房屋建筑学—屋顶构造.ppt

第十章屋顶构造,一.屋顶的类型与设计要求（一）屋顶的类型屋顶按其外形一般可分为平屋顶、坡屋顶、其它形式的屋顶。平屋顶屋面坡度10%的建筑屋顶为平屋顶。最常用的排水坡度为23%。,坡屋顶坡屋顶是指屋面坡度较陡的屋顶，其坡度一般在10%以上。坡屋顶的常见形式有：单坡、双坡屋顶，硬山及悬山屋顶，四坡歇山及庑殿屋顶，圆形或多角形攒尖屋顶等。,其它形式的屋顶随着建筑科学技术的发展，出现了许多新型结构的屋顶，如拱屋顶、折板屋顶、薄壳屋顶，悬索屋顶，网架屋顶等。,（二）屋顶的设计要求屋顶设计应考虑其功能、结构、建筑艺术三方面的要求。功能要求首先是能抵御风、霜、雨、雪的侵袭。应防止雨水渗漏是屋顶的基本功能要求，我国现行的GB5020794屋面工程技术规程根据建筑物的性质、重要程度使用功能及防水耐久年限等，将屋面划为四个等级，各等级均有不同的防水要求。(见表10.1屋面防水等级和防水要求）其次，屋顶应具有良好的保温隔热性能。,结构要求屋顶是房屋的承重结构，应有足够的强度和刚度，以保证房屋的结构安全，并防止因过大的结构变形引起防水层开裂、漏水。建筑艺术要求屋顶是建筑外部形体的重要组成部份，屋顶的形式对建筑的造型极具影响，应注重屋顶形式及其细部的设计，以满足人们对建筑艺术方面的需求。,二.屋顶排水设计内容包括：选择屋顶排水坡度、确定排水方式、进行屋顶排水组织设计。,(一)屋顶坡度1.屋顶排水坡度的表示方法常用的坡度表示方法有角度法、斜率法和百分比法。2.影响屋顶坡度的因素影响因素：屋面防水材料的大小和当地降雨量两方面的因素。a.屋面防水材料与排水坡度的关系防水材料如果尺寸较小，接缝必然就较多，容易产生缝隙渗漏，因而屋面应有较大的排水坡度，以便将屋面积水迅速排除。如果屋面的防水材料覆盖面积大，接缝少而且严密，屋面的排水坡度就可以小一些。b.降雨量大小与坡度的关系降雨量大的地区，屋面渗漏的可能性较大，屋顶的排水坡度应适当加大，反之，屋顶排水坡度则宜小一些。,3.屋顶坡度的形成办法屋顶坡度的形成有材料找坡和结构找坡两种做法。a.材料找坡材料找坡是指屋顶坡度由垫坡材料形成。平屋顶材料找坡宜为2%3%。b.结构找坡结构找坡是屋顶结构自身应带有排水坡度，平屋顶结构找坡宜为3%。材料找坡天棚面平整，但增加屋面荷载；结构找坡，构造简单，不增加荷载，但天棚顶倾斜，室内空间不够完整。,(二)屋顶排水方式1.排水方式屋顶排水方式分为有组织排水和无组织排水两大类。a.无组织排水无组织排水是指屋面雨水直接从檐口滴落至地面的一种排水方式，因为不用天沟、雨水管等导流雨水，故又称自由落水。b.有组织排水有组织排水是指雨水经由天沟、雨水管等排水装置被引导至地面或地下管沟的一种排水方式。,2.排水方式的选择确定屋顶的排水方式时，一般可按下述原则进行选择：a.高度较低的简单建筑，为了控制造价，宜优先选用无组织排水；b.积灰多的屋面应采用无组织排水；c.在降雨量大的地区或房屋较高的情况下，应采用有组织排水；d.临街建筑雨水排向人行道时宜采用有组织排水。,(三)有组织排水在工程实践中按内排水、外排水、内外排水三种情况分为以下几种排水方案（如图有组织排水方案）。,1.外排水方案外排水是指雨水管装在建筑外墙以外的一种排水方案，外排水方案可以归纳为以下几种：a.挑檐沟外排水屋面雨水汇集到悬挑在墙外的檐沟内，再由水落管排下。挑檐沟外排水方案时，水流路线的水平距离不应超过24m(见下图）。,b.女儿墙外排水特点是屋面雨水需穿过女儿墙流入室外的雨水管(见右图）。