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第六节屋顶概述内容提要：平屋顶和坡屋顶防水是屋顶构造设计的核心屋顶的构造层次与屋顶的细部构造作用：屋顶是房屋最上层的围护与承重构件。屋顶结构组成屋顶依其排水坡度大小分为平屋顶和坡屋顶。应考虑到功能、结构、建筑艺术三方面的要求顶棚屋顶屋面层结构层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——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。——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。常见屋顶类型其它形式的屋顶：——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薄壳屋顶拱屋顶折板屋顶悬索屋顶网架屋顶杭州大剧院的建筑造型非常独特富有诗意。银色金属屋面由进口钛板铺设，象征着明珠；大斜面双曲玻璃幕墙则象征一弯明月；大剧院前6000平方米的广场浅水域象征着杭州西湖。鸟巢“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱。体育场外壳采用可作为填充物的气垫膜，使屋顶达到完全防水的要求，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要。水立方水立方的内外立面膜结构共由3065个气枕组成（其中最小的1－2平方米，最大的达到70平方米），覆盖面积达到10万平方米，展开面积达到26万平方米，是世界上规模最大的膜结构工程，也是惟一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。“水立方”的地下及基础部分是钢筋混凝土结构，地上部分是钢网架，钢结构与钢筋混凝土结构中的钢筋通过焊接连接，共同形成了一个立方体的笼子。屋面上，镶嵌、固定一块块充气枕的是槽形的钢构件，钢构件又宽又厚，与“水立方”四壁的钢网架焊接为一体，支撑着整个屋顶。雷雨天气里，这些钢构件的作用更是非同小可。它们一方面作为天沟，收集、排除屋面的雨水；同时又充当了接闪器，及时将雷电流引到“笼式避雷网”，保护整个建筑物的安全。这是一个非常理想的“笼式避雷网”，完全依靠建筑物自身结构中的材料，无须单独架设避雷针、做引下线或接地体，屋面没有突出的避雷针或避雷带，既经济美观又安全可靠。中国馆上海世博会主题馆屋顶铺设太阳能板.顶部的观景台也引进最先进的太阳能薄膜，储藏阳光并转化为电能。顶层还有雨水收集系统，雨水净化用于冲洗卫生间和车辆。主体建筑的挑出层，构成了自遮阳体型，已经为下层空间遮阴节能了。整体构造采用斗拱造型，借鉴的是中国古老的大屋顶原理，观众可在馆内感受到冬暖夏凉。一、平屋顶大量民用建筑如采用与楼盖基本类同的屋顶结构就形成平屋顶。平屋顶的排水坡度小于5%，最常用的排水坡度为2~~3%。。常用的防水方法：柔性材料胶结的屋面防水层防水、防水砂浆或细石混凝土防水层防水。常用的排水方法：设置屋面坡度。（一）平屋顶的排水1、屋面坡度的设置屋面雨水的排水速度取决于屋面坡度。屋面坡度的设置可采用较简单的垫置或搁置方法。垫置坡度：在屋面板上，采用廉价轻质材料垫置出屋面坡度，垫置坡度一般为2%~3%。搁置坡度：利用结构层预制屋面板搁置成屋面排水坡度。坡度一般为3%。垫置坡度搁置坡度两种屋顶坡度的优缺点：垫置找坡天棚面平整，但增加屋面荷载搁置找坡，构造简单，不增加荷载，但天棚顶倾斜，室内空间不够完整2、排水方式a.无组织排水：——无组织排水是指屋面雨水直接从檐口自由下落的一种排水方式，因为不用天沟、雨水管等导流雨水，故又称自由落水。适用于≦3层或檐高不大于10米的中小型建筑或少雨地区建筑，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。