屋顶构造做法及细部构造培训讲义

2021/12/28施工技术评论92阅读模式
摘要

介绍屋顶的作用、构造要求、组成和类型,屋顶的排水方式和排水组织设计,以及平屋顶和坡屋顶的构造。重点要求掌握平屋顶的排水方式和各类防水的基本构造和细部构造,熟悉平屋顶的保温、隔热的构造形式和做法,了解坡屋顶的承重结构、各类瓦屋面的构造做法及细部构造。

介绍屋顶的作用、构造要求、组成和类型,屋顶的排水方式和排水组织设计,以及平屋顶和坡屋顶的构造。重点要求掌握平屋顶的排水方式和各类防水的基本构造和细部构造,熟悉平屋顶的保温、隔热的构造形式和做法,了解坡屋顶的承重结构、各类瓦屋面的构造做法及细部构造。

1 概述

1.1 屋顶的作用及构造要求

屋顶是建筑物最上层的围护结构。

其主要作用是抵御自然界风、雨、雪、太阳辐射、气温变化等不利因素的影响,保证房间有一个良好的使用环境;承受屋顶自重、风雪荷载以及施工和检修屋面的各种荷载;同时屋顶是决定建筑轮廓形式的重要部分,对建筑形象起着突出的作用。

屋顶设计应从功能出发,满足以下几方面的要求:

(1)防水、排水要求
(2)保温隔热要求
(3)结构要求
(4)建筑艺术要求
(5)其他要求

屋顶主要由屋面层、承重结构层、保温(隔热)层和顶棚四部分组成(图15.1)。

屋顶的形式可分为平屋顶、坡屋顶和曲面屋顶三大类(图15.2)。

(1)平屋顶

为排除屋顶的雨水,屋顶必须有一定的坡度,我们通常将坡度小于5%的屋顶称为平屋顶。

(2)坡屋顶

坡屋顶是指坡度在10%以上的屋顶。

(3)曲面屋顶

曲面屋顶是由各种薄壁壳体或悬索结构、网架结构等作为屋顶承重结构的屋顶。这类屋顶结构的内力分布均匀、合理,节约材料,适用于大跨度、大空间和造型特殊的建筑屋顶。

图15.1 屋顶组成

图15.1 屋顶组成

 

图15.2 屋顶的形式

图15.2 屋顶的形式

 

2 屋顶排水及防水

2.1 屋顶排水

2.1.1 排水坡度的选择与形成

(1)排水坡度的选择和表示方法

屋面排水坡度的大小与多种因素有关。不同的屋面防水材料有各自的排水坡度范围(图15.3)。

屋面的排水坡度通常采用单位高度与排水坡长度的比值表示,如1∶2、1∶3等;当坡度较大时也可用角度表示,如30°、45°等;较平坦的坡度常用百分比表示,如2%、3%等。

(2)坡度的形成

屋顶坡度的形成有材料找坡和结构找坡两种方式(图15.4)。

①材料找坡 亦称垫置坡度,是在水平搁置的屋面板上铺设找坡层。常用的材料有炉渣加水泥或石灰,保温屋顶中有时用保温材料兼作找坡层。

②结构找坡 亦称搁置坡度,是把支承屋面板的墙或梁做成一定的倾斜坡度,屋面板直接搁置在该斜面上,形成排水坡度。

图15.3 屋面防水材料与排水坡度的关系

图15.3 屋面防水材料与排水坡度的关系

 

