1. 1 防水等級
防水等級是根據建筑物類別及其相應的防水耐用年限決定的;也可以直接由業(yè)主要求的防水耐用年限確定。在建筑工程的初步設計階段,就應在設計說明中確定防水等級,并據此給出設防要求。無初步設計階段的小型建筑,則應在報批方案階段確定防水等級。
隨著初步設計或報批方案的審批通過,防水等級及設防要求就自動產生法定約束力,成為施工圖設計時具體選用防水構造類別、層數、厚度的基本依據。如果業(yè)主或施工單位要求更改層數、厚度甚至類別,應以不降低設防要求為前提;對降低設防要求的更改,設計單位應同時將防水等級降級明示,并連同變更依據一并形成變更文件。防水構造變更,一般是應業(yè)主要求,如系施工單位提出,須同時獲監(jiān)理及業(yè)主書面認可。
1. 2 提高屋面板剛度
平屋面一般指坡度小于5%的屋面。本文談及的平屋面,都是鋼筋混凝土屋面。在干燥少雨地區(qū),屋面最好是現澆鋼筋混凝土;在多雨雪地區(qū),現澆的混凝土屋面還必須提高結構剛度,以減少防水層受屋面結構荷載變形的影響。
提高結構剛度,雖然已被收入國家標準強制性條文之中,但實際設計時尚存在一些問題。比如,條文中對提高預制屋面板整體剛度的構造措施比較明確、具體,但對整體現澆屋面是否也要提高剛度,如何提高剛度,沒有明確。筆者認為,現澆屋面也應提高剛度;提高剛度可以通過減小撓度來控制;減少撓度值須由結構專業(yè)完成。因此,建筑師有必要向結構專業(yè)提出書面要求。當然,若能直接通過裂縫控制,給出撓度值,并收入結構有關規(guī)范之中,當最為合理。
提高剛度的直接結果,是可以考慮取消找平層設縫的規(guī)定。在整澆屋面板上的找平層每6m 一設縫,一直以來都未得到認真執(zhí)行,因為效果有限,但麻煩不少。提高剛度的同時,若同時設置絕熱層,筆者認為是可以取消找平層設縫的。
1. 3 減少板縫開裂
結構層為裝配式鋼筋混凝土板時,規(guī)范規(guī)定其板縫應用強度等級不低于C20的細石混凝土灌縫;灌縫的細石混凝土中宜摻入UEA等混凝土膨脹劑,使混凝土密實;板縫寬度大
于40mm或上窄下寬時,還須設置構造鋼筋。這些增加預制屋面板整體剛度的構造措施,只能避免較大的板縫開裂,因此建議經常有人活動的屋面,全年屋面溫差大于55℃的地區(qū),加摻聚合物,改善灌縫混凝土的脆性,減少板間裂縫的發(fā)生率。
1. 4 屋面排水設計
在初步設計階段,屋頂平面就應有明確的排水系統(tǒng)設計。系統(tǒng)設計至少包括排水分區(qū)、分水脊線、排水坡交線。排水途徑力求通暢便捷,水落口負荷均勻。
1. 5 設計宜優(yōu)先采用結構找坡
建筑專業(yè)在作屋面排水平面設計時,就應及時與結構專業(yè)溝通,注意結構梁板的布置,給結構創(chuàng)造合理的找坡條件,避免板面雙向找坡。結構找坡可使構造層次大為簡化、更為
1. 6 設計保溫隔熱
只要條件允許,屋面均應設計保溫隔熱層。傳統(tǒng)概念是,在少人或無人停留的房間,其屋面不設保溫隔熱層,其實是得不償失。現在,相對于人工維修費,材料費總是次要的。所以,只是為節(jié)省一點點材料,卻增加了屋面溫度變形的影響,從而使屋面基層裂縫的發(fā)生率提高,并可能導致外墻與屋面交接處產生溫度裂縫,是很不合算的。
1. 7 上人屋面
民用建筑應積極按上人屋面設計。我國城市化進程才剛剛開始,城市人均用地僅為發(fā)達國家的1/ 4,城市空間作為一種不可再生的資源,必須善加利用。因此,只要可能,屋面
