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屋顶形式与防水技术
发布时间:2014-08-09
一旦采用某种屋顶形式,这种屋顶形式就会提出相应自己需要的防水材料。翻过来说,防水材料的发展,防水理论的深入,防水设计施工技术的提高,又会促使屋顶形式变化,建筑使用的要求,结构力学水平,也制约屋顶形式。


1 屋顶形式随防水材料发展而变化
    今天的五花八门的防水材料,古代是没有的,新旧石器时期只有茅草或稻草,以草披覆的房子两面坡屋顶,人字形,后来人字形加矮墙,坡度60°,雨水沿坡而下,坡度越大雨水流下来越快,即“上欲尊,宇欲卑,上尊而宇卑,吐水疾而溜远”。但连阴细雨雨水也会渗入草缝,晴天,阴湿的草顶被晒干,这是吐纳式构造防水,这时期屋顶坡度必须大。
    商代陶瓷有较大发展,陶瓷之总称谓瓦,陶瓷片(瓦)置于屋面防雨比草好,瓦片规格化,用于屋面,屋面坡度降低约45°左右,从石刻,明器上有很真实形像的记录。瓦的应用三千余年,屋顶形式变化很小,因为本身形状未变,屋顶形式不变,使用小块瓦不能作平屋顶。
    近百年来,出现平板粘土瓦,构造上比筒板瓦搭接扣压合理,防水更好,不必那么大的屋面坡,降到26°34'的坡,沿用至今,上述均为构造防水,构造防水屋面不能积水。
    西方沥青油毛毡传入中国,油毡采用玛蹄脂粘合,多层油毡多层玛蹄脂叠加,毡与毡之搭接不是浮搁,而是粘合,全屋面为一块整体,屋面在短时间局部积水,不会导致渗漏。这是从构造防水形式跃入材料防水形式,是防水形式的飞跃,是“化时代”的变革。屋面坡度降至10°以下,不再依赖排水才能防水,以排为主发展为以防为主,排为副的时期。
    防水材料继续发展,在数十年应用纸胎油毡的过程中发现油毡缺点,科学工作者改造沥青缺点,创制高聚物改性沥青油毡,又创制高分子卷材和涂料,又一次推进屋面形式的变化。从坡屋顶降至平屋顶,坡度降至2° (3%),不仅不依赖于排水,而且可以蓄水。见图1。
 屋面坡度随防水材料的发展而减小,屋顶从坡顶向平顶发展,这是发展规律。
    1950年至今建造了千千万万栋房屋,平顶占绝人多数,为什么平屋面发展如此之快之广,皆因坡屋顶构造复杂,浪费材料。所以建筑师和结构师都明白:平屋顶是梁、板、保温、防水层、水平的施工。坡屋面:建筑平面形状多样,如何布置屋架?大跨度房,木屋架木望板不行,钢筋混凝土屋架笨而大也不行。只有钢屋架,混凝土望板,但是坡度大保温层如何放置?瓦片防滑移?檐口作法?出屋面管道?三角空间浪费,多用屋面材料(板、保温、防水)20%一30%,坡度越大浪费越大,日后的维修爬在屋面工作难度大。
2 防水理论的深入促使屋顶形式改变
    陶瓦吸水,涂以琉璃釉,浸以胡桃油、桐油,仍是构造防水。本来可全封闭的沥青油毡防水,却切割成片,效仿陶瓦的油毡瓦,又返回到构造防水的形式,这是进步?是倒退!
    三毡四油施工麻烦,沥青对冷热温度敏感,才用氧化法,加入SBS橡胶或无规聚丙烯改性沥青,并采用聚酯胎或玻纤胎,提高了沥青的物理性能。
    合成高分子卷材,其物理性能很优越,完全承担全封闭的防水层防水涂料的研制生产又成为卷材的帮手,与卷材优势互补。混凝土自防水,亦有长足进步,多种掺加剂的诞生与应用,又增强防水能力。
    满粘卷材易因基层裂缝拉断防水层,研制防断裂措施,如点粘、空铺、机械固定、卷材下面附薄毡可有效的防止拉断。
    三毡四油七层作法相当于三层卷材四层涂料复合,复合作法是可靠的。吸收了这一传统作法,提倡不同材料复合防水作法。
    上述改良革新对平屋面的防水质量提供保障,推进屋面多功能发展。
防水施工技木提高促进屋顶形式变化
   坡屋面依赖于排水,材料防水为副,要上升为排水为副,材料防水为主,施工必须作到接缝严密、牢靠。对高聚物改性沥青油毡,采用热熔合缝;对于聚乙烯卷材,采用焊接合缝;对于难粘合的三元乙丙橡胶卷材,合缝处先用胶粘剂,然后在缝端再用封口胶封堵。为防止基屋裂缝拉断防水层,同时又避免人风揭起卷材,采用机构固定,特制钢钉穿透保温层,钉入屋面板。施工技术的提高,又为材料密封防水提供前提条件,也就为平屋面防水打下坚实的基础。平屋顶被广泛采用,是符合屋顶发展的规律。
4 屋顶的功能小再单一的防水
   坡屋面应用的历史时期,它的功能是单一的防水保温,这是历史各方面原因筑成的,没有可以全封闭的防水材料;再是人口少,地域辽阔,不必建造多层楼,也不痛惜建房占地,没有必要利用屋面。现在我国是真正的人口众多,大小城市666个,村镇星罗棋布,城区扩大,寸土寸金,向地下发展,向天空延伸,屋顶视为抬高的土地,充分的利用。可以作晒场、运动场、菜地、鱼池、植物园、天线、太阳能热水器和空调设备的安放处,充分利用屋顶就是对土地的节约。要多项功能“开垦”屋顶这块“土地”。只有平屋面才有可能,坡屋顶作不到,或者说很难作。可以这样说坡屋顶统治屋顶形式的历史已经过去,让位于平屋顶,当然也不会死亡。


