第六章 屋顶

第六章  屋顶(屋盖)
作用:维护、承重、丰富建筑形象等。
6.1 屋顶的形式及设计要求
一、屋顶的形式
1、按所使用的材料,屋顶可分为钢筋混凝土屋顶、瓦屋顶、金属屋顶、玻璃屋顶等;
2、按屋顶的外形和结构形式,屋顶又可分为平屋顶(坡度小于10%,一般在2%—5%)、坡屋顶(坡度大于10%)、其他形式屋顶(如悬索屋顶、薄壳屋顶、拱屋顶、折板屋顶等)。 
3、传统坡屋顶形式
硬山顶
悬山顶
庑殿顶(故宫太和殿重檐庑殿顶)
歇山顶
攒尖顶(北京天坛祈年殿)
卷棚顶
问:在等级森严的封建社会,屋顶的形式能代表主人的地位,请比较上述屋顶主人的社会地位。
二、 屋顶的设计要求
1、防水要求(屋顶构造设计主要任务就是解决防水问题)
切筋基本原则:合理设防,防排结合,因地制宜,综合治理。
2、保温隔热要求
屋顶的保温通常是采用导热系数小的材料,阻止室内热量由屋顶流向室外。隔热则通常采用隔热性能好的材料减少由屋顶传入室内的热量;或靠设置通风间层,利用风压及热压差带走一部分辐射热。
3、结构要求
屋顶也是承重构件,要承受风、雨、雪等的荷载及其自重,如果可上人,还要承受人等活荷载。因此,应有足够的强度和刚度。
4、建筑艺术要求
5、其他要求
屋顶花园(拓展了建筑使用空间、美化了屋顶环境、改善了屋顶的保温隔热性能)
消防——直升飞机停机坪(消防和疏散要求)
幕墙擦窗机轨道(有幕墙的建筑)
太阳能集热器等(某些节能型建筑)
三、屋顶的基本组成
特点:构造层次多
(支承构件、屋面构件和顶棚)
防水层
保温隔热层
结构层
顶棚层
66.2 屋顶排水
(坡屋顶的屋面相交,交线为水平线时称正脊;斜面相交为凹角时,所构成的倾斜交线称斜天沟;斜面相交为凸角时的交线称斜脊。坡屋面的基层主要支承屋面荷载,一般包括檩条、椽子、屋面板等。)
一、排水坡度
1、排水坡度的表示方法
脚踩垃圾桶角度法:用屋面与水平面的夹角表示坡度,通常用于坡屋顶,如a=26°
斜率法:用屋盖高度与坡面的水平长度之比表示坡度,即H:L,如1:3,此法平、坡屋顶都适用。
百分比法:用屋盖高度与坡面的水平长度的百分比表示坡度,如i=1%,主要用于平屋顶。
2、影响屋面排水坡度大小的因素
▼ 防水材料尺寸大小的影响(尺寸小,接缝多,容易渗漏,坡度大。瓦屋顶一般为1:2—1:3,卷材或现浇混凝土的平屋顶一般为2%—3%)
▼ 年降雨量的影响(降雨量大的地方坡度大)
ad2组合▼ 其他因素的影响(屋面排水路线较长,屋顶有上人活动的要求,屋顶蓄水等,坡度可适当小一些,反之则可较大)
3、屋面排水坡度的形成
应考虑的因素:建筑构造做法合理,满足房屋室内外空间的视觉要求;
              不过多增加屋面荷载
              结构经济合理,施工方便
▼ 材料坡(将屋面板水平搁置,其上用轻质材料垫置起坡。常见轻质材料有水泥焦渣、石灰炉渣等。材料坡适用于跨度不大的平屋顶,坡度宜为2%。)
▼ 结构坡(将平屋顶的屋面板倾斜搁置,形成所需排水坡度。单坡跨度大于9m的屋顶应做结构坡,且坡度不应小于3%。)
二、屋顶排水方式
无组织排水(自由落水)
有组织排水
1、无组织排水(自由落水,指屋面雨水自由地从檐口落至地面。)
特点及使用范围:无组织排水构造筒单,造价低廉,不易漏雨和堵塞。适用于低矮和次要的建筑。
问:无组织排水就是不必考虑排水问题的意思,对吗?