在雨水充沛地区，地面往往有明沟和集水井与之配套，将雨水集中排到地下排水系统。有组织排水分为外排水和内排水两种形式。①外排水方案a.挑檐沟外排水b.女儿墙外排水c.女儿墙挑檐沟外排水d.暗管外排水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24mb.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c.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——特点是将雨水管隐藏在假柱或空心墙中。②内排水——雨水通过在建筑内部的雨水管排走。——如中间天沟内排水。屋面排水组织设计——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：划分排水分区确定排水坡面的数目确定天沟断面大小和天沟纵坡的坡度值雨水管的规格及间距（一）平屋顶的排水防水的主要目的是阻止雨水渗入。根据所用防水材料性质的不同有柔性防水屋面和刚性防水屋面。柔性防水屋面柔性防水屋面是以防水卷材和沥青胶结材料分层粘贴而形成的防水屋面。卷材铺设方式直接影响防水效果。节点构造泛水构造泛水处指防水屋面与垂直墙面交接处。卷材顶端要进行适当处理，以防卷材与墙面脱开裂口引起渗水。常见的处理方法有：钉木条、压铁条、嵌砂浆和油膏等。檐口构造檐口处常见卷材收头构造有所不同，自由落水式檐口处常见收头构造见图2-37，檐沟处常见卷材收头做法见图2-38。刚性防水屋面刚性防水屋面是指以防水砂浆抹面或稀释混凝土浇捣而成的面层。刚性防水面层比较经济，民用建筑中用的浇捣，不足之处是完工后有出现裂缝、渗水的可能。为此，有必要在构造上采取一些措施，尽量减少渗水的可能。比如：设置分仓缝、设置浮筑层、活动支座。节点构造泛水它是刚性防水屋面的重要节点。檐口构造可视檐口形式进行处理。坡屋顶是指屋面坡度较陡的屋顶，其坡度一般在10%以上。坡度大，雨水易排除。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二、坡屋顶坡屋顶一般由承重结构和屋面两个部分所组成，必要时还设有保温层、隔热层及顶棚等等。（一）屋顶的承重结构坡屋顶的承重结构一般包括屋架和山墙等，其功能主要是承受屋面荷载并把它传递给墙或柱。屋架的常见形式为三角形桁架，用以支撑檩条及其屋面荷载。（二）屋顶的屋面构造坡屋顶的屋面由屋面基层和防水层组成。回屋面基层包括：檩条、椽子、屋面板、油毡、顺水条和挂瓦条等。防水层一般采用平瓦，故也称平瓦屋面。瓦屋面一般是在屋面基层上铺盖各种瓦材，——利用瓦材的相互搭接来防止雨水渗漏；——也有出于造型需要而在屋面盖瓦，利用瓦下的基层材料来防水的做法。一、瓦屋面的承重结构瓦屋面的承重结构一般可分为桁架结构、梁架结构和山墙承檩三种屋架支撑檩条山墙支撑檩条梁架支撑檩条瓦屋面按屋面基层的组成方式也可分为有檩和无檩体系两种。——无檩体系是将屋面板直接搁在山墙、屋架或屋面梁上，瓦主要起造型和装饰的作用。——在有檩体系中，檩条常用木材、型钢或钢筋混凝土制作。二、瓦屋面的基层和防水层1、块瓦屋面块瓦包括陶瓦、水泥瓦黏土平瓦（一般由粘土浇结而成。瓦宽230mm，长380－420mm，瓦的四边有榫和沟槽）。铺瓦方式有：水泥砂浆卧瓦、钢挂瓦条挂瓦、木挂瓦条挂瓦。如图油毡瓦屋面：以玻纤毡为胎基的彩色防水片瓦，规格为1000mm×333mm×2.8mm.黏结方式为钉黏结合，以订为主。构造如下图。块瓦形钢板彩瓦屋面：以彩色薄钢板冷压成型，用自攻螺钉固定于冷弯型钢挂瓦条上。构造如下图。平瓦屋面的细部构造檐口构造:檐口分为纵墙檐口和山墙檐口。a.纵墙檐口：——纵墙檐口根据造型要求可做成挑檐或封檐。下图是挑檐口的几种构造方法。北京故宫某库房的纵墙挑檐b.