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1、高層建筑屋面構(gòu)造組合與分析 [摘要]優(yōu)化屋面構(gòu)造組合(設(shè)計(jì)),有利于發(fā)揮屋面整體效應(yīng),并滿足結(jié)構(gòu)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(diǎn),著重說(shuō)明屋面構(gòu)造組合的原則,并就有關(guān)案例進(jìn)行對(duì)比分析。[關(guān)鍵詞]高層建筑;屋面工程;屋面構(gòu)造組合;防水;保溫 20世紀(jì)80年代,全國(guó)屋面滲漏水問(wèn)題相當(dāng)突出,滲漏比例高達(dá)60%左右,隨著《屋面工程技術(shù)規(guī)范》GB50207-94的頒布以及新材料、新技術(shù)、新工藝的推廣應(yīng)用,全國(guó)性屋面質(zhì)量通病已得到較好的控制。然而屋面工程不僅是一個(gè)防水的問(wèn)題,還涉及到保溫、隔
2、熱、節(jié)能、環(huán)保等諸多功能,這些無(wú)不與屋面構(gòu)造的組合(設(shè)計(jì))有關(guān)。 由于高層建筑設(shè)計(jì)耐久年限可達(dá)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(shù)與質(zhì)量要求更為嚴(yán)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(yùn)動(dòng)等,都需在屋面各構(gòu)造中加以防范與協(xié)調(diào)。因此優(yōu)化屋面構(gòu)造組合,發(fā)揮屋面整體效應(yīng)就顯得十分重要。 早在10多年前,筆者即對(duì)屋面構(gòu)造中存在問(wèn)題及溫度變形的計(jì)算方法作過(guò)介紹[1,2],但因諸多原因這些問(wèn)題并未
3、得到很好的解決。多年來(lái)筆者發(fā)現(xiàn)在屋面構(gòu)造上常出現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題(這與設(shè)計(jì)人員接觸工程實(shí)際較少有關(guān)),而在事后分析質(zhì)量問(wèn)題時(shí)又多注重材料及施工方面的缺陷,因此一般常見的設(shè)計(jì)問(wèn)題屢被忽視而重復(fù)發(fā)生。為此我們?cè)敢鈱⑦@方面研究心得整理出來(lái),供大家參考?！ ? 屋面構(gòu)造組合原則 1?1 要體現(xiàn)屋面的整體效應(yīng) 屋面構(gòu)造層次一般分為結(jié)構(gòu)層、找坡層、找平層、保溫層、隔汽層、防水層、隔離層、保護(hù)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(gòu)造層都有自己的作用和功能,按照系統(tǒng)工程觀點(diǎn),彼此之間相互依存又相互制約
4、。在確保防水功能的前提下,還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)承重、保溫、隔熱、節(jié)能、環(huán)保等多種功能的需要,即屋面的整體效應(yīng)。這在高層建筑的商品公寓中尤顯突出。例如,在過(guò)去曾普遍使用過(guò)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(dǎo)熱系數(shù)較小,但因施工中窩有大量多余水分,長(zhǎng)期無(wú)法蒸發(fā),因此不僅達(dá)不到計(jì)算的保溫效果,且比不設(shè)保溫層的屋面還要耗用更多能源。更有甚者,在夏天高溫時(shí),因溫差引起的巨大蒸汽壓力,又會(huì)導(dǎo)致防水層起鼓、開裂和滲漏水。現(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(yīng)用,此問(wèn)題就不復(fù)存在
5、,但這一歷史教訓(xùn)必須記取。值得注意的是,為發(fā)揮屋面的整體效應(yīng),必須使結(jié)構(gòu)層(含找平層)之“剛”與防水層之“柔”兩者之間得到完滿的統(tǒng)一。具體地說(shuō),首先是高層建筑的屋面結(jié)構(gòu)層(實(shí)際上一般建筑也應(yīng)如此)必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗裂性,并應(yīng)在結(jié)構(gòu)層的表面配置相應(yīng)的溫度筋,如有條件在混凝土施工中還可通過(guò)摻入外加劑等方法,提高混凝土的密實(shí)性和防水性(但不能視為一道防水設(shè)防)。與此同時(shí),在混凝土施工中還應(yīng)加強(qiáng)振搗、抹壓和養(yǎng)護(hù)以及適當(dāng)延遲拆模時(shí)間等,確保結(jié)構(gòu)層混凝土不出現(xiàn)大于0?2mm的貫穿性裂縫,對(duì)坐落于軟土地基上的高層建筑尤需
6、采取可靠的技術(shù)措施;其次是防水層的設(shè)置應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求,采用多道防水設(shè)防,此時(shí)應(yīng)優(yōu)先使用卷材與涂膜相結(jié)合的柔性方案或使用多層新型防水卷材,而不宜選擇對(duì)溫度變形和裂縫比較敏感的細(xì)石混凝土等剛性防水材料?！ ??2 各構(gòu)造層次要相互匹配 屋面各構(gòu)造層之間相互匹配有2層含意:①各構(gòu)造層不僅要保證自己的功能,且不應(yīng)危及相鄰構(gòu)造層的質(zhì)量;②在考慮到溫度變化時(shí),由于各種材料的線膨脹系數(shù)不同,各構(gòu)造層就會(huì)產(chǎn)生不同的變形值,加之施工時(shí)材料的收縮和徐變等影響,會(huì)在各構(gòu)造層之間出現(xiàn)約束應(yīng)力,如不加以有效防范或減少約束影響,就會(huì)產(chǎn)生
7、不同程度的質(zhì)量問(wèn)題。為此需要解決在屋面工程中實(shí)際存在的“濕脹干縮”和“熱脹冷縮”2種自然現(xiàn)象?！皾衩浉煽s”主要是由屋面找坡層、保溫層以及找平層的濕作業(yè)引發(fā)的,它隨齡期的增長(zhǎng)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(shí)必須有一定的技術(shù)間歇時(shí)間。例如常見的水泥砂漿找平層,在夏天施工時(shí)2~3d即具備相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度,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(huì)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(duì)呼應(yīng)?！ 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
8、,其作用是長(zhǎng)期的。因此對(duì)于水泥砂漿找平層,必須按一定間距(如4~6m)留設(shè)分格縫;如在卷材防水層上作水泥砂漿保護(hù)層及鋪貼飾面磚時(shí),則應(yīng)在兩者之間鋪設(shè)隔離層,即使鋪設(shè)很薄的聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)材料都會(huì)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(zhǎng)度計(jì)算,找坡層最高處厚度可達(dá)150