5 屋顶形式受多种因素的制约
5.1  实用因素
    由于场地面积小,必须利用屋面作操场,故采用平屋顶;耕田少,开垦屋顶种菜;宾馆饭店开发屋顶花园,供旅居人员小憩,应采用平屋顶种植花草美化环境;公园风景区建造亭榭廊馆,采用坡顶,与环境协调,又具民族建筑形式;大型体育馆、汽车和飞机建造厂房跨度很大,不能用重屋盖,只能选轻型的坡屋顶;旅游区只须遮阳避雨无墙的幕顶,亦有新颖轻松之感。
5.2  人文因素
    藏式房喜用平屋顶,在藏式建筑,应考虑地区形式。内蒙地区常见蒙古包,故重要建筑采用盔顶窍窿很合适;历史文物陈列、收藏馆,采用陶瓦大坡顶,更有文物古迹的气氛。
5.3  技术因素
    建筑平面形状复杂,很难布置屋架。保温材料如何放?还有瓦的防滑,出屋面的管道等,如用平屋顶就容易解决,而且简单。
5.4  经济因素
    建筑跨度很大,建造多功能的平屋面,势必用钢筋混凝土望板和重型大梁或钢桁架,造价必然很高,经济上不合算。
    简易的库房、自行车库等,特别乡镇企业的一些房屋。限于经济因素,不能建造更为耐久的房屋,使用简单的屋架,不保温冷滩瓦,要比平屋面经济得多,坡屋顶比平屋顶合适。
5.5  市容因素
    名胜古迹地区,留存不少古代建筑,具有很浓厚的民族形式,在这地区内建造新房,宜采用仿古坡屋顶。
    海边旅游区的建筑造型要丰富多彩,活泼新颖,有圆锥顶、  顶、平板顶等。
6 屋顶形式和环境保护
    现在大城市环境已是人工环境;建筑密集、生产厂的废气、汽车排出废汽、生活垃圾。噪音、热岛光污染等构成与自然环境差异很大,对人类生存构成危害,所以必须进行治理。措施之一是增大绿化面积,利用草木吸收有害气体,消除部分噪音;吸收热能、降低温度;蕴藏水份,增加空气湿度,调解气候。由于建筑密度大,只将空余地面绿化是不够的,必须开发屋面作绿地,坡顶瓦面不能植树、蓄水,但吸热散热促进热岛现象,重任落在平屋面上。
    建筑群称为凝固的沙漠,混凝土林,毁灭绿地的凶手,为了改善环境,应该采取什么屋顶形式,不必问建筑师了。
7 国情和屋顶形式
   中国国情和欧美国情不一样,只能借鉴吸取而不可照搬硬套,这是世人皆知的道理。欧美国家人口较少,相对土地广宽,百亩地中五间房,房屋隐于树丛中,坡屋面无害于环境,有万绿丛中一点红的美感,更不必从屋顶上索取绿地,但是德国注重屋顶绿化。中国的国情不同于欧美,东部南部二十几个省市,人口密集,城市中楼挤楼,见缝插针,绿地面积很少,京津沪渝人均仅5

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