c.女儿墙挑檐沟外排水女儿墙挑檐沟外排水特点是在屋檐部位既有女儿墙，又有挑檐沟。d.暗管外排水暗装雨水管的方式，将雨水管隐藏在假柱或空心墙中。,2.内排水方案雨水通过在建筑内部的雨水管排走。如中间天沟内排水。,(四)屋面排水组织排水组织设计就是把屋面划分成若干个排水区，将各区的雨水分别引向各雨水管，使排水线路短捷，雨水管负荷均匀，排水顺畅。进行屋顶排水组织设计时，须注意下述事项：1.划分排水分区排水分区的大小一般按一个雨水口负担200m2屋面面积的雨水考虑，屋面面积按水平投影面积计算。2.确定排水坡面的数目及排水坡度进深较小的房屋或临街建筑常采用单坡排水，进深较大时，为了不使水流的路线过长，宜采用双坡排水。并应根据防水材料确定排水坡度。坡屋顶则应结合造型要求选择单坡、双坡或四坡排水。,3.确定天沟断面大小和天沟纵坡的坡度值天沟的功能是汇集和迅速排除屋面雨水，沟底沿长度方向应设纵向排水坡。天沟纵坡的坡度不宜小于1%。天沟的净断面尺寸应根据降雨量和汇水面积的大小来确定。一般建筑的天沟净宽不应小于200mm，天沟上口至分水线的距离不应小于120mm。4.雨水管的规格及间距最常采用的是塑料和铸铁雨水管，其管径有50，75，100，125，150，200mm等几种规格。一般，民用建筑常用75100mm的雨水管，面积小于25m2的露台和阳台可选用直径50mm的雨水管。一般情况下雨水口间距不宜超过1824m(见图屋面排水组织)。,三.卷材防水屋面构造卷材防水屋面是利用防水卷材与粘结剂结合，形成连续致密的构造层来防水的一种屋顶。卷材防水屋面由于其防水层具有一定的延伸性和适应变形的能力，又被称作柔性防水屋面。,(一)卷材防水材料1.卷材a.沥青类防水卷材传统上用得最多的是纸胎石油沥青油毡。沥青油毡防水屋面的防水层容易产生起鼓、沥青流淌、油毡开裂等问题，从而导致防水质量下降和使用寿命缩短，近年来在实际工程中已较少采用。b.高聚物改性沥青类防水卷材高聚物改性沥青类防水卷材是高分子聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体、粉状、粒状、片状或薄膜材料为覆面材料制成的可卷曲片状防水材料。,c.合成高分子防水卷材凡以各种合成橡胶、合成树脂或二者的混合物为主要原料，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。高分子防水卷材具有重量轻，适用温度范围宽（-2080），耐候性好，抗拉强度高（218.2MPa），延伸率大（可45%）等优点。,2.卷材粘和剂用于沥青卷材的粘和剂主要有冷底子油、沥青胶等。冷底子油是将沥青稀释溶解在煤油、轻柴油或汽油中制成，涂刷在水泥砂浆或混凝土层面作打底用。沥青胶是在沥青中加入填充料加工制成，有冷、热两种，每种又均有石油沥青胶和煤油沥青胶两种。,(二)卷材防水屋面构造层次1.基本层次（图10.4卷材防水屋面的构造组成）,a.结构层多为刚度好，变形小的各类钢筋混凝土屋面板。b.找平层找平层一般采用1:3水泥砂浆或1:8沥青砂浆，为防止找平层变形开裂而波及卷材防水层，宜在找平层中留设分格缝。分格缝的宽度一般为20mm，纵横间距不大于6m。分格缝上面应覆盖一层200300mm宽的附加卷材，用粘结剂单边点贴。（图10.5卷材防水屋面的分隔缝）c.结合层结合层的作用是使卷材与基层胶结牢固。沥青类卷材通常用冷底子油作结合层，高分子卷材则多用配套基层处理剂。,d.