杨志强 机械工业第五设计研究院

结合实践完成项目浅析金属屋面防水问题

杨志强 机械工业第五设计研究院

随着科技的发展，促使新型的建筑材料的不断更迭及优质的施工工艺的不断完善。越来越多的建筑犹如雨后春笋般拔地而起。不论是体型、跨度上较为张弛的工业建筑、还是功能、美观上更加完善的民用建筑，无一不在接受这各种检验。屋面防水——一个自始至终的话题，作为钢结构的屋面，钢结构自防水在其中更是一个难点。应运而生的钢结构建筑屋面卷材防水系统则瞬间解决了这个问题，在实际的设计、建设之后体现了其独有的优越性。

金属屋面；钢结构卷材防水屋面；压型钢板；防水卷材；内天沟；外天沟

近些年来我国钢结构建筑的发展十分迅速，由于钢结构的施工周期短，施工造价相对低廉等原因，大量的工业厂房、各种现代的展览场所、大型商场等均开始采用钢结构的建筑形式。金属屋面也以其独有的灵活、适用的特点占据了建筑屋面系统的半壁江山。

金属屋面是指采用金属板材作为屋盖材料，将结构层和防水层合二为一的屋盖形式。金属板材的种类很多，有锌板、镀铝锌板、铝合金板、铝镁合金板、钛合金板、铜板、不锈钢板等。厚度一般为0.4～1.5mm，板的表面一般进行涂装处理。由于材质及涂层质量的不同，有的板寿命可达50年以上。板的制作形状有多种多样，有的为复合板，即将保温层复合在两层金属板材之间，也有的为单板，施工时，有的板在工厂加工好后现场组装，有的根据屋面工程的需要在现场加工。保温层有的在工厂复合好，也可以在现场制作。所以金属板材屋面形式多样，从大型公共建筑到厂房、库房、住宅等均有使用。规范规定金属板材屋面的适用范围为防水等级为I～III级的屋面。

每当遇到集中降雨（降雪）的季节，金属屋面都会或多或少的出现漏水现象，这不仅影响了建筑物的正常使用，也给业主带来了很大的物质和精神损失，同时对设计、施工方也造成了相应的损失。为此结合实际完成项目分析目前金属屋面防水系统中存在的问题和解决的措施。

（一）屋面板材的选型

在建筑《压型钢板、夹芯板屋面及墙体构造》（06J925）图集中，提供了多种板型。设计、施工时应尽量了解不同板型的基本参数，如截面形式、有效宽度、板厚等。在具体的设计中需把握建筑地域性（不同地区雨雪等活荷载对建筑物屋面板材的影响）、建筑整体性（建筑物自身跨度对建筑物屋面板板型宽度的影响）等因素对建筑物屋面整体防水性的影响。

图集中压型钢板板型表中（如：YX29-190-760），板与板之间的连接常用拉铆钉或是自攻螺钉连接，钢板与钢板之间的锁缝咬合在没有密封胶填充的前提下，是硬物之间的机械性咬合，在温度变化、雨雪荷载、风荷载及外力等的作用下，极易使其发生弹性变形，在连接部位处产生位移或出现裂痕。

图1 0.60mm厚镀铝锌压型钢屋面板（360°直立缝锁边连接滑动屋面板）连接示意图

在天津空港工业园区设计、建设的古德里奇航空技术(天津)有限公司航空生产车间项目中，结合天津本地气候特性及北方冬季季风的影响，综合考虑了金属屋面板材的性能，屋面采用了≥0.60mm厚镀铝锌压型钢屋面板（360°直立缝锁边连接滑动屋面板，屈服强度不小于345MPa。基板厚度≥0.60mm，双面镀铝锌，每面镀铝锌量≥50g/m2，镀层种类：55%Al、43.5%Zn、1.5%Si，双面聚偏氟乙烯（PVDF）涂层，涂层厚度≥25μ m，耐久年限20年）。该体系中屋面板材是基于直立锁边咬合设计的特殊板形的金属板块，在屋面上看不见任何穿孔，板材的支承部件隐藏在面板之下。屋面板块的连接方式则采用其特有的钢制滑动支座，板块与板块的直立锁边咬合形成密合的连接，而咬合边与支座形成的连接方式可解决因热胀冷缩所产生的板块应力。同时，此类板材也可制作纵向超长尺寸的板块而不因应力影响变形。既满足了大跨度下屋面板的整体性，也很好地解决了因环境、人为等因素对屋面造成的破坏引发的渗漏现象。

（二）防水卷材的选择

屋面防水材料的选择亦是屋面防水的重中之重。作为金属屋面的防水卷材的选择而言合理地选择适宜当地环境、适合建筑整体、适用经济的防水材料显得尤为重要。

1.PVC防水卷材既有很高的韧性又有很大的强度，有较好的抗氧、抗紫外线、耐温（高80℃，低-30℃），耐化学腐蚀，无环境污染。PVC防水卷材的优点:

（a）树脂生产量大，原料来源丰富，加入其他辅助材料后可加入大量的改性填料，使得PVC防水卷材的价格可以大大降低。这些为那些要求建筑成本适中的项目提供了良好的支持。

（b）PVC为极性高分子材料，与其他极性材料互溶性好，改性途径多，通过改性和优化配方以后，可以大大提高其抗老化性能和其他物理性能。且耐氧化性能好，不易受氧化而老化。为保证建筑的相应的使用年限提供了基础。

（c）易焊接，这是热塑性PVC卷材最大的特点，其相互搭接处可用自动控温的焊枪或焊机热焊，因焊接处的材质和PVC卷材的材质一致，解决了搭接处理难题，这给施工带来了很大的方便。

尽管PVC卷材抗水蒸气渗透性和抗穿透能力很强，适用于地下工程，水利工程。但是，PVC卷材添加了增塑剂，使其易产生迁移现象，易使其变硬、变脆，影响了自身的使用年限。

2.三元乙丙橡胶防水卷材是以三元乙丙橡胶为主体，掺入适当的化学助剂和一定量的填充材料，经过配料、密炼、混炼、过虑、挤出成型、硫化、检验、分卷、包装等工序加工制成的高弹性橡胶防水卷材。三元乙丙防水卷材耐高低温、（低温可达－40℃，高温可达160℃）耐老化、耐酸碱、抗腐蚀，使用寿命可达35年。

图2 山墙处防水构造处理

图3 外天沟排水处处理

建筑屋面防水卷材的选用中还有很多，如SBS改性沥青防水卷材、TPO（热塑性聚烯烃类）防水卷材等，需要在具体的设计中，依据具体情况而定。在确定了板材型式及防水材料后，设计、施工过程中还应注意具体的细节问题。细节的处理往往是设计成败的关键。

（三）.设计、施工中具体问题的解决

1.屋面坡度的选择

根据钢结构规范，门式钢架轻型建筑屋面的坡度宜取1/8～1/20，在雨水较多的地区宜取最大值。然而在实际工程中，建设部门往往在考虑节约成本的情况下要求尽量减少屋面的坡度，导致设计在合理依据规范的情况下，未加综合的考虑实际情况，采用了较小的屋面坡度，使得在面临较强降雨的时候，雨水不能及时有效的排出，从而易造成屋面积水渗水。

因此，设计人员应严格按照规范，不得因为节省造价而随意降低设计指标，同时应多去设计现场，结合实际情况进行设计。对于雨雪较大的地区，同时，屋面跨度又较大的建筑，屋面的坡度不宜低于10%，设