屋顶构造设计

第六章屋顶构造设计本章的主要内容平屋顶的排水构造概述性问题介绍平屋顶的防水构造平屋顶的保温与隔热构造坡屋顶构造屋顶是建筑物的一个重要组成部分，是房屋最上层的覆盖构件，起承重和围护的作用。屋顶有各种不同的形式……屋顶的形式是建筑造型的一个重要因素。很多大型建筑屋顶的造型就是建筑的造型尽管屋顶的形式不同，却总是建筑的一个覆盖构件屋顶暴露在大气中，直接受自然界的影响，起着对建筑的围护作用和承重的作用。围护作用体现在——屋顶抵御大自然风、雨、雪、霜、太阳辐射等自燃因素的侵袭。承重作用是指——承受自重：即自身的重量，也称恒载。承受活动荷载：如：雨雪的荷载、风力的作用、上人活动的人的重量、屋顶花园的荷载等。第一节屋顶概述一.屋顶的类型二.屋顶材料与坡度的关系三.屋顶的组成与各组成作用一.屋顶的类型按外形分类可分为平屋顶——坡度小于3％的屋顶，常用1％～3％坡屋顶——坡度一般大于3％其它屋面平屋顶流水别墅平屋顶是现代建筑常见的屋顶形式平屋顶具有其他形式所没有的好处海阔天空坡屋顶重檐庑殿圆攒尖顶悬山顶硬山顶歇山顶卷棚顶六角攒尖顶四角攒尖顶其他类型的屋顶正在建筑的国家大剧院——水滴状造型二.屋面覆盖材料与坡度的关系：坡屋顶上机平瓦S型瓦钢瓦玻纤瓦钢板瓦压型钢板屋顶材料与坡度的关系屋面覆盖材料与坡度的关系：材料面积越大，坡度越小。反之相反。坡度大时，以排水为主，以堵为辅，故覆盖材料面积可以小些。坡度小时，因排水速度慢了，所以应以堵水为主，故覆盖材料面积应该大些。———这就是导水和堵水的辨证关系坡度的表达方式三.屋顶的组成与各组成作用屋顶主要由面层、承重结构、顶棚三部分组成。屋顶暴露在大气中，直接受自然界的影响，因此要求面层所用材料应有较好围护功能,能抵御大自然风、雨、雪、霜、太阳辐射等的侵袭，并具有一定的耐久性。面层：包括防水层、保温层或隔热层等。保温或隔热层是为保证建筑物具有良好的室内环境而设置的构造层，是轻质、多孔的材料。屋顶常用的防水卷材承重结构：屋顶承重结构用以承受屋顶得全部荷载，为保证建筑物坚固耐久，结构形式的选择应具有足够的强度和刚度。顶棚顶棚层则根据屋顶形式及使用功能得要求采用直接式顶棚或悬吊式顶棚。构造同楼盖顶棚。例：各类型屋面构造组成：——铺块材非保温上人屋顶——铺块材保温上人屋顶非上人屋顶非上人保温屋顶细石混凝土复合防水（保温）非上人架空隔热保温屋面细石混凝土复合防水（非保温）刚性防水层上的分格缝第二节钢筋砼平屋顶排水构造一、排水坡度的形成方式二、排水组织方式三、组织设计的几个要求四、排水组织设计与表达一.坡度形成方式平屋顶坡度形成方式有材料找坡和结构找坡两种做法。材料找坡结构找坡1.材料找坡材料找坡是指屋面板呈水平搁置，利用轻质材料垫置而构成得一种方法，因而材料找坡又称垫置坡度。常用找坡材料有水泥炉渣，石灰炉渣等，找坡材料最薄处以不小于30mm厚为宜。材料找坡做法可获得室内的水平顶棚面，空间完整，但找坡材料增加了屋面荷载，且多费材料和人工。当屋顶坡度不大或需设保温层时广泛采用材料找坡这种做法.2.结构找坡结构找坡是指将屋面板倾斜搁置在墙体或屋面梁及屋架上的一种做法，因此结构找坡又称搁置坡度。这种做法不需在屋面上另加找坡层，具有构造简单、施工方便、节省人力和材料，减轻屋顶自重的优点，但室内顶棚面是倾斜的，不够美观。因此结构找坡常用于设有吊顶棚或室内美观要求不高的建筑工程中。幻灯片68二、排水方式分为有组织和无组织排水两类无组织排水又称自由落水，是指屋面雨水直接从檐口落自室外地面的一种排水方式。这种做法具有结构简单、造价低廉的优点，但屋面雨水自由落下会溅湿墙面，外墙墙角常被飞溅的雨水侵蚀，影响到外墙得坚固耐久性，并可能影响人行道得交通。无组织排水方式主要适用于少雨地区或一般低层建筑，不宜用于临街建筑和高度较高得建筑。（年降雨量≤900MM，檐高≤10米；年降雨量＞900MM，檐高≤8米；）无组织排水有组织排水是指屋面雨水通过排水系统，有组织地排至室外地面或地下管沟的一种排水方式。