防水层沥青卷材防水层（以沥青油毡防水层为例）：油毡防水层由多层油毡和沥青玛腣脂交替粘合形成。非永久性的简易建筑屋面防水层采用两层油毡和三层沥青胶，简称二毡三油；一般民用建筑应做三毡四油。,高聚物改性沥青防水卷材的铺贴方法有冷粘法及热熔法两种。冷粘法是用胶粘剂将卷材粘贴在找平层上，或利用某些卷材的自粘性进行铺贴。高分子卷材防水层（以三元乙丙卷材防水层为例）三元乙丙是一种常用的高分子橡胶防水卷材，其构造做法是：先在找平层（基层）上涂刮基层处理剂如CX-404胶等，要求薄而均匀，待处理剂干燥不粘手后即可铺贴卷材。卷材一般应由屋面低处向高处铺贴。卷材可平行或垂直于屋脊方向铺贴。,e.保护层保护层的目的是保护防水层。不上人时，沥青油毡防水屋面一般在防水层撒粒径35mm的小石子作为保护层，高分子卷材如三元乙丙橡胶防水屋面等通常是在卷材面上涂刷水溶型或溶剂型的浅色保护着色剂，如氯丁银粉胶等。(图10.8）上人屋面的保护层，常用的做法有：铺贴缸砖、大阶砖、混凝土板等块材；在防水层上现浇3040mm厚的细石混凝土。（图10.9）,2.辅助层次辅助构造层是为了满足房屋的使用，或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、找坡层等。,(三)卷材防水屋面细部构造屋顶细部是指屋面上的泛水、天沟、雨水口、檐口、变形缝等部位。1.泛水构造泛水指屋顶上沿着所有垂直面所设的防水构造，其做法及构造要点如下：将屋面的卷材防水层继续铺至垂直面上，其上再加铺一层附加卷材，泛水高度不得小于250mm。屋面与垂直面交接处应将卷材下的砂浆找平层抹成直径不小于150mm的圆弧形或45斜面。做好泛水上口的卷材收头固定。,2.挑檐口构造挑檐口分为无组织排水和有组织排水两种做法。无组织排水挑檐口见图10.14有组织排水挑檐口见图10.15挑檐沟构造的要点是：檐沟加铺12层附加卷材；沟内转角部位的找平层应做成圆弧形或45斜面；为了防止檐沟壁面上的卷材下滑，应做好收头处理。,3.天沟构造屋面上的排水沟称为天沟，有两种设置方式:三角形天沟女儿墙外排水的民用建筑采用三角形天沟的较为普遍。矩形天沟多雨地区或跨度大的房屋常采用断面为矩形的天沟。天沟处用专门的钢筋混凝土预制天沟板取代屋面板。,4.雨水口构造雨水口是用来将屋面雨水排至雨水管而在檐口处或檐沟内开设的洞口。有组织外排水常用的有檐沟雨水口及女儿墙雨水口两种形式。直管式雨水口直管式雨水口有多种型号，根据降雨量和汇水面积加以选择。这里以民用建筑常用的UPVC塑料雨水口为例介绍直管式雨水口的构造。弯管式雨水口弯管式雨水口呈90弯曲状。,5.屋面检修孔、屋面出入口构造不上人屋面须设屋面检修孔。屋面出入口处的构造类同于泛水构造，见图10.12屋面检修孔处的构造见图10.13,四.刚性防水屋面刚性防水屋面是指用细石混凝土作防水层的屋面。刚性防水屋面的主要优点是构造简单、施工方便、造价较低；缺点是易开裂，对气温变化和屋面基层变形的适应性较差，所以刚性防水多用于我国南方地区防水等级为级的屋面防水，也可用作防水等级为、级的屋面多道设防中的一道防水层。,（一）刚性防水屋面的构造层次刚性防水屋面的构造层一般有：防水层、找平层、结构层等，刚性防水屋面应尽量采用结构找坡。（见图10.19刚性防水屋面）1.防水层防水层采用不低于C20的细石混凝土整体现浇而成，其厚度40mm，并应配置直径为46mm间距为100200mm的双向钢筋网片。,2.隔离层隔离层位于防水层与结构层之间，其作用是减少结构变形对防水层的不利影响。