13.2.1 平屋顶的组成
平屋顶构造层次较多,主要由顶棚层、结构层、保温隔热层、防水层等组成,另外还有找平层、结合层、隔气层、保护层等辅助构造层次,如图13.5所示。屋顶除满足防水要求外,我国南方地区应主要满足屋顶隔热和通风要求;北方地区应主要考虑屋顶的保温措施。实际工程中可以选用各地的屋顶做法标准图或通用图。
图13.5 平屋顶组成
(a)柔性防水屋面;(b)刚性防水屋面
13.2.2 平屋顶的排水
平屋顶的排水主要是指屋顶的排水方式和排水坡度的选择。
13.2.2.1 排水方式的选择
平屋顶坡度较小,排水较困难,为把雨水尽快排除出,减少雨水在屋顶的滞留时间,需选择合适的屋顶排水方式和排水坡度。屋顶排水方式分为无组织排水和有组织排水。
(1)无组织排水又称自由落水,如图13.6所示。无组织排水是指屋顶雨水顺坡排至挑檐板外缘自由落到室外地面的排水方式。这种方式构造简单、经济,但雨水下落时对墙面造成污染和潮湿,对地面产生冲刷。常用于建筑标准较低的低层建筑或雨水较少的地区。
图13.6 无组织排水
(2)有组织排水又称檐沟或天沟排水。有组织排水是指屋顶雨水顺坡排至檐沟或天沟,由于檐沟或天沟内分段做成0.5%～1%纵坡,使雨水集中至雨水口,再经雨水管排至地面或地下排水管网的排水方式。有组织排水有利于保护墙面和地面,绝大多数建筑都采用有组织排水。若雨水管布置在室内,称为有组织内排水,如图13.7所示;雨水管布置在室外,则称为有组织外排水,如图13.8所示。根据檐口的做法,有组织外排水又可分为挑檐沟外排水、女儿墙外排水。除高层建筑、严寒地区(为防止雨水管冻结堵塞)或屋顶顶积较大难以组织外排水外,均应优先考虑有组织外排水。
图13.7 有组织内排水
图13.8 有组织外排水
有组织排水中,雨水管的数量的确定:
1)依据本地区“小时最大降雨强度”和一根雨水管所能承担的屋顶雨水排除面积进行设置。一般情况下,当雨水管为口径100mm的PVC管时,每根雨水管所承担的屋顶排水顶积约为100～200m2。
2)根据经验,中小型民用建筑的雨水管最大间距:挑檐沟外排水为18～24m,女儿墙外排水为12～18m。
3)有组织排水的排水半径一般不大于10m。排水半径是指从分水线至檐沟或天沟内边缘的距离。
13.2.2.2 排水坡度的选择
排水坡度主要取决于排水要求、防水材料、屋顶使用要求和屋顶坡度形成方式等因素。从排水要求看,要使屋顶排水畅通,屋顶就需要有适宜的排水坡度,坡度越大,排水速度越快;从防水材料看,平屋顶目前主要采用卷材防水和密实性细石混凝土防水,其最小坡度要求是1%;从屋顶使用要求看,若为上人屋顶,一般希望坡度不大于2%;从屋顶坡度形成方式看,平屋顶的坡度形成主要有构造找坡和结构找坡两种。
(1)构造找坡,又称建筑找坡、材料找坡、垫置找坡,如图13.9(a)所示。它是指在水平的屋盖板上利用材料层的厚度差别形成一定的坡度,找坡材料宜用炉渣、膨胀珍珠岩等轻质材料或这些轻质材料加适量水泥形成的轻质混凝土。在实际工程中,有保温层的屋顶一般不另设找坡层,而是利用轻质保温层进行找坡。构造找坡室内平整,施工简单方便,但会增加材料用量,增加屋顶自重,一般仅在小面积屋顶中使用。
图13.9 排水坡形成方法
(a)构造找坡;(b)结构找坡
