高層建筑屋面構造組合與分析_1

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1、高層建筑屋面構造組合與分析　　[摘要]優(yōu)化屋面構造組合(設計),有利于發(fā)揮屋面整體效應,并滿足結構承重、防水、保溫、隔熱、節(jié)能及環(huán)保等功能。本文根據(jù)高層建筑的特點,著重說明屋面構造組合的原則,并就有關案例進行對比分析。[關鍵詞]高層建筑;屋面工程;屋面構造組合;防水;保溫　　20世紀80年代,全國屋面滲漏水問題相當突出,滲漏比例高達60%左右,隨著《屋面工程技術規(guī)范》GB50207-94的頒布以及新材料、新技術、新工藝的推廣應用,全國性屋面質量通病已得到較好的控制。然而屋面工程不僅是一個防水的問題,還涉及到保溫、隔熱、節(jié)能、環(huán)保等諸多

2、功能,這些無不與屋面構造的組合(設計)有關?！　∮捎诟邔咏ㄖO計耐久年限可達100年以上,且作用在建筑物上的各種荷載以及受自然條件的影響與一般建筑物相比差別很大,技術與質量要求更為嚴格。尤其是變形荷載(它是不直接以力的形式出現(xiàn)的一種間接荷載),如溫度變化、材料的收縮和徐變、地基不均勻沉降、地面運動等,都需在屋面各構造中加以防范與協(xié)調。因此優(yōu)化屋面構造組合,發(fā)揮屋面整體效應就顯得十分重要?！　≡缭?0多年前,筆者即對屋面構造中存在問題及溫度變形的計算方法作過介紹[1,2],但因諸多原因這些問題并未得到很好的解決。多年來筆者發(fā)現(xiàn)在屋面構造

3、上常出現(xiàn)這樣或那樣的問題(這與設計人員接觸工程實際較少有關),而在事后分析質量問題時又多注重材料及施工方面的缺陷,因此一般常見的設計問題屢被忽視而重復發(fā)生。為此我們愿意將這方面研究心得整理出來,供大家參考?！　?　屋面構造組合原則　　1?1　要體現(xiàn)屋面的整體效應　　屋面構造層次一般分為結構層、找坡層、找平層、保溫層、隔汽層、防水層、隔離層、保護層、隔熱層、飾面層等,并根據(jù)各地氣候條件及使用要求有所取舍。各構造層都有自己的作用和功能,按照系統(tǒng)工程觀點,彼此之間相互依存又相互制約。在確保防水功能的前提下,還應滿足結構承重、保溫、隔熱、節(jié)能

4、、環(huán)保等多種功能的需要,即屋面的整體效應。這在高層建筑的商品公寓中尤顯突出。例如,在過去曾普遍使用過的整體澆筑的水泥膨脹蛭石、水泥膨脹珍珠巖類保溫材料,雖然材料本身的導熱系數(shù)較小,但因施工中窩有大量多余水分,長期無法蒸發(fā),因此不僅達不到計算的保溫效果,且比不設保溫層的屋面還要耗用更多能源。更有甚者,在夏天高溫時,因溫差引起的巨大蒸汽壓力,又會導致防水層起鼓、開裂和滲漏水?，F(xiàn)今新型保溫材料如擠塑聚苯乙烯板、發(fā)泡聚氨酯等,在眾多工程中得到應用,此問題就不復存在,但這一歷史教訓必須記取。值得注意的是,為發(fā)揮屋面的整體效應,必須使結構層(含找

5、平層)之“剛”與防水層之“柔”兩者之間得到完滿的統(tǒng)一。具體地說,首先是高層建筑的屋面結構層(實際上一般建筑也應如此)必須有足夠的強度、剛度和抗裂性,并應在結構層的表面配置相應的溫度筋,如有條件在混凝土施工中還可通過摻入外加劑等方法,提高混凝土的密實性和防水性(但不能視為一道防水設防)。與此同時,在混凝土施工中還應加強振搗、抹壓和養(yǎng)護以及適當延遲拆模時間等,確保結構層混凝土不出現(xiàn)大于0?2mm的貫穿性裂縫,對坐落于軟土地基上的高層建筑尤需采取可靠的技術措施;其次是防水層的設置應根據(jù)有關規(guī)范要求,采用多道防水設防,此時應優(yōu)先使用卷材與涂膜

6、相結合的柔性方案或使用多層新型防水卷材,而不宜選擇對溫度變形和裂縫比較敏感的細石混凝土等剛性防水材料。　　1?2　各構造層次要相互匹配　　屋面各構造層之間相互匹配有2層含意:①各構造層不僅要保證自己的功能,且不應危及相鄰構造層的質量;②在考慮到溫度變化時,由于各種材料的線膨脹系數(shù)不同,各構造層就會產生不同的變形值,加之施工時材料的收縮和徐變等影響,會在各構造層之間出現(xiàn)約束應力,如不加以有效防范或減少約束影響,就會產生不同程度的質量問題。為此需要解決在屋面工程中實際存在的“濕脹干縮”和“熱脹冷縮”2種自然現(xiàn)象。“濕脹干縮”主要是由屋面找

7、坡層、保溫層以及找平層的濕作業(yè)引發(fā)的,它隨齡期的增長而逐步減少。由于水泥類材料初期收縮很大,因此在下道工序施工時必須有一定的技術間歇時間。例如常見的水泥砂漿找平層,在夏天施工時2~3d即具備相當?shù)膹姸?但收縮值大,如立即鋪貼卷材(即便是延伸性較好的合成高分子防水卷材)會因基層開裂破壞卷材防水層而引起滲漏,且卷材與基層開裂的位置相對呼應?！　　盁崦浝淇s”則是由屋面環(huán)境溫度的變化而引起的,屬周期性發(fā)生,其作用是長期的。因此對于水泥砂漿找平層,必須按一定間距(如4~6m)留設分格縫;如在卷材防水層上作水泥砂漿保護層及鋪貼飾面磚時,則應在兩者

8、之間鋪設隔離層,即使鋪設很薄的聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)材料都會起到很好的隔離作用。值得指出,屋面找坡層目前多數(shù)采用工業(yè)廢渣與水泥拌合而成。如屋面坡度為1%~2%,按通常12m流水長度計算,找坡層最高處厚度可達150