某建筑采用女儿墙平屋顶,该建筑能用无组织排水方案吗?
2、有组织排水(通过排水系统,将屋面积水有组织的排至地面。分为内排水和外排水。)
特点:构造较复杂,造价较高,且易堵塞和漏雨,因此必须保证施工质量和加强使用时的维护和检修。
适用范围:
  在年降雨量大于900mm的地区,檐口高度大于8m时;或年降雨量小于900mm的地区,檐口高度大于10m时,应采用有组织排水。(另外,高标准低层建筑、临街建筑及严寒地区的建筑也应采用有组织排水方式。)
问:有组织排水水落口或排水管的数量如何确定?(每个水落口排除150—200㎡的屋面集水面积的雨水
当建筑屋面有高差时,如何组织其排水系统?(高处屋面集水面积小于100㎡,可将高处屋面的雨水直接排在低层屋面上,但出水口处应采取防护措施;如高处屋面面积大于100㎡,高屋面应自成排水系统。
三、有组织排水的常用方案
檐沟外排水、女儿墙外排水及内排水
平屋顶挑檐沟外排水是一种常用的排水形式。(现浇式、预制搁置式、自重平衡式)
房屋周围的外墙高于屋面时即形成封檐,高于屋面的这段外墙称作女儿墙。
内排水是屋面雨水汇集到中间天沟内,再沿天沟纵坡流向落水口,最后排入室内水落管,经室内地沟排往室外。
问:如何形成沟底纵坡?(坡屋顶为檐沟斜挂;平屋顶为在沟内垫置材料起坡)
四、屋顶排水方案的表达
屋顶平面图
建筑防水材料分类
依据其外观形态可分为:防水卷材、防水涂料、密封材料、防水砂浆及防水混凝土。
根据其特性分为:
柔性防水材料:是指具有一定柔韧性和较大延伸率的防水材料,如防水卷材、有机涂料,它们构成柔性防水层。
刚性防水材料:是指采用较高强度和无延伸能力的防水材料,如防水砂浆、防水混凝土等,它们构成刚性防水层
6.3 屋面防水之卷材防水
含义:将柔性的防水卷材或片材用胶结材料分层粘贴在屋面上,从而形成一个大面积的封闭防水覆盖层,这种防水层具有一定的延伸性,能适应直接暴露在大气层中的屋面结构的温度变形,称为卷材防水屋面,也叫柔性防水屋面。
特点:卷材防水屋面较能适应温度、振动、不均匀沉陷等因素的变化作用。能承受—定的水压、整体性好、不易渗漏。严格遵守施工操作规程时能保证防水质量,但施工操作较为复杂,技术要求较高。
使用范围:卷材防水屋面适用于防水等级为I—Ⅳ级的屋面防水。
一、卷材防水屋面的材料
1、卷材
沥青防水卷材(沥青防水卷材指的是用原纸、纤维织物、纤维毡等胎体材料浸涂沥青,表面撒布粉状、粒状或片状材料制成的可卷曲的片状材料。)
高聚物改性沥青类防水卷材
高分子类卷材(凡以各种合成橡胶或合成树脂或二者的混合物为主要原材,加入适量化学助剂和填充料加工制成的弹性或弹塑性卷材,均称为高分子防水卷材。重量轻、使用温度范围宽、耐候性能好、抗拉强度高、延伸率大。)
2、卷材胶粘剂(主要为各种与卷材配套使用的溶剂型胶粘剂)
冷底子油
沥青胶
配套胶粘剂
二、卷材防水屋面构造
1、构造组成
(1) 基本层次(结构层、平层、结合层、防水层、保护层)
平层一般采用20厚1:3水泥砂浆或1:8沥青砂浆。平层应留分隔缝,缝宽一般为5—20mm,纵横间距一般不应大于6m;屋面板为预制时,分隔缝应设在预制板的端缝处,分隔缝上应附加200—300mm宽卷材,和胶粘剂单边点贴覆盖。
结合层的作用是在基层与卷材胶粘剂间形成一层胶质薄膜,使卷材与基层胶结牢固。
高聚物改性沥青类防水卷材有冷粘法和热熔法。