图15.4 屋顶屋面坡度的形成

图15.4 屋顶屋面坡度的形成

(a)材料找坡;(b)结构找坡

2.1.2 屋顶排水方式

(1)无组织排水

无组织排水亦称自由落水,是指屋面雨水经挑檐自由下落至室外地面的一种排水方式(图15.5)。

(2)有组织排水

有组织排水亦称天沟排水,是在屋顶设置与屋面排水方向垂直的纵向天沟,将雨水汇集起来,经水落口和水落管有组织地排到室外地面或室内地下排水管网。

有组织排水又分为外排水和内排水两种方式。

①外排水

即水落管装设在室外的一种排水方式,其优点是水落管不影响室内空间的使用和美观,构造简单,是屋顶常用的排水方式。如图15.6所示

②内排水

即水落管装设在室内的一种排水方式,在多跨房屋、高层建筑以及有特殊需要时采用。如图15.7所示

图15.5 无组织排水

图15.5 无组织排水

(a)单坡排水;(b)双坡排水;(c)三坡排水;(d)四坡排水

图15.6 有组织外排水

图15.6 有组织外排水

(a)檐沟外排水;(b)女儿墙外排水;(c)带女儿墙的檐沟外排水

图15.7 有组织内排水

图15.7 有组织内排水

(a)房间中部内排水;(b)外墙内侧内排水;(c)内落外排水

2.1.3 排水方式的选择

(1)等级低的建筑,为了控制造价宜优先选择无组织排水。

(2)在年降雨量大于900mm的地区,当檐口高度大于8m,或者年降雨量小于900mm的地区,当檐口高度大于10m时,宜选择有组织排水。

(3)积灰较多的屋面应采用无组织排水,以免大量的粉尘积于屋面,下雨时造成流水通道的堵塞。

(4)严寒地区的屋面宜采用有组织的内排水,以免雪水的冻结导致挑檐的拉裂或室外水落管的损坏。

(5)临街建筑雨水排向人行道时宜采用有组织排水。

2.1.4 屋顶排水组织设计

屋顶排水组织设计的主要任务是将屋面划分成若干个合理的排水区域,选择合适的排水装置并进行合理的布置,达到屋面排水线路简捷、雨水口负荷均匀、排水通畅的目的。

一般按下列步骤进行:

(1)确定排水坡面数目
(2)划分排水区域及布置排水装置

2.2 屋顶防水

2.2.1 防水等级

我国现行的《屋面工程质量验收规范》(GB50207—2012)根据建筑物的性质、重要程度、使用功能要求以及防水层合理使用年限等,将屋面防水划分为四个等级,各等级均有不同的设防要求,详见表15.1(见P247)。

2.2.2 防水材料

(1)防水材料的种类

①柔性防水材料

目前使用的屋面防水材料除了传统的沥青卷材外,还有高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料等新型防水材料。

②刚性防水材料

刚性防水材料除了传统的粘土平瓦外,所用的防水材料有防水砂浆、细石混凝土、油毡瓦和金属瓦等。

(2)防水材料厚度要求

为确保屋面防水质量,使屋面防水层在合理使用年限内不发生渗漏,不仅应选定合适的防水材料,而且应根据设防要求选定其厚度,如卷材和涂膜的厚度选用应符合表15.2(见P248)的要求。

3 平屋顶的构造

3.1 卷材防水平屋顶

卷材防水平屋顶,是指以防水卷材和胶结材料分层粘贴构成屋面防水层的屋顶。

屋面所用的卷材有沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材等。

卷材防水的特点是整体性好,抗渗性好,具有一定的延伸性和适应变形的能力,也称柔性防水。卷材防水可用于防水等级为Ⅰ~Ⅳ的屋面工程。

3.1.1 卷材防水平面屋顶的组成与构造

卷材防水平屋顶由多层材料叠合而成,一般包括结构层、找坡层、找平层、结合层、防水层和保护层等(图15.8)。

(1)结构层

结构层一般采用现浇或预制钢筋混凝土屋面板。

(2)找坡层

平屋顶中多采用材料找坡(如1∶6~1∶8的水泥炉渣),设置在结构层上。

(3)找平层

找平层一般设在结构层和找坡层之上,以满足防水层应铺贴在坚固而平整的基层上的要求,避免卷材凹陷和断裂。其做法及要求见表15.3(见P249)。

当屋面板为预制板时,分格缝应留设在板端缝处,并应在分格缝上附加200~300mm宽的卷材,用胶粘剂单边点粘(图15.9)。

(4)结合层

结合层一般设在找平层之上,防水层和隔汽层之下。作用是在基层和防水层之间形成一层胶质薄膜,使卷材与基层粘结牢固。

(5)防水层

防水层是由卷材和相应的卷材粘结剂构成,目前使用的卷材防水层详见表15.4(见P250)。

卷材防水层与基层的粘结方法有满粘法、空铺法、条粘法、点粘法等。

(6)保护层

目的是保护卷材防水层,延长其使用寿命,同时降低夏季室内温度,其构造做法应根据防水层所用材料和屋面的利用情况而定。

①不上人屋面

指一般人不在其上活动,保护层仅起保护防水层的作用。其构造做法为:沥青类防水层宜采用绿豆砂或铝银粉涂料;高聚物改性沥青及合成高分子类防水层可用铝箔面层、彩砂及涂料等(图15.10)

②上人屋面

指屋面保护层具有保护防水层和兼作行走地面双重作用的屋面,保护层应满足耐水、平整、耐磨的要求。

其构造做法为:一般可在防水层上浇筑30~40mm厚的C20细石混凝土,分成2m×2m的方格,缝内灌沥青胶;也可以用沥青胶或水泥砂浆粘贴缸砖、大阶砖、细石混凝土预制板,缝内灌沥青胶(图15.11)。