(2)结构找坡,又称搁置找坡,如图13.9(b)所示。它是指用屋面梁或墙体形成坡度。这种找坡形式不需另加找坡材料,省工省料,没有附加荷载,施工方便、造价低,但屋面板稍有倾斜,室内空间不规整,一般在对室内空间要求不高和有吊顶的建筑中采用。
13.2.3 平屋顶的构造
13.2.3.1 柔性防水平屋顶
(1)柔性防水平屋顶的构造。柔性防水平屋顶的构造一般(自下而上)为:天棚层→结构层→找平层→隔汽层→保温隔热层→找平层→结合层→卷材防水层→保护层。
1)天棚层。天棚层处于结构层以下,有直接天棚和间接天棚之分。
2)结构层。结构层一般为现浇钢筋混凝土板或预制钢筋混凝土板,目前以现浇钢筋混凝土板为最常见,结构层要求有足够的强度和刚度,保证屋顶不至因为结构层破坏或变形过大而破坏。
3)找平层。为了使柔性防水层和隔气层有一个平整坚实的基层,一般在结构层上或保温层上做15～20mm厚1∶3水泥砂浆找平层,一是保证隔汽层的完整性;二是避免柔性防水层凹陷或被刺破。找平层要求平整、密实、干净、干燥(含水率不大于9%),不允许起砂、掉灰,其做法及要求见表13.2。
表13.2 找平层做法及要求
在《屋面工程技术规范》GB50207—94中,提供了一种简易检验屋面基层干燥程度的方法:将1m2卷材平坦地干铺在找平层上,静置3～4h后掀开,如找平层上覆盖部位和卷材上未见水印,认为找平层干燥程度合格。
4)隔汽层。为防止室内水蒸气透过结构层进入保温层,降低保温效果,应在结构层的找平层以上,保温层以下做一隔汽层。隔汽层常见的做法有:乳化沥青两遍,冷底子油一道(或二道),热沥青二道,一毡二油等。
5)保温隔热层。保温材料多为轻质多孔材料,可为散料类,如炉渣、矿渣、膨胀珍珠岩等;整体类,如水泥珍珠岩、沥青珍珠岩等;板块类,如聚苯板、加气混凝土板等。
散料类和整体类保温层可兼做构造找坡层,否则必须在结构层以上采用轻质、廉价材料做构造找坡层,最薄处不小于30mm。
大多数保温隔热层位于结构层以上、防水层以下,厚度根据内外温差要求、保温材料的性质等通过热工计算确定。当然保温层也可以位于结构层以下、吊顶顶棚以上;也可位于防水层以上,但此时的防水材料需要憎水性材料;保温层还可以与结构层合二为一。
6)结合层。油毡的结合层是热沥青和冷底子油。冷底子油为稀释沥青溶液,能和沥青粘合,又能较好地渗入水泥砂浆,使第一层油毡较好地粘贴固定于基层的找平层上,其质量配合比为:40%的石油沥青,60%的煤油(或轻柴油);或30%的石油沥青,70%的煤油(或轻柴油)。
7)卷材防水层。由防水卷材和胶结材料分层粘贴而成。目前使用的防水卷材有:沥青类卷材,如石油沥青油毡、焦油沥青油毡;高聚物改性沥青防水卷材,如SBS改性沥青防水卷材、APP改性沥青防水卷材;合成高分子防水卷材,如三元乙丙橡胶防水卷材、再生胶防水卷材等。对普通沥青油毡,一般在平屋顶上的防水层需三毡四油,重要部位和严寒地区需四毡五油。
防水卷材一般有垂直屋脊和平行屋脊铺贴两种。当屋顶坡度小于3%时,防水卷材宜平行屋脊铺贴;当屋顶坡度在3%～15%之间时,防水卷材垂直屋脊和平行屋脊铺贴皆可;常用平行屋脊铺贴为多,即自屋檐开始平行于屋脊从下一层一层向上铺贴。因为屋顶坡度较小时,水流速度较慢,平行屋脊铺贴,卷材的搭接方向有利于排水,不易渗漏;当屋顶坡度大于15%或屋面可能受到震动时,沥青类卷材应垂直于屋脊铺贴。油毡采用平行于屋脊上下搭接80～120mm,左右应顺主导风向铺贴,相互搭接100～150mm,并在屋脊处用整幅油毡压住坡面油毡;油毡采用垂直于屋脊铺贴时搭接宽度80～120mm,左右应逆主导风向铺贴,如图13.10所示。