就應上人,并按能夠進行簡單的戶外活動進行設計。這對于人口密集的東部城市超過6層的住宅,具有普遍意義。目前我國已進入城市人口老齡化時期,必須考慮住在高處的老人方便進行戶外活動的問題。上人屋面的防水層,宜有1道細石混凝土剛性防水。因此,剛柔結合的上人屋面,應該是多層居住建筑的首選構造形式。
1.8.1 隔汽層 隔汽層本身沒有問題,但作好排汽口不易,首先是好的設計不多。因此,除非按規(guī)定條件,必須作隔汽層之外,以不作為好。非設不可時,要積極設法將排汽口放在檐下、室內(帶吊頂或某些用途的房間內),或選專用排汽配件,將出口隱于帶有金屬蓋板的女兒墻內側。
1.8.2 上翻梁 也是不設、少設為好。設計為追求平板的簡潔效果,常常要求屋面梁上翻,被翻梁阻滯的雨水,一般認為可通過梁開洞或穿梁管的方法排除,但大多數設計并未能在
開洞穿管處處理好防排水構造,設計提不出完善可行的節(jié)點,施工上難度就更大。因此,除非梁高洞大,應盡量避免上翻梁。通過排水平面設計,使上翻梁不阻水或少阻水,必要時增設水落口,也比開洞埋管好。
1.8.3 水落口 有此設計特別是高低跨屋面,隨意搞接力排水,是不好的。高跨屋面水落口匯水面積小于100㎡時,可通過水落管自接排在低跨屋面上,且出水口下應設防護板,但鋪貼塊材保護的屋面則可以不設;匯水面積大于100㎡時,高跨屋面的水落管則應直接與低跨屋面的水落管或其他雨水排除系統(tǒng)連接。
1 設計要點
1. 1 防水等級
防水等級是根據建筑物類別及其相應的防水耐用年限決定的;也可以直接由業(yè)主要求的防水耐用年限確定。在建筑工程的初步設計階段,就應在設計說明中確定防水等級,并據此給出設防要求。無初步設計階段的小型建筑,則應在報批方案階段確定防水等級。
隨著初步設計或報批方案的審批通過,防水等級及設防要求就自動產生法定約束力,成為施工圖設計時具體選用防水構造類別、層數、厚度的基本依據。如果業(yè)主或施工單位要求更改層數、厚度甚至類別,應以不降低設防要求為前提;對降低設防要求的更改,設計單位應同時將防水等級降級明示,并連同變更依據一并形成變更文件。防水構造變更,一般是應業(yè)主要求,如系施工單位提出,須同時獲監(jiān)理及業(yè)主書面認可。
1. 2 提高屋面板剛度
平屋面一般指坡度小于5%的屋面。本文談及的平屋面,都是鋼筋混凝土屋面。在干燥少雨地區(qū),屋面最好是現澆鋼筋混凝土;在多雨雪地區(qū),現澆的混凝土屋面還必須提高結構剛度,以減少防水層受屋面結構荷載變形的影響。
提高結構剛度,雖然已被收入國家標準強制性條文之中,但實際設計時尚存在一些問題。比如,條文中對提高預制屋面板整體剛度的構造措施比較明確、具體,但對整體現澆屋面是否也要提高剛度,如何提高剛度,沒有明確。筆者認為,現澆屋面也應提高剛度;提高剛度可以通過減小撓度來控制;減少撓度值須由結構專業(yè)完成。因此,建筑師有必要向結構專業(yè)提出書面要求。當然,若能直接通過裂縫控制,給出撓度值,并收入結構有關規(guī)范之中,當最為合理。
提高剛度的直接結果,是可以考慮取消找平層設縫的規(guī)定。在整澆屋面板上的找平層每6m 一設縫,一直以來都未得到認真執(zhí)行,因為效果有限,但麻煩不少。提高剛度的同時,若同時設置絕熱層,筆者認為是可以取消找平層設縫的。
1. 3 減少板縫開裂