图15.8 卷材防水屋面的构造组成

图15.8 卷材防水屋面的构造组成

 

图15.9 找平层分格缝构造

图15.9 找平层分格缝构造

 

图15.10 不上人卷材防水屋面

图15.10 不上人卷材防水屋面

图15.11 上人卷材防水屋面

图15.11 上人卷材防水屋面

 

3.1.2 卷材防水平屋顶的细部构造

卷材防水屋面节点设计应符合下列规定:

①根据屋面结构变形、温度变形、干缩变形和震动等因素,使节点设防能够满足基层变形的需要。

②应采用柔性密封、防排结合、材料防水与构造防水相结合的做法。

③应采用卷材、防水涂料、密封材料和刚性防水材料等互补并用的多道设防(包括设置附加层)。

(1)泛水构造

泛水是指屋顶上沿垂直面所做的防水构造,有女儿墙泛水(图15.12)、高低跨泛水、管道泛水、变形缝泛水等。

(2)檐口构造

卷材防水屋面的檐口包括:

①自由落水檐口(图15.13);
②挑檐沟檐口(图15.14);
③女儿墙内檐沟檐口(图15.15);
④女儿墙外檐沟檐口(图15.16)。

(3)水落口构造

水落口是屋面雨水汇集并排至水落管的关键部位,应保证排水通畅,不易渗漏和堵塞。

外檐沟和内排水的水落口都是在水平结构上开洞,采用铸铁漏斗形的定型件用水泥砂浆埋嵌牢固。如图15.17所示

图15.12 女儿墙泛水构造

图15.12 女儿墙泛水构造

图15.13 自由落水檐口构造

图15.13 自由落水檐口构造

图15.14 挑檐沟檐口构造

图15.14 挑檐沟檐口构造

图15.15 女儿墙内檐沟檐口

图15.15 女儿墙内檐沟檐口

图15.16 女儿墙外檐沟檐口

图15.16 女儿墙外檐沟檐口

图15.17 水落口构造

图15.17 水落口构造

(a)水平口水落口;(b)垂直口水落口

3.2 刚性防水平屋顶

刚性防水平屋顶是指用刚性材料作屋面防水层的屋顶。

所用的防水材料有防水砂浆、细石混凝土、配筋细石混凝土等。

3.2.1 刚性防水平屋顶的构造层次和基本做法

刚性防水平屋顶一般由结构层、找平层、隔离层和防水层组成(图15.18)。

(1)结构层

结构层要求具有足够的强度和刚度,一般采用现浇钢筋混凝土屋面板。

(2)找平层

当结构层为预制钢筋混凝土板时,通常应在结构层上用20mm厚1∶3水泥砂浆找平。

(3)隔离层

一般可用纸筋灰、麻刀灰、低强度等级砂浆,也可采用薄砂层上干铺卷材等做法。

(4)防水层

刚性防水层宜采用强度等级不低于C20的细石混凝土浇筑,其厚度不应小于40mm,并应配置直径为4~6mm,间距100~200mm的双向钢筋网片,钢筋保护层厚度不小于10mm。

图15.18 刚性防水屋面构造层次

图15.18 刚性防水屋面构造层次

 

3.2.2 刚性防水平屋顶的细部构造

刚性防水平屋顶的细部构造包括分格缝、泛水、檐口等部位的构造处理。

(1)分格缝

分格缝(又称分仓缝)是刚性防水层的变形缝,设置的目的在于防止由于结构变形、温度变形及混凝土干缩等引起的防水层开裂。

分格缝有平缝和凸缝两种。

图15.19 分格缝的构造

分格缝的构造

(a)平缝;(b)凸缝

(2)泛水

刚性防水层与山墙、女儿墙交接处应留宽度为30mm的缝隙,并用密封材料嵌填;泛水处应铺设卷材或涂膜附加层。

图15.20 泛水构造

泛水构造

(3)檐口
刚性防水屋面的檐口形式与屋顶排水方式有关,分为自由落水檐口(图15.21)和挑檐沟檐口(图15.22)等。

 

图15.21 自由落水檐口构造

图15.21 自由落水檐口构造

(a)防水层直接出挑檐口;(b)挑檐板檐口

图15.22 挑檐沟檐口构造

图15.22 挑檐沟檐口构造

 

3.3 涂膜防水平屋顶

涂膜防水是指用防水涂料涂刷在屋面基层上,经干燥或固化,在屋面基层上形成一层不透水的薄膜层,以达到防水目的的一种屋面做法。

常用的防水涂料有沥青基防水涂料、高聚物改性沥青防水涂料和合成高分子防水涂料三大类。

3.3.1 涂膜防水平屋顶的构造层次及做法

涂膜防水平屋顶的构造层次及做法与卷材防水平屋顶基本相同,均由结构层、找平层、找坡层、结合层、防水层和保护层等组成(图15.23),且防水层以下的各基层的做法均应符合卷材防水的有关规定。

