大型公共建筑金屬屋面構(gòu)造防水的思考

楊祖南

摘 要：金屬屋面是一種重要的屋蓋形式，主要以鎖邊金屬板為主要材料，本文以大型公共建筑金屬屋面防水問(wèn)題進(jìn)行剖析，提出通過(guò)細(xì)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化達(dá)到更好的防水效果。希望可以為解決金屬屋面的防水問(wèn)題提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：金屬屋面；構(gòu)造防水；優(yōu)化措施

前言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，體現(xiàn)綠色與人文的建筑日漸成為建筑領(lǐng)域發(fā)展的必然要求，建筑藝術(shù)形態(tài)日趨多樣化以體現(xiàn)地標(biāo)特征，以其獨(dú)特的魅力展示城市形象，諸如會(huì)展中心、體育場(chǎng)館以及大型交通運(yùn)輸公共建筑，等等。大型金屬屋面被廣泛應(yīng)用到公共建筑之中，很好地提升建筑藝術(shù)構(gòu)型效果。但大型金屬屋面的防水問(wèn)題一直是一個(gè)沒(méi)有得到有效破解難題，也正是因?yàn)榇耍髡咄ㄟ^(guò)參與幾個(gè)工程的建設(shè)實(shí)踐體會(huì)，引發(fā)深入思考這一問(wèn)題，認(rèn)為大型公共建筑金屬屋面的細(xì)部防水構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，顯得極為重要，也是提升大型公共建筑綜合性能的重要路徑。期望細(xì)部防水構(gòu)造的優(yōu)化與推廣，能夠促進(jìn)大型金屬屋面防水技術(shù)的革新與進(jìn)步，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步發(fā)揮積極作用。

一、金屬屋面的防水性能

金屬屋面日漸成為構(gòu)建大跨度公共建筑的屋面形式，有利于營(yíng)造大氣磅礴的建筑氣勢(shì)，有利于綠色環(huán)保建材的推廣應(yīng)用（如圖1）。常見(jiàn)的金屬板材均適用于金屬屋面，如鋅板、鍍鋁鋅板、鋁合金板、鋁鎂合金板，等等。金屬屋面體系在應(yīng)用過(guò)程中尤其需要注重的是其防水性能的優(yōu)化。

1.屋面防水

在建筑圍護(hù)系統(tǒng)中，屋面防水主要指的是防系統(tǒng)外部水和系統(tǒng)冷凝水，其中雨水、積雪融化水等都屬于系統(tǒng)外部水范疇；在圍護(hù)系統(tǒng)中存在的水機(jī)或水珠，則屬于系統(tǒng)冷凝水范疇。對(duì)于金屬屋面來(lái)說(shuō)，其首先需要便是屋面滲漏情況的發(fā)生，其滲漏主要是因?yàn)橥獠克?，在進(jìn)行排水系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中此可謂是需要注重的重要方面。其次，在進(jìn)行屋面防水過(guò)程中同樣需要注意外部水流進(jìn)入內(nèi)部循環(huán)，從而造成系統(tǒng)內(nèi)部水分增加。同時(shí)，因?yàn)楦鱾€(gè)設(shè)備、系統(tǒng)的運(yùn)行也同樣容易造成冷凝水的產(chǎn)生，其同樣是屋面防水過(guò)程中所需要注意的重要關(guān)鍵所在。

2.目前大型金屬屋面系統(tǒng)防水性能分析

（1）由于構(gòu)造原因所引起的防水問(wèn)題

當(dāng)屋面坡度太過(guò)平緩時(shí)，特別是上翹檐口或?qū)臃绞郊忭斒轿菁箍p隙，常用擋板封堵的構(gòu)造，受制于現(xiàn)場(chǎng)拼裝工藝，水密性難以滿(mǎn)足理論要求，同時(shí)，容易受其他工序施工過(guò)程擾動(dòng)，很容易出現(xiàn)毛細(xì)水爬升從接縫的縫隙中流入室內(nèi)，存在防水盲區(qū)。

（2）由于屋面造型造成板與板之間異形接縫構(gòu)造所引起的防水問(wèn)題

由于屋面造型造成板與板之間異形接縫普遍存在。接縫線(xiàn)型因板型變化無(wú)常及板厚的限制，常規(guī)采用焊接方式接縫，焊接質(zhì)量難以得到保證，同時(shí)，受到溫度應(yīng)力的影響，容易導(dǎo)致拉裂情況的發(fā)生，產(chǎn)生滲漏隱患。

（3）由于材料變化連接構(gòu)造所引起的防水問(wèn)題

大型屋面不可避免設(shè)置天窗等建（構(gòu)）筑物，存在不同材質(zhì)的連接構(gòu)造，金屬材料脹縮性是必須要考慮的重要要素，否則連接部位就極容易出現(xiàn)變形，導(dǎo)致滲漏狀況發(fā)生；當(dāng)前常用不同材質(zhì)的焊接連接，輔助密封材料的構(gòu)造形式，當(dāng)板材基板、鍍層等厚度不合格時(shí)，就會(huì)降低耐腐蝕性能，密封材料也會(huì)溫度反復(fù)變化的影響耐久性，容易引發(fā)滲漏狀況。