可采用铺纸筋灰、低标号砂浆，或薄砂层上干铺一层油毡等做法。3.找平层当结构层为预制钢筋混凝土板时，其上应用1:3水泥砂浆作找平层，厚度为20mm。若屋面板为整体现浇混凝土结构时则可不设找平层。4.结构层屋面结构层一般采用预制或现浇的钢筋混凝土屋面板，结构层应有足够的刚度，以免结构变形过大而引起防水层开裂。,（二）混凝土刚性防水屋面的细部构造与卷材防水一样，刚性防水屋面也要处理好泛水、天沟、檐口、雨水口等细部构造，另外还要处理好防水层的分格缝构造。1.分格缝构造分格缝的作用设置一定数量的分格缝可将单块混凝土防水层的面积减小，从而减少其因伸缩和翘曲变形，可有效地防止和限制裂缝的产生。,分格缝的设置位置分格缝应设置在装配式结构屋面板的支承端、屋面转折处、与立墙的交接处。分格缝的纵横间距不宜6m。分格缝的位置可如图10.18分格缝的位置所示：屋脊处应设一纵向分格缝；横向分格缝每开间设一道，并与装配式屋面板的板缝对齐；沿女儿墙四周也应设分格缝。其它突出屋面的结构物四周均应设置分格缝。分格缝的构造可参见图10.20分格缝的构造。,2.泛水构造刚性防水层面的泛水高度，一般250mm；泛水应嵌入立墙上的凹槽内并用压条及水泥钉固定。刚形防水层与屋面突出物（女儿墙、烟囱等）间须留分格缝，另铺贴附加卷材盖缝形成泛水。女儿墙泛水女儿墙与刚性防水层间留分格缝，分格缝内用油膏嵌缝，缝外用附加卷材铺贴至泛水所需高度并做好压缝收头处理，以免雨水渗进缝内（如图10.21a）。,变形缝泛水变形缝分为高低屋面变形缝和横向变形缝两种情况。图b所示为高低屋面变形缝构造，其低跨屋面也需象卷材屋面那样砌上附加墙来铺贴泛水。图c，d为横向变形缝的做法。,3.檐口构造自由落水檐口当挑檐较短时，可将混凝土防水层直接悬挑出去形成挑檐口。当挑檐较长时，应采用与屋顶圈梁连为一体的悬臂板形成挑檐。在挑檐板与屋面板上做找平层和隔离层后浇筑混凝土防水层，檐口处做好滴水。（见图10.22自由落水檐口构造）挑檐沟外排水檐口挑檐口采用有组织排水方式时，常将檐部做成排水檐沟。檐沟的断面为槽形并与屋面圈梁连成整体。（见图10.22挑檐沟外排水檐口）,女儿墙外排水檐口沿女儿墙周边做泛水。（见图10.21女儿墙外排水泛水处理）坡檐口由于在挑檐的端部加大了荷载，结构和构造设计都应特别注意悬挑构件的倾覆问题，要处理好构件的拉结锚固。（见图10.22平屋顶坡檐构造）,4.雨水口构造刚性防水屋面的雨水口常见的做法有两种，一种是用于天沟或檐沟的雨水口，另一种是用于女儿墙外排水的雨水口。前者为直管式，后者为弯管式。,五.涂膜防水屋面涂膜防水屋面是用防水材料刷在屋面基层上，利用涂料干燥或固化以后的不透水性来达到防水的目的。涂膜防水主要适用于防水等级为、级的屋面防水，也可用作、级屋面多道防水设防中的一道防水。,（一）涂膜防水材料1.涂料防水涂料按其溶剂或稀释剂的类型可分为溶剂型、水溶性、乳液型等种类；按施工时涂料液化方法的不同则可分为热熔型、常温型等种类。2.胎体材料目前，使用较多的胎体增强材料为0.164或0.177的中性玻璃纤维网格布或中碱玻璃布、聚酯无纺布等。,（二）涂膜防水屋面的构造及做法1.氯丁胶乳沥青防水涂料屋面氯丁胶沥青防水涂料以氯丁胶乳和石油沥青为主要原料，选用阳离子乳化剂和其它助剂，经软化和乳化而成，是一种水乳型涂料。其构造做法见图10.25涂膜防水屋面涂层做法。2.