这种排水方式具有不妨碍人行交通、不易溅湿墙面的优点，因而在建筑工程中应用非常广泛。但与无组织排水相比，其构造较复杂，造价相对较高。有组织排水又分为外排水、内排水。外排水分为：●女儿墙外排水●檐沟外排水●女儿墙挑檐外排水在一般情况下应尽量采用外排水方案，因为内组织雨水管穿过楼盖，易造成渗漏。内排水方式用于：多跨房屋的中间跨高层建筑寒冷地区为防水落管冰冻堵塞，可采用内排水方式。有组织排水-----檐沟外排水有组织排水-----女儿墙外排水有组织排水-----女儿墙带天沟外排水有组织排水-----内排水幻灯片68三、屋顶排水组织设计中的几个要求排水组织设计中几个主要要求：1)平屋顶宽度≤12M时可设单坡排水，否则宜采用双坡。2)排水区面积即屋顶水平投影的面积，每一根雨水管最汇水面积不宜大于200平方米。一般为150~200平方米。3）雨水管间距：18~24米。4)天沟纵坡不应小于1％，天沟排水不得流经变形缝、防火墙。天沟净宽不应小于200mm，天沟上口与分水线的距离应不小于120mm5)雨水管材料有铸铁、PVC、镀锌铁皮等，目前多采用PVC管，雨水管直径一般为lOOmm，阳台专用水落管可采用75mm直径。幻灯片68四、排水组织设计表达（1）按自上而下的投影原则将屋面的平面轮廓、檐沟或女儿墙的投影表达出来。（2）用分水线按前述要求表达排水分区及水落管位置。（3）用箭号表示排水方向，包括屋面及檐沟内排水方向，并标注坡度值及屋面主要控制点标高。在女儿墙外排水屋面坡度组织中，应在女儿墙与屋面交接出做泛水坡将水排至雨水口，再由雨水管直接排水。女儿墙泛水参见闽93J01D1H86002200J82002000329022002330F23302330G111011101110K29102910500100PVC管过水口16隔热层改架空层卷材收头11223屋顶水箱4500r=1350详结施2%雨水口详闽93J01191-15700270030006000233036702%500500(女儿墙顶）1%1%1%架空隔热层详说明205016详闽93J01315T1%1%2%隔热层改架空层女儿墙泛水参见闽93J011%隔热层改架空层41614B女儿墙顶）(416隔热层改架空层女儿墙泛水参见闽93J01(屋顶）爬梯参见闽85G3061%2%415详闽93J011%1%详闽93J01119雨水口详闽93J01卷材收头154500500C1005600GH162002200820015700416600023500500600060004构造柱详结施60004780056女儿墙泛水参见闽93J014600060007960008(屋顶）女儿墙顶）(K2400101950100例：下面是某工程平屋面排水组织设计图3600012600幻灯片68第三节平屋顶防水构造一.防水材料类型1.按防水材料使用状态可分为：四大类——防水卷材类防水涂料类密封材料类刚性防水材料类等前三类为柔性防水层，特点：柔性大，抗拉伸能力强，能适应较大的温度变形和结构变形。防水卷材卷材破坏机理分析传统卷材防水构造层及存在的问题：1、易老化2、柔韧性差3、温度适应能力低4、抗拉能力低5、传统的防水卷材的施工都是采用热熔法，即先在建筑物表面刷一层冷底子油，待其苯溶剂充分挥发后用汽油喷灯对改性沥青卷材表面一层聚乙烯塑料膜以及改性沥青和底子油同时熔化，趁热将防水卷材粘贴于建筑物表面。这样的施工每一步都充斥着污染：冷底子油的苯溶剂挥发是第一次污染，而热熔过程中汽油喷灯燃烧汽油直接排放的污染物、聚乙烯膜和沥青熔化时排放的苯系物气体更是对施工人员和周围环境造成极大的危害。改进型防水卷材在温度适应能力、抗老化性能、力学性能等都有显著提高，且方便了施工。SBS、APP改性沥青防水卷材SBS、APP改性沥青防水卷材是我国目前建筑业主要使用的防水材料，既可单独采用热熔法或冷粘法施工，也可采用冷热结合法即大面积用冷粘法，搭接缝部位用热熔法进行施工。