防水涂膜层应满足如下要求:

(1)防水涂膜应分层分遍涂布,每一涂层应厚薄均匀,表面平整,待先涂的涂层干燥成膜后方可涂布后一遍涂料。

(2)防水涂膜层一般应由两层或两层以上的涂层组成。

(3)某些防水涂料(如氯丁胶乳沥青涂料)需铺设胎体增强材料(即所谓的布),以增强涂层的贴附覆盖能力和抗变形能力。

图15.23 涂膜防水屋面构造

图15.23 涂膜防水屋面构造

 

3.3.2 涂膜防水平屋顶的细部构造

涂膜防水屋面的细部构造包括泛水(图15.24)、檐口、天沟、檐沟(图15.25)及分格缝(图15.26)等部位,其构造要求及做法类似于卷材防水屋面,具体构造要点有以下几方面:

(1)在节点部位均应加铺有胎体增强材料的附加层;

(2)天沟、檐沟与屋面交接处的附加层宜空铺,空铺的宽度宜为200~300mm;

(3)水落口周围与屋面交接处应做密封处理,并加铺两层有胎体增强材料的附加层,涂膜伸入水落口的深度不得小于50mm;

(4)涂膜防水层的收头应用防水涂料多遍涂刷或用密封材料封严,压顶应做防水处理。

图15.24 涂膜防水屋面泛水构造图

图15.24 涂膜防水屋面泛水构造图

图15.25 天沟、檐沟构造

图15.25 天沟、檐沟构造

图15.26 分格缝构造

图15.26 分格缝构造

(a)屋面分格缝;(b)屋脊分格缝

3.4 保温平屋顶

3.4.1 保温材料

保温材料一般为轻质、多孔的导热系数小的材料。按其化学成分有无机保温材料和有机保温材料两种。按其形状可分为以下三种:

(1)松散保温材料
(2)整体浇筑保温材料
(3)板(块)状保温材料

3.4.2 保温层的设置

平屋顶因屋面坡度平缓,适宜将保温层放置在屋面结构层之上。

(1)正置式保温
正置式保温是将保温层设在结构层之上、防水层之下,形成封闭的保温层的做法,也叫内置式保温(图15.27)。图15.28

(2)倒置式保温
倒置式保温是将保温层设在防水层之上。如图15.29 所示

图15.27 正置式保温屋顶

图15.27 正置式保温屋顶

图15.28 卷材防水排汽构造

图15.28 卷材防水排汽构造

图15.29 倒置式保温屋顶

图15.29 倒置式保温屋顶

 

3.5 隔热平屋顶

(1)通风隔热

通风隔热是设置通风的空气间层,利用空气的流动散发部分热量。这种方法隔热好、散热快,多用于夏热冬暖而又多雨的地区。

①吊顶通风隔热 即在结构层下做吊顶,檐墙开设通风口,利用结构层与吊顶之间形成的通风间层通风降温(图15.30)。

②架空通风隔热 即在结构层上组织通风,设置架空保护层(图15.31)。

(2)反射隔热

反射隔热是在屋顶铺设浅色和光滑的材料,利用反射原理将太阳辐射的部分热量反射回去,达到降温的目的。

(3)种植隔热

种植隔热是在屋顶上种植植物,利用植被的蒸腾和光合作用吸收太阳的辐射热,从而达到降温隔热的目的。图15.32

(4)蓄水隔热

蓄水隔热是用现浇钢筋混凝土作防水层,并在屋顶上长期储水以达到隔热降温的目的。

蓄水隔热平屋顶的构造与刚性防水平屋顶基本相同,主要区别是增加了一壁三孔,即分仓壁、溢水孔、泄水孔和过水孔(图15.33)。

图15.30 吊顶通风隔热

图15.30 吊顶通风隔热

图15.31 架空通风隔热

图15.31 架空通风隔热

(a)预制混凝土板或大阶砖架空层;(b)预制混凝土山形板架空层

图15.32 种植隔热屋顶构造

图15.32 种植隔热屋顶构造

图15.33 蓄水屋顶构造

图15.33 蓄水屋顶构造

 

4 坡屋顶的构造

4.1 坡屋顶的承重结构

4.1.1 檩式结构

檩式结构是在屋架或山墙上支承檩条,檩条上支承屋面板或椽条的结构系统。常见的形式有:

(1)屋架承重如图15.34(a)所示
(2)山墙承重如图15.34(b)所示
(3)梁架承重如图15.34(C)所示

图15.34 坡屋顶的承重结构

图15.34 坡屋顶的承重结构

(a)屋架承重;(b)硬山搁檩;(c)梁架承重

4.1.2 板式结构

板式结构是将钢筋混凝土屋面板直接搁置在上部为三角形的横墙、屋架或斜梁上的支承方式。

这种承重方式构造简单,节省木材,并可提高房屋的耐久性和防火性,近年来常用于民用住宅或风景园林建筑的屋顶(图15.35)。

图15.35 钢筋混凝土板式结构瓦屋顶

图15.35 钢筋混凝土板式结构瓦屋顶

 

4.2 坡屋顶的屋面结构

4.2.1 平瓦屋面

平瓦有粘土瓦和水泥瓦两种,其外形按排水要求设计和制作。

(1)平瓦屋面的基本构造

①冷摊瓦屋面 即在檩条上安装椽条,椽条上钉挂瓦条,挂瓦条上直接挂瓦的屋面(图15.36)。

②木望板平瓦屋面 即在檩条或椽条上钉屋面板,屋面板上铺油毡,钉顺水条和挂瓦条,上铺平瓦的屋面(图15.37)。

③钢筋混凝土板盖瓦屋面 即将各类钢筋混凝土屋面板(现浇板、预制空心板、挂瓦板等)作为瓦屋面的基层,然后盖瓦的屋面。

盖瓦的方式有三种:钉挂瓦条挂瓦或用钢筋混凝土挂瓦板直接挂瓦(图15.38(a));用草泥或煤渣灰窝瓦(图15.38(b)),泥背的厚度宜为30~50mm;在屋面板上直接粉防水水泥砂浆并贴瓦或齿形面砖(又称装饰瓦)(图15.38(c))。

(2)平瓦屋面的细部构造

①纵墙檐口

纵墙檐口的构造与屋顶的排水方式、屋顶承重结构、屋面基层、屋面出檐长度的大小等有关,分无组织排水和有组织排水两大类。
a无组织排水檐口 图15.39
b有组织排水檐口 图15.40

②山墙檐口

a悬山 檩条和屋面板挑出山墙的檐部称为悬山。图15.41
b硬山 山墙砌至屋面收头或山墙高出屋面形成女儿墙的做法称为硬山。图15.42

常见的做法有细石混凝土泛水、水泥石灰麻刀砂浆泛水(图15.43(a))、小青瓦坐浆泛水(图15.43(b))和镀锌铁皮泛水(图15.43(c)等。

图15.36 冷摊瓦屋面

图15.36 冷摊瓦屋面

图15.37 木望板平瓦屋面

图15.37 木望板平瓦屋面

图15.38 钢筋混凝土屋面板盖瓦屋面

图15.38 钢筋混凝土屋面板盖瓦屋面

(a)挂瓦条挂瓦;(b)草泥窝瓦;(c)砂浆贴瓦

4.2.2 金属压型板屋面

金属压型钢板是以镀锌钢板为基料,经轧制成型并敷以各种防腐涂层和彩色烤漆而成的轻质屋面板。

这种屋面板具有自重轻,施工方便,抗震好,装饰性和耐久性强的特点,且有多种规格,如中间填充保温材料的夹心板,具有防水、保温和承重三重功效。

(1)金属压型板屋面的基本构造

压型钢板与檩条的连接固定应采用带防水垫圈的镀锌螺栓(螺钉)在波峰固定。当压型钢板波高超过35mm时,压型钢板应通过钢支架与檩条相连,檩条多为槽钢、工字钢等(图15.44)。

(2)金属压型板屋面的细部构造

压型钢板屋面檐口、山墙泛水构造如图15.45所示

图15.44 彩色压型钢板屋面

图15.44 彩色压型钢板屋面

图15.45 压型钢板屋面檐口、山墙泛水构造

图15.45 压型钢板屋面檐口、山墙泛水构造

(a)挑檐构造;(b)挑檐沟构造;(c)山墙泛水构造;(d)山墙包角

4.3 坡屋顶的保温与隔热

4.3.1 坡屋顶保温

坡屋顶保温有屋面保温和顶棚层保温两种(图15.49)。
当采用屋面保温时,保温层可设在瓦材下面或檩条之间。当采用顶棚层保温时,先在顶棚搁栅上铺板,板上铺油毡作隔汽层,在隔汽层上铺设保温材料,这样可收到保温和隔热的双重效果。

图15.49 坡屋顶的保温构造

图15.49 坡屋顶的保温构造

(a)、(b)屋面保温;(c)吊顶保温

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