焦油聚氨酯防水涂料屋面焦油聚氨酯防水涂料又名851涂膜防水胶，做法是：将找平以后的基层面吹扫干净待其干燥后，用配制好的涂液（甲、乙二液的重量比为1:2）均匀涂刷在基层上。不上人屋面可待涂层干后在其表面刷银灰色保护涂料；上人屋面在最后一遍涂料未干时撒上绿豆砂，三天后在其上做水泥砂浆或浇混凝土贴地砖的保护层。3.塑料油膏防水屋面,六.瓦屋面瓦屋面一般是在屋面基层上铺盖各种瓦材，利用瓦材的相互搭接来防止雨水渗漏；也有出于造型需要而在屋面盖瓦，利用瓦下的基层材料来防水的做法。,（一）瓦屋面的承重结构瓦屋面的承重结构一般可分为桁架结构、梁架结构和山墙承檩三种（见图10.28）。瓦屋面按屋面基层的组成方式也可分为有檩和无檩体系两种。无檩体系是将屋面板直接搁在山墙、屋架或屋面梁上，瓦主要起造型和装饰的作用。（如图10.30钢筋混凝土基层瓦屋面）在有檩体系中，檩条常用木材、型钢或钢筋混凝土制作。木檩条的跨度一般在4m以内，断面为矩形或圆形。钢筋混凝土檩条的跨度一般为4m。其断面有矩形、T形和L形等。屋架可用木、钢筋混凝土制作。（见图10.31屋架形式）,（二）平瓦屋面瓦屋面的防水层即为各种瓦材。瓦屋面的名称随瓦的种类而定，如平瓦屋面、小青瓦屋面、石棉水泥瓦屋面等。平瓦一般由粘土浇结而成（见图10.32）。瓦宽230mm，长380420mm，瓦的四边有榫和沟槽。,1.平瓦屋面的做法根据基层的不同，有三种常见做法：冷摊瓦屋面、木（或混凝土）望板瓦屋面、钢筋混凝土挂瓦板瓦屋面。平瓦屋面的坡度不宜小于1:2（约26），多雨地区还应酌情加大。冷摊瓦平瓦屋面檩条椽子挂瓦条瓦木望板平瓦屋面做法：檩条木望板干铺油毡一层顺水条挂瓦条瓦(见图10.33木望板瓦屋面）钢筋混凝土挂瓦板平瓦屋面钢筋混凝土板瓦屋面,2.平瓦屋面的细部构造檐口构造:檐口分为纵墙檐口和山墙檐口。a.纵墙檐口：纵墙檐口根据造型要求可做成挑檐或包檐。图10.36是挑檐口的几种构造方法。b.山墙檐口：山墙檐口按屋顶形式分为硬山与悬山两种做法。图10.38a，b为硬山檐口构造。c为悬山屋顶山墙檐口构造。天沟和斜沟构造:天沟出现在等高跨或高低跨屋面相交处以及包檐口处。斜沟则出现在倾斜屋面垂直相交处。构造做法参见图10.39天沟、斜沟构造。天沟及斜沟应有足够的断面积，其上口宽度不宜300500mm。,（三）彩色压型钢板屋面1.单彩板单彩板屋面大多数将彩板直接支承于檩条上，一般为槽钢、工字钢或轻钢檩条。檩条间距视屋面板型号而定，一般为1.53.0m。屋面板的坡度大小与降雨量、板型、拼缝方式有关。一般不小于3。,2.保温夹芯板屋面保温夹芯板是由彩色涂层钢板作表层，自熄性聚苯乙烯泡沫塑料或硬质聚氨酯泡沫作芯材，通过加压加热固化制成的夹芯板。保温夹芯板屋面坡度为1/61/20，在腐蚀环境中屋面坡度应1/12。,七.屋顶保温与隔热（一）屋顶保温材料选择在寒冷地区或装有空调设备的建筑中，屋顶应设计成保温屋顶。为了提高屋顶的热阻，需要在屋顶中增加保温层。保温材料应具有吸水率低，导热系数较小并具有一定的强度的性能。屋面保温材料一般为轻质多孔材料，分为三种类型：,1.松散保温材料堆积密度应小于300kg/m3,导热系数应小于0.14W/（mK），常用的有膨胀蛭石（粒径315mm）、膨胀珍珠岩、矿棉、炉渣等。2.整体保温材料常用水泥或沥青等胶结材料与松散保温材料拌合，整体浇筑。如水泥炉渣、沥青膨胀珍珠岩、水泥膨胀蛭石等。3.板状保温材料如加气混凝土板、泡沫混凝土板、膨胀珍珠岩板、膨胀蛭石板、矿棉板、岩棉板、泡沫塑料板、木丝板、刨花板、甘蔗板等。,（二）平屋顶保温构