图13.10 油毡铺贴
(a)平行屋脊铺设;(b)垂直屋脊铺设;(c)层叠搭接半张平行屋脊铺设;(d)双层平行层脊铺设
为防止沥青胶结材料因厚度过大发生龟裂或在高温下发生流淌,一般要求每层沥青胶结材料厚度1～1.5mm,最大不应越过2mm。
防水的目的是防止雨水渗漏到室内,但保温层等屋顶构造层中的水分、自室内渗入的水汽在防水层下受阳光作用受热膨胀可使油毡防水层鼓泡或发生皱折破裂而产生渗漏,如图13.11所示,影响防水层的防水性能。为避免上述情况发生,可以采取两种措施:一是将第一层沥青采用点状或条状粘贴,如图13.12所示,使水蒸气有一定的扩散场所,油毡防水层有一定的适应变形的能力;二是在屋顶合适位置设排气孔,与保温层中的透气道或透气层相通,如图13.13～图13.15所示。两者综合使用效果更好。
图13.11 油毡鼓泡或发生皱折破裂
图13.12 油毡防水基层沥青采用点状或条状粘贴
(a)沥青胶点状粘贴;(b)条状粘贴
图13.13 保温层内设置透气道及檐下出风口(https://www.xing528.com)
图13.14 石砾透气层及女儿墙出风口
图13.15 中间排气孔
8)保护层。设置保护层是为了保护防水层,油毡卷一般为黑色,裸露在屋顶上,受高温、阳光及氧化等作用容易老化。为延缓防水层老化和防止暴风雨对防水层的直接冲刷,增加防水层使用年限,油毡表面需设保护层。
当为非上人屋顶时,油毡防水屋面可在最后一层沥青胶上趁热满粘一层3～6mm粒径的无棱石子,俗称“绿豆砂”保护层。这种做法经济有效:一可以增加夏季高温作用下表层沥青下淌的摩擦力,二可减少暴风雨对防水层的直接打击,减少暴风雨对防水层的打击力。当为改良沥青防水层,材料本身向上面带反光保护材料,如锡铂层,这时可不作保护层。
当为上人屋顶时,可在防水层上浇筑30～40mm厚细石混凝土,每2m左右设一道分仓缝;也可用20mm厚1∶3水泥砂浆贴地砖或混凝土预制板等。
(2)柔性防水平屋顶的节点构造。
1)泛水构造。泛水是指屋面防水层与高出屋面的构件(女儿墙、烟囱、管道等)外表面交接处的防水构造处理,如图13.16所示。
图13.16 卷材泛水构造
泛水构造的做法。先用水泥砂浆或细石混凝土将交接处的直角抹成圆弧或钝角,以防粘贴卷材直角折断、未铺实和积水,其圆弧半径:沥青防水卷材,R=100～150mm;高聚物改良沥青防水卷材,R=50mm;合成高分子防水卷材,R=20mm。在垂直墙面上也是水泥砂浆抹光加冷底子油的铺贴方法,防水卷材沿墙需上翻至少250mm高度,并做好收头处理,通常的处理方法有钉木条、压镀锌铁皮、砂浆嵌固、油膏嵌固、压混凝土。
2)檐口构造。檐口有无组织自由落水檐口和有组织排水檐口。
自由落水檐口构造。一般在距檐口0.2～0.5m范围内的屋面坡度大于15%,檐口处用质量比1∶3水泥砂浆抹面并做滴水线,卷材收头时采用油膏嵌固,如图13.17所示。
图13.17 自由落水檐口构造
女儿墙带内檐沟檐口构造,如图13.18所示。