纳米改性彩色三元乙丙补充参考资料：三元乙丙橡胶防水卷材是由乙烯、丙烯加少量第三单体共聚而成的一种饱和型弹性体。具有以下独特性能：1、优异的耐臭氧、耐天候老化性能。能长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用。2、耐热性能优异。可在120℃的环境中长期使用，最高使用温度150℃。3、耐化学腐蚀性能优异。4、乙丙胶具有较高的弹性和耐低温性能，最低使用温度可达-55℃。纳米改性彩色三元乙丙“金彩宏”牌纳米改性彩色三元乙丙（EPDM）防水卷材是应用纳米技术改造传统产品的成功范例之一。通过采用具有特殊性能的纳米材料成功的解决了取消碳黑后彩色三元乙丙橡胶的补强、抗老化及颜色的耐光色劳度等难题，并通过硫化体系的重大改进消除了橡胶固有的刺激性异防水卷材上的空白。同时，针对三元乙丙橡胶防水卷材自粘性较差的特性，研制了专用配套纳米改性防水密封胶粘带。自2001年研制成功并投入使用以来，得到了广大客户的肯定，先后获得了“2001年香港国际专利技术博览会金牌奖”、“2002年建设部科技成果推广项目”、“绿色建材产品”、“北京市高新技术成果转化项目”、“2003年国家重点新产品计划项目”等近10项奖项，并获得国家知识产权局颁发的发明专利证书（专利号：ZL01109850.3；专利证书号：147735）。2003年又获得了上海市科委重点科技攻关项目中，面向重大工程及装备用关键材料的高新技术成果转化项目。归纳《YA208改性沥青防水卷材冷胶粘剂》的特点：1、该产品是已经实施生产的专利，并且已经实现产品销售；2、该产品无污染，绿色环保；3、可在常温甚至低温下施工，适用面广；4、施工操作简便。防水涂料构造层-------二布三涂或三布四涂刚性防水层系指在建筑物砼结构层(如屋面板)上，另外增加的一道由普通细石砼防水层或防水混凝土防水层构成的防水。普通细石砼防水层----通过物理办法,如控制水灰比、骨料级配、配筋等方法制成。防水混凝土——通过化学方法，为使这些砼防水层不出现裂缝，有更好的抗渗能力，常在这道刚性防水层的砼中掺人一些膨胀剂、减水剂、防水剂等外加剂、或采用膨胀水泥等方法。这些材料本身并不能单独起防水作用，需要与砼配合使用才能起防水作用。这样一道防水层称刚性防水层，特点是构造简单、施工方便，但脆性大，对温度变化和结构变形敏感，容易产生裂缝而滲水。刚性防水层：配筋细石混凝土刚性防水层上的分格缝四类防水材料常见产品2．按防水材料组成成份可分为沥青类防水材料、改性沥青类防水材料、合成高分子类防水材料，无机防水材料和有机与无机复合防水材料。二.各类防水材料主要性能对比1．防水卷材各类产品的主要性能对比(规范值)见表。2.防水涂料各类产品的主要性能对比。见表。三.防水工程设计要求1.屋面防水等级和设防要求2.材料选择的原则(1)力学性能原则a．零变位现象当基层裂纹状态从图1变化到图2时，防水层受拉伸的伸长率Y为:Y=△D/D。分析：当D。较小时，微小的△D的出现，都会对防水层产生较大的y.当D。更小，趋于零，即基层裂缝刚出现时的状态，y是个极限值，趋于∞，即此时伸长率很大，对材料的适应变形的能力要求很高。此状态称为零变位现象。b.应对措施：由于“零变位现象”的存在，对防水层产生瞬间无穷大的拉伸，所以材料的拉伸性能是至关重要的，设计时应根据地基变形程度、结构形式和振动变形等因素选择拉伸性能相适应的材料。同时采用空铺、点粘、局部加铺和降低卷材与基层粘接强度等办法，来减轻或消除零变位对防水层产生瞬间无穷大拉伸的应力传递。（2)气候原则应根据当地的气候条件，选择耐热性和柔性相适应的材料。(3)寿命原则应根据防水材料的暴露程度，选择耐老化性能相适应的材料，以保证材料的使用寿命。(4)材料厚度的选用规定a.卷材厚度的选用规定防水等级为Ⅰ级时：合成高分子防水卷材厚度不应小于1.5mm，高聚物改性沥青防水卷材厚度不宜小于3mm。防水等级为Ⅱ级时：合成高分子卷材厚度不应小于1.2mm，高聚物改性沥青防水卷材厚度不应小于3mm。防水等级为Ⅲ级时：