結構層為裝配式鋼筋混凝土板時,規(guī)范規(guī)定其板縫應用強度等級不低于C20的細石混凝土灌縫;灌縫的細石混凝土中宜摻入UEA等混凝土膨脹劑,使混凝土密實;板縫寬度大
于40mm或上窄下寬時,還須設置構造鋼筋。這些增加預制屋面板整體剛度的構造措施,只能避免較大的板縫開裂,因此建議經常有人活動的屋面,全年屋面溫差大于55℃的地區(qū),加摻聚合物,改善灌縫混凝土的脆性,減少板間裂縫的發(fā)生率。
全年屋面溫差大于55℃的地區(qū)大約為東北、西北和華北地區(qū),在氣候作用強度分區(qū)中屬于強作用區(qū)和較強作用區(qū)。
1. 4 屋面排水設計
在初步設計階段,屋頂平面就應有明確的排水系統(tǒng)設計。系統(tǒng)設計至少包括排水分區(qū)、分水脊線、排水坡交線。排水途徑力求通暢便捷,水落口負荷均勻。
單個水落口,在雨量較大地區(qū),其最大匯水面積宜小于150m2 ,主要是考慮到維護管理的質量普遍低下,水落口排水經常受阻,同樣理由,獨立的排水單元,面積較大時(如超過75m2),不宜只設1個水落口。
1. 5 設計宜優(yōu)先采用結構找坡
建筑專業(yè)在作屋面排水平面設計時,就應及時與結構專業(yè)溝通,注意結構梁板的布置,給結構創(chuàng)造合理的找坡條件,避免板面雙向找坡。結構找坡可使構造層次大為簡化、更為
合理;特別在沒有合適的找坡材料的地區(qū),意義重大。
1. 6 設計保溫隔熱
只要條件允許,屋面均應設計保溫隔熱層。傳統(tǒng)概念是,在少人或無人停留的房間,其屋面不設保溫隔熱層,其實是得不償失,F在,相對于人工維修費,材料費總是次要的。所以,只是為節(jié)省一點點材料,卻增加了屋面溫度變形的影響,從而使屋面基層裂縫的發(fā)生率提高,并可能導致外墻與屋面交接處產生溫度裂縫,是很不合算的。
1. 7 上人屋面
民用建筑應積極按上人屋面設計。我國城市化進程才剛剛開始,城市人均用地僅為發(fā)達國家的1/ 4,城市空間作為一種不可再生的資源,必須善加利用。因此,只要可能,屋面
就應上人,并按能夠進行簡單的戶外活動進行設計。這對于人口密集的東部城市超過6層的住宅,具有普遍意義。目前我國已進入城市人口老齡化時期,必須考慮住在高處的老人方便進行戶外活動的問題。上人屋面的防水層,宜有1道細石混凝土剛性防水。因此,剛柔結合的上人屋面,應該是多層居住建筑的首選構造形式。
1.8 其他設計問題
1.8.1 隔汽層 隔汽層本身沒有問題,但作好排汽口不易,首先是好的設計不多。因此,除非按規(guī)定條件,必須作隔汽層之外,以不作為好。非設不可時,要積極設法將排汽口放在檐下、室內(帶吊頂或某些用途的房間內),或選專用排汽配件,將出口隱于帶有金屬蓋板的女兒墻內側。
1.8.2 上翻梁 也是不設、少設為好。設計為追求平板的簡潔效果,常常要求屋面梁上翻,被翻梁阻滯的雨水,一般認為可通過梁開洞或穿梁管的方法排除,但大多數設計并未能在
開洞穿管處處理好防排水構造,設計提不出完善可行的節(jié)點,施工上難度就更大。因此,除非梁高洞大,應盡量避免上翻梁。通過排水平面設計,使上翻梁不阻水或少阻水,必要時增設水落口,也比開洞埋管好。
1.8.3 水落口 有此設計特別是高低跨屋面,隨意搞接力排水,是不好的。高跨屋面水落口匯水面積小于100㎡時,可通過水落管自接排在低跨屋面上,且出水口下應設防護板,但鋪貼塊材保護的屋面則可以不設;匯水面積大于100㎡時,高跨屋面的水落管則應直接與低跨屋面的水落管或其他雨水排除系統(tǒng)連接。
