xiàn)場勘查結(jié)果計算屋面荷載承受力，設(shè)計減小鋼屋面荷載，并綜合考慮風(fēng)荷載及雨雪荷載等外來因素，確保改造后輕鋼屋面的安全穩(wěn)定性；屋面排水宜采用有組織排水，防止自由下落的雨水因重力影響砸傷行人；通氣、排煙道要伸出屋面并做好防雨帽，以便廢氣、煙塵的排出；安設(shè)避雷裝置，避免改造坡屋面受雷電擊擾等。此外，施工時及改造后屋面原有太陽能熱水器及其他雜物的安置，需住宅管理單位與居民協(xié)調(diào)商議，并在后期加強(qiáng)巡檢、做好養(yǎng)護(hù)工作，從而減少不必要的糾紛問題。