图13.18 女儿墙带内檐沟檐口构造
女儿墙带外檐沟檐口构造,如图13.19所示。
图13.19 女儿墙带外檐沟檐口构造
挑檐沟檐口构造,如图13.20所示。
图13.20 挑檐沟檐口构造
3)雨水口构造。雨水口是屋面雨水汇集并排向落水管的部位。在雨水口周围500mm范围内做成坡度为5%排水漏斗。雨水口分为两种形式:一种是在水平结构上开孔的直管式雨水口,如图13.21所示;另一种是为穿女儿墙侧向开孔的弯管式雨水口,如图13.22所示。
图13.21 直管式雨水口
图13.22 弯管式雨水口
13.2.3.2 刚性防水平屋顶构造
刚性防水平屋顶是指由细石混凝土或防水砂浆等刚性材料作防水层的平屋顶。其不适用于松散材料做保温层的屋面、振动较大的屋面和温差变化较大的北方地区。其构造一般(自下而上)为:天棚层→结构层→保温隔热层→找平层→隔离层→刚性防水层→保护层。天棚层、结构层、找平层、保温隔热层与柔性防水平屋顶的相应构造一样。
(1)隔离层。由于结构层比防水层厚,其刚度比防水层大,当结构层在荷载作用下产生变形,如果防水层与结构层同步变形,则防水层必然会被拉裂,为减少结构层变形对防水层产生的不利影响,应在防水层下做一隔离层。隔离层可用强度等级较低的水泥砂浆或薄砂上干铺一层油毡等做法。当防水层中加有膨胀剂时,其抗裂性能有所改善,也可不做隔离层。
(2)密实性细石混凝土防水层。混凝土强度等级不低于C20,厚度40～60mm为宜,并在其上部配置双向ϕ4～5@100～200的钢丝网,钢丝网的保护层厚度不应小于10mm,设置钢丝网能有效地改善刚性防水层的抗裂性能,如图13.23所示。如在混凝土中掺入膨胀剂、防水剂能提高其抗裂和抗渗性能。
图13.23 密实性细石混凝土防水层配筋
(3)刚性防水屋面细部构造,包括分格缝、泛水、檐口等。
1)分格缝,又称分仓缝,是为适应热胀冷缩及屋顶变形、防止屋顶防水层出现不规则通缝而设置的人工缝,是提高刚性防水层防水性能的重要措施。分格缝一般设置在屋顶变形敏感处,如梁、墙、屋脊等处,缝的间距控制在3～5m,每格面积宜控制在15～25m2左右,如图13.24所示。分格缝宽度一般为20～40mm,有平缝和凸缝之分,一般采用防水油膏嵌缝,也可用油毡等盖缝,如图13.25所示。
图13.24 刚性防水屋面分格缝
(a)排水半径小于5m;(b)排水半径大于5m,小于10m
图13.25 分格缝构造
(a)平缝油膏嵌缝;(b)凸形缝油膏嵌缝;(c)凸缝油毡盖缝;(d)平缝油毡盖缝
2)泛水。刚性防水屋面的泛水沿墙需上翻至少250mm高度,并做好收头处理;刚性防水层与凸出屋面的结构相交处应留出宽30mm的分格缝,并用密封材料填缝,分格缝上铺贴卷材盖缝;泛水与屋面防水层应一次浇筑完成,如图13.26所示。
图13.26 刚性防水屋面泛水构造
3)檐口。包括自由落水檐口构造,如图13.27所示;有组织排水檐口构造,如图13.28所示。
图13.27 自由落水檐口构造
图13.28 有组织排水檐口构造
4)雨水口,如图13.29所示。
图13.29 刚性防水屋顶雨水口构造
(a)直管式雨水口;(b)弯管式雨水口
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