2 構造層類
構造層類,包括結構基層、找坡層、找平層.、隔汽層、保溫隔熱層、防水層、隔離層、飾面保護層以及它們之間的相互關系,也包括各道防水層本身層與層之間的關系。
2 構造層類
構造層類,包括結構基層、找坡層、找平層.、隔汽層、保溫隔熱層、防水層、隔離層、飾面保護層以及它們之間的相互關系,也包括各道防水層本身層與層之間的關系。
2. 1 結構基層
結構基層一般不包括在構造層類之中。但從防水角度講,結構層對防水質量又有非常重要的影響,因此,應對屋面結構提出一些要求。屋面板的防水,雖然不能簡單套用防水混凝土的技術標準,但采取類似的措施還是可以的。比如,摻高效減水劑、摻丙綸纖維等。當然,最重要的還是如前所述的提高板的剛度。提高剛度,一般以增加板厚較為方便,增加配筋率和減小鋼筋間距也很重要,如能按板的裂縫寬度控制,則更好。經驗表明。若板的裂縫允許寬度從0.3mm減小到0.2mm,大約增加30%的配筋;這時的鋼筋間距宜在150mm以下;板厚按跨距大小,宜取100-120mm。如此,將大大提高結構基層的防水能力,值得總結,作出具體規(guī)定。
2. 2 找平層
找平層只在必須作時才作,可作可不作時,不作為好。比如,現澆鋼筋混凝土屋面板上作柔性防水層時,就宜直接將板面壓實抹光,不另作找平層。而預制混凝土板上作防水層時,則必須作找平層,且宜選細石混凝土找平。
在材料找坡時,找坡層上,一般應兼作找平層;傳統(tǒng)的整體或板塊狀保溫層上,也應作找平層;若板塊狀保溫層強度較高,座漿鋪砌平整,其上為配筋的細石混凝土剛性防水層時,則可以不設找平層,除非需要作施工保護。找平層設分格縫,其實只適合于預制板上直接作柔性防水層的情況。工程實踐中,也很少在現澆混凝土板找平層上設縫。為避開設縫帶來的麻煩,可采取如下措施:設計低強度等級砂漿。低強度等級砂漿可用低標號水泥(如275號)配制,也可采用混合砂漿,這樣就可以防止或減少產生較大的集中裂縫。采用混合砂漿時,厚度應小于15mm,建議配合比為1: 0. 8: 4,且面層加涂水泥漿1道,F澆板上采用傳統(tǒng)的1: 3或1:2.5水泥砂漿找平,即使設分格縫,在6m縫間距內,仍不免產生裂縫。故建議采用上述措施回避之。
2. 3 找坡層
材料找坡,不宜小于2%。一般采用1: 8水泥爐碴。但在無爐碴地區(qū),或將找坡、保溫合二為一時,過去采用水泥膨脹 石全 石、水泥膨脹珍珠巖、現場切割鋪砌的加氣混凝土;近年則傾向采用現澆水泥聚苯和1: 8水泥陶粒。除水泥爐碴和水泥陶粒為單純找坡材料外,其他材料兼保溫。
水泥爐碴已延用數十年,沒什么問題;但水泥陶粒,在工程實踐中往往由于陶粒圓而光,不易拍實,導致開裂筆者曾建議廠家生產專用找坡陶粒,級配、外形不要太圓,表面粗糙,帶細粒及少許碎屑。次一等的方法是摻中砂,1: 1: 8,操作方便,但已屬陶;炷,使屋面荷載有所增加。
其實,1: 8水泥陶粒適當采取分倉隔擋,隨鋪隨拍隨作水泥砂漿壓實抹光,在找坡簡單的情況下,是可以作到不裂的。因此,建議首先作出好的排水平面設計,同時采取其他措施,如摻加少許聚合物、礦物粉料等;若預先將陶粒表面作潮濕處理,再與聚合物水泥漿拌合,則效果更好。
在屋面上用混凝土或水泥砂漿找坡,是不合理的,除非屋面小、找坡長度小。
找坡層可以直接作在混凝土板上,無須設找平層;找坡層應設在主防水層之下。