卷材的铺贴:(两层沥青防水卷材三层沥青胶称二毡三油。当上人屋面选用块体或细石混凝土保护层时,面层与防水层之间应作隔离层,隔离层可采用1:3石灰砂浆或干铺沥青油毡一层,或塑料薄膜一层。)
当屋面坡度小于3%时,卷材宜平行屋脊从檐口到屋脊向上铺贴;
屋面坡度在3%—15之间时,卷材可以平行或垂直屋脊铺贴;
屋面坡度大于15%或屋面受振动荷载时,沥青卷材应垂直屋脊铺贴;
卷材长边宜平行当地主导风向。
铺贴卷材应采用搭接法,长边搭接不小于70mm,短边搭接不小于100mm。
(2)辅助层次
    辅助层次是根据屋顶的使用需要或为提高屋面性能而补充设置的构造层,如保温层、隔热层、隔蒸汽层、坡层等。
关于隔蒸汽层
2、细部构造
(1)泛水构造
含义:泛水是屋面防水层与垂直于屋面的凸出物交接处的防水处理。
(2)檐口构造(无组织排水和檐沟外排水)
(3)水落口构造(水落口用来将屋面雨水排至水落管而在檐口或檐沟开设的洞口。有组织外排水最常用的有檐沟及女儿墙水落口两种构造形式。)
(4)屋面检修孔、屋面出入口构造
补充:涂膜防水屋面
涂膜防水屋面具有防水、抗渗、粘结力强、耐腐蚀、耐老化、延伸率大、弹性好、不延燃、无毒、施工方便等诸多优点。主要适用于防水等级为级的屋面防水,也可作超低温制冷机级屋面多道防水设防中的一道。
材料主要有各种涂料和胎体增强材料(即所谓的布)两大类。
构造组成:平层、底涂层、中涂层(为加胎体增强材料的涂层)、面层(细砂保护层或涂覆着层)
6.4 屋面防水之刚性防水
一、概述
含义:刚性防水屋面是指用防水砂浆、细石混凝土等作防水层的屋面,因混凝土属于脆性材料,抗拉强度较低,故而称为刚性防水屋面。
优点:构造简单,施工方便,造价较低;
缺点:易开裂,对气温变化和屋面基层变形的适应性较差。
适用范围:
刚性防水多用于日温差较小的我国南方地区防水等级为Ⅲ级的屋面防水,也可用作防水等级为I、 Ⅱ级的屋面多道设防中的一道防水层。
刚性防水屋面因为保温层多采用轻质多孔材料,其上不宜进行浇筑混凝土的湿作业;
刚性防水屋面也不宜用于高温、有振动和基础有较大不均匀沉降的建筑。
二、刚性防水屋面的构造层次及做法
构造有:防水层、隔离层、平层、结构层等。刚性防水屋面应尽量采用结构坡。
为防止混凝土开裂,可在防水层中配双向钢筋网片;为提高防水层的抗裂和抗渗性能,可在细石混凝土中掺入适量的外加剂,如膨胀剂、减水剂、防水剂等。
裂缝检测
问:隔离层作用如何?(减少结构变形对防水层的不利影响。隔离层可采用铺纸筋灰、低强度等级砂浆,或薄砂层上干铺一层油毡等做法。)
固定铁丝网结构层为预制钢筋混凝土屋面板时,设1:3水泥砂浆20mm平层;整体现浇混凝土结构可不设平层。
三、混凝土刚性防水屋面的细部构造
1、分格缝(分舱缝)构造
作用:
大面积的整体现浇混凝土防水层受气温影响产生的温度变形较大,容易导致混凝土开裂。设置一定数量的分格缝将单块泥凝土防水层的面积减小,从而减少其伸缩变形,可有效地防止和限制裂缝的产生。
在荷裁作用下屋面板会产生挠曲变形,支承端翘起,易于引起混凝土防水层开裂,如在这些部位预留分格缝就可避免防水层开裂。
设置位置及要求:
分格缝应设置在装配式结构屋面板的支承端、屋面转折处、刚性防水层与立墙的交接处,
并应与板缝对齐。分格缝的纵横间距不宜大于6m。

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