（4）三角形天窗由于開(kāi)啟變形所引起的防水問(wèn)題

三角形天窗難免經(jīng)常反復(fù)啟閉，容易受電動(dòng)或氣動(dòng)開(kāi)啟時(shí)，瞬間受力沖擊及自重作用產(chǎn)生變形，進(jìn)而影響正常閉合時(shí)水密性，即水密性的耐久性達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

（5）附加柔性防水層達(dá)不到設(shè)計(jì)預(yù)期的防水作用

附加柔性防水層由于屋面系統(tǒng)大量支座穿透柔性防水層，同時(shí)，在硬度不足的保溫層上敷設(shè)，質(zhì)量也難以保證，達(dá)不到預(yù)期防水效果作用。

二、大型公共建筑金屬屋面構(gòu)造防水優(yōu)化措施

鑒于以上問(wèn)題的剖析，本文以為，防水問(wèn)題應(yīng)遵循以“疏”為主，盡量避免或少用“堵”的方式解決防“水”問(wèn)題，因此，應(yīng)以問(wèn)題為導(dǎo)向，對(duì)癥下藥，在優(yōu)化相關(guān)細(xì)部構(gòu)造防水上采取有效措施。基于此思考，上述前三個(gè)問(wèn)題，建議采用“附屬天溝+構(gòu)造”的優(yōu)化方案，既避免了不同方向板長(zhǎng)不同的變形對(duì)接縫質(zhì)量的影響，又通過(guò)物理分割釋放了不同方向板長(zhǎng)不同的應(yīng)力對(duì)鎖邊產(chǎn)生的次生水密性的隱性損傷，有效的解決了防水潛在的隱患問(wèn)題，施工技術(shù)難度降低，防水效果更加明顯。日前已在西部多個(gè)大型公共建筑金屬屋面應(yīng)用中得到驗(yàn)證。同時(shí)，通過(guò)天溝可以將大型金屬屋面自然劃分為若干單元，有利于組織各單元同步施工，突破了傳統(tǒng)依序連續(xù)敷板作業(yè)的局限，有利于縮短施工作業(yè)持續(xù)時(shí)間，科學(xué)地縮短工期，促進(jìn)工程項(xiàng)目盡快投產(chǎn)發(fā)揮社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

如果天窗具有開(kāi)啟功能需求時(shí)，建議盡可能避免三角形天窗，多采用垂直與屋面結(jié)構(gòu)形式（如圖2），其開(kāi)窗結(jié)構(gòu)與建筑幕墻形式相同，電動(dòng)或氣動(dòng)開(kāi)啟時(shí)，有利于抵抗瞬間受力沖擊及自重疊加作用產(chǎn)生變形。 本文以為建筑藝術(shù)的追求，首先應(yīng)以滿(mǎn)足功能要求為前提，同時(shí)兼顧建筑造型的需要。有時(shí)轉(zhuǎn)變思路也能創(chuàng)造出別具一格的建筑效果。

柔性防水層，同城適用于剛性屋面。但作為大型金屬屋面的附加柔性防水層而言，由于金屬屋面系統(tǒng)大量支座穿透柔性防水層、屋面豎向曲面起伏變化也不利于積水排放組織以及尤其在低容重保溫層材料層上敷設(shè)質(zhì)量也難以保證等影響，預(yù)期防水效果與實(shí)際作用效果差別可以說(shuō)出乎想象；如果要保證附加柔性防水層防水效果，應(yīng)采用高密度高容的保溫材料，必然增加屋面結(jié)構(gòu)荷載，甚至與主體結(jié)構(gòu)的要求不相符，影響主體結(jié)構(gòu)安全。因此，本文建議金屬屋面盡可能慎重選用附加柔性防水層，從深入研究?jī)?yōu)化細(xì)部防水構(gòu)造設(shè)計(jì)上下功夫，改善大型金屬屋面防水性能。既有利于建筑結(jié)構(gòu)安全，又盡可能減少不必要的工程投資。

結(jié)語(yǔ)：

大型公共建筑在人們的生活工作中發(fā)揮著極為重要的作用和影響，大型金屬屋面防水技術(shù)的進(jìn)步，可以更好地提升其綜合性能，可以促使其應(yīng)用范疇更加廣闊。相關(guān)機(jī)構(gòu)技術(shù)人員還需要就金屬屋面的應(yīng)用情況以及優(yōu)化防水方案進(jìn)行深入剖析，進(jìn)一步研發(fā)與完善具有推廣應(yīng)用的具體做法，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)技術(shù)水平進(jìn)一步發(fā)展為歷史人文與現(xiàn)代文明融合的建筑藝術(shù)更加絢麗添彩，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)更大作用。

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