2. 4 保溫隔熱層
我國大部分地區(qū)冬冷夏熱。隨著空調制冷的大量使用,保溫與隔熱措施的選用有時會變得模糊起來,因此,采用導熱系數小的材料時,也可稱之為絕熱層。
傳統(tǒng)的保溫材料有水泥膨脹珍珠巖、水泥膨脹 石、加氣混凝土,優(yōu)點是可兼作找坡,缺點也正由兼作找坡引起:為了找坡,后者須現場切割;前二者須現場拌合澆筑,并隨鋪隨壓隨作水泥砂漿找平。因拌合工藝要求含水率高,水分不易排散,影響防水層質量,除非有條件暴曬多日。因此,這種構造不宜在潮濕多雨的地區(qū)使用。如單純絕熱,應選用塊材制品,不用現澆。加氣混凝土現場切割很難作到尺寸準確,日常將產生的碎塊作為填充料就地消化,這使隨后的水泥砂漿找平層厚度不均,易生裂縫,從而影響防水層的質量。
近年采用的水泥聚苯,只要工法得當,可以兼作找坡,其傳熱系數、強度、韌性、耐水性等綜合技術指標優(yōu)于傳統(tǒng)的保溫材料。但因其含水率仍不算很低,故不按正統(tǒng)的倒置屋面設計。當主防水層選用JS或其他柔性防水層與配筋的細石混凝土剛性防水層結合,輔助防水層選用聚合物水泥砂漿時,則屋面各層匹配好,整體性好,適用于作飾面地磚的上人屋面。
憎水珍珠巖板,宜單擺浮鋪。若座漿鋪砌、水泥砂漿找平,則不僅有礙其憎水作用的發(fā)揮,而且不利于上下構造層的結合。包封聚氯乙烯薄膜的珍珠巖板,也有同樣的問題。
單純的隔熱屋面中,在配筋的細石混凝土剛性防水層之上,座砌五支點水泥珍珠巖隔熱板,是一種好選擇,簡單、合理、有效,只要隔熱板質量足夠好。
傳統(tǒng)的架空隔熱板,關鍵是要確保通風。用在進深較大的屋面,不易保證通風,即使設通風脊,也只在坡度較大時才起作用。帶女兒墻的屋面,也會使通風不暢。若使通風順暢,就要加大架空板與女兒墻的距離;但這距離大了,又使更多的局部屋面直接暴曬在陽光之下。因此,這種源自非女兒墻屋面的傳統(tǒng)架空隔熱屋面,注定要逐漸讓位于其他隔熱保溫屋面,比如倒置屋面。
適合于倒置屋面的絕熱材料有聚苯乙烯泡沫板、硬質聚氨酯泡沫、泡沫玻璃等。
2. 5 隔汽層
隔汽層應設在保溫層之下。規(guī)范規(guī)定:“在北緯40℃以北地區(qū),且室內空氣濕度大75 %,或其他地區(qū)室內空氣濕度常年大于80%時,保溫屋面應設隔汽層”。除此之外,筆者建議少設隔汽層。因為設置了隔汽層的屋面,隔汽層與柔性防水層對保溫層形成“雙封”,“雙封”的構造就不免作排汽。如前所述,作排氣,只在不得已時才為之,這便是不要隨意設置隔汽層的理由。實際上,現澆的鋼筋混凝土屋面,特別是提高了剛度以后,能滲透到保溫層的水汽量已經很少。當然,這不包括冬季經常產生大量水蒸汽的房間屋面,如公共浴室、大廚等。
2. 6 隔離層
配筋的細石混凝土剛性防水層,其下應設隔離層,為的是保證剛性防水層能自由伸縮。所以,直接作在保溫層之上時,可以不設隔離層,因為它不構成對剛性防水層的約束。
柔性防水層上鋪卵石,抹水泥砂漿,澆細石混凝土或鋪貼塊材保護時,應設隔離層,為的是保護防水層。其中,砂漿或塊材保護層因厚度有限,雖然設縫,難免開裂,因此不適用較大型的及上人活動頻繁的屋面。
2. 7 防水層
2. 7. 1 主防水層的選擇 防水層選材要考慮慮候條件和使用部位。比如,APP耐熱度好,SBS低溫下作性能好,因此,同等條件下,南方宜選APP,北方宜選SBS。又如,三元乙丙卷材,耐候性能優(yōu)良,但對膠粘劑性能及粘貼工藝要求高,因此,用在屋面,特別是大面積輕型屋面,才能充分用其所長,而用在地下室就不一定合適,至少對其優(yōu)良的耐候性能是個浪費。