山墙檐口：——山墙檐口按屋顶形式分为硬山与悬山两种做法。第七节屋顶保温与隔热屋顶象外墙一样属于房屋的外围护结构，不但要有遮风避雨的功能，还应有保温与隔热的功能。屋顶保温屋顶隔热屋顶保温材料选择在寒冷地区或装有空调设备的建筑中，屋顶应设计成保温屋顶。为了提高屋顶的热阻，需要在屋顶中增加保温层。保温材料应具有吸水率低，导热系数较小(≦0.25w/m·k)并具有一定的强度的性能。屋面保温材料一般为轻质多孔材料。1、松散的保温材料：膨胀珍珠岩、炉渣、矿棉、玻璃棉等。2、整体保温层材料：沥青膨胀珍珠岩、水泥膨胀珍珠岩、水泥膨胀蛭石、水泥炉渣等。3、板状保温材料：加气混凝土板、泡沫混凝土板、矿棉板、木丝板等。平屋顶保温构造平屋顶因其屋面坡度平缓，保温层通常放在防水层之下，结构层之上。刚性防水屋面不适宜设保温层。排气道的构造：排气孔的数量一般36平米设置一个。排气道的构造排气道的构造坡屋顶保温构造坡屋顶的保温层一般布置在瓦材与檩条之间或吊顶上面。屋顶隔热：——通风隔热——蓄水隔热——种植隔热通风隔热就是：——在屋顶设置架空通风间层，使其上层表面遮挡阳光辐射，同时利用风压和热压作用使间层中的热空气被不断带走。通风间层的设置通常有两种方式：一种是在屋面上做架空通风隔热间层，另一种是利用吊顶棚内的空间做通风间层。架空通风隔热架空通风隔热间层设于屋面防水层上，其隔热原理是：一方面利用架空的面层遮挡直射阳光，另一方面架空层内被加热的空气与室外冷空气产生对流，将层内的热量源源不断地排走。架空通风层通常用砖、瓦、混凝土等材料及制品制作。架空通风层的设计要点有：①架空层的净空高度一般以180～300mm为宜。屋面宽度10m时，应在屋脊处设置通风桥以改善通风效果。②为保证架空层内的空气流通顺畅，其周边应留设一定数量的通风孔。③架空隔热板的支承物可以做成砖垄墙式，也可做成砖墩式。顶棚通风隔热下图是几种常见的顶棚通风隔热屋面构造示意，设计中应注意满足下列要求：①必须设置一定数量的通风孔，使顶棚内的空气能迅速对流。②顶棚通风层应有足够的净空高度，应根据各综合因素所需高度加以确定。仅作通风隔热用的空间净高一般为500mm左右。③通风孔须考虑防止雨水飘进。④应注意解决好屋面防水层的保护问题。屋顶蓄水隔热①水层深度及屋面坡度适宜的水层深度为150～200mm。为保证屋面蓄水深度的均匀，蓄水屋面的坡度不宜〉0.5%。②防水层的做法最好用于刚性防水屋面，也可用于卷材防水屋面。采用刚性防水层时应按规定做好分格缝。③女儿墙与泛水蓄水屋面四周可做女儿墙并兼作蓄水池的仓壁。在女儿墙上应将屋面防水层延伸到墙面形成泛水，泛水的高度应高出水面100mm。④蓄水区的划分为了便于分区检修和避免水层产生过大的风浪，蓄水屋面应划分为若干蓄水区，每区的边长不宜超过10m。蓄水区间用浊凝土做成分仓壁，壁上留过水孔，使各蓄水区的水层连通，但在变形缝的两侧应设计成互不连通的蓄水区。⑤溢水孔与泄水孔为避免暴雨时蓄水深度过大，应在蓄水池布置若干溢水孔（每开间设一个），为便于检修时排除蓄水，应在池壁根部设泄水孔（中距≦15米），泄水孔和溢水孔均应与排水檐沟或水落管连通。⑥管道的防水处理蓄水屋面不仅有排水管，一般还应设给水管，以保证水源的稳定。所有的管道应在做防水层之前装好，并用油膏等防水材料妥善嵌填接缝。——蓄水屋面与普通平屋顶防水屋面不同的就是增加了一壁三孔。所谓一壁是指蓄水池的仓壁，三孔是指溢水孔、泄水孔、过水孔。种植隔热屋面种植隔热的原理是：在平屋顶上种植植物，借助载培介质隔热及植物吸收阳光进行光合作用和遮挡阳光的双重功效来达到降温隔热的目的。一般种植隔热屋面是在屋面防水层上直接铺填种植介质，载培植物。种植隔热屋面的构造要点①选择适宜的种植介质宜尽量选用轻质材料作载培介质，常用的有谷壳、蛭石、陶粒、泥碳等，即所谓的无土载培介质。载培介质的厚度应满足屋顶所载种的植物正常生长的需要，但一般不宜超过300mm。②种植床的做法种植床又称苗床，可