2.7.2 復合防水 只要一涉及復合防水,不論是多道復合,還是2種材料作為1道復合,都有相容匹配的問題。要全面說清相容匹配,是一個大題目,所以木文只簡述在工程設計實踐中常見的若干問題。
多道設防,以剛柔復合為宜。剛性在上,柔性在下;:剛性防水上人屋面,還可結合飾面層設置聚合物水泥砂漿輔助防水層。剛柔復合,相容、匹配的問題幾乎可以說不存在。
柔性防水層之間的復合則需要非常注意。比如,若選用含有機溶劑者 ,則要注意施工過程中避免溶脹的問題,也要注意使用過程中的匹配問題一一如果直接在其上鋪貼聚苯乙烯泡沫板,可能會使泡沫板“溶失”。又如,即使選用含少量焦油的911聚氨酯涂料,也要注意焦油對相鄰材料產生遷移污染或者降解作用。因此,可以粗略地說,只要不選含有機溶劑及焦油的材料,相容、匹配的問題就容易解決好。
但絕大多數瀝青類材料,包括改性瀝青材料都多少含有有機溶劑,因此,建議瀝青類材料,同類與同類復合;同時,選用熱熔粘貼,直接粘貼于混凝土基層或水泥砂漿找平層之上。同種材料熱熔粘貼多道復合時,宜單純使用熱熔膠,而不使用冷膠。
含焦油的材料(如911),宜與剛性材料復合,不與柔性材料復合。
此外,熱熔粘貼多道復合時,使用熱熔膠比直接加熱卷材更能保證質量,除非天氣濕而冷;選用熱熔焊接的材料,一般宜單層使用;相對而言,聚合物水泥防水涂料相容性好,與其他防水層及構造層也易匹配。
設計沒有條件直接選用復合防水材料時,須將相容、匹配的原則明列于設計文件之中,否則,該設計可以被認為深度不夠。
2.7.3 避免夾芯餅式的設計 有些設計,在多道柔性防水層之間設置水泥砂漿。這種軟硬相間的夾芯餅,較出人意料,這也許正是規(guī)范、規(guī)程并無明文限制的原因。但防水層上下之剛性保護層與水泥砂漿找平層應采取隔離或設縫的規(guī)定,就說明了軟硬不宜直接相間的原理,因此,夾芯餅不好。如為避免不相容、不匹配或解決溶脹問題而設計夾芯餅,建議將2道柔性防水層之間的水泥砂漿改為聚合物水泥防水涂膜。
2.8 飾面保護層
飾面保護層最宜在剛性防水層之上加作。加作淺色飾面后(如用3mm聚合物水泥砂漿粘貼淺色防滑地磚),不僅延長了剛性防水層的使用壽命,增強防水性能,而且節(jié)能環(huán)保。
生產自帶保護層的防水卷材,建議廠家開發(fā)淺色飾面產品。生產油氈瓦的廠家,也可以開發(fā)平屋面用油氈飾塊:玻纖胎,淺色粒料,大小如地磚,較厚重,直接粘貼于柔性防水層之上。這樣就避免了柔性防水層之上作水泥砂漿或剛性塊材保護層帶來的麻煩。
用于大面積輕型屋面上的柔性防水層,應選白色或自帶反射涂層的耐候卷材。同種卷材,黑色表面與白色表面在陽光下的問罪差可達40℃。
總之,保護層首選淺色塊磚,不僅因為白色反射可見光達77%,其光潔的表面可反射長波輻射,而且耐久、宜上人,綜合效益最好。
3 結語
隨著建筑創(chuàng)作的日新月異,建筑節(jié)能要求力度的日益加大,其他建筑標準的不斷提局,屋面構造除了防水,更須同時考慮保溫、隔熱、隔聲、防火、美化。因此,普通平屋面的防水構造因為同時考慮了各構造層類相容匹配的問題,反而會由現在的五花八門,變得較為統(tǒng)一起來。也許,同一地區(qū)、同一標準下的屋面構造將變得更有效率、更加合理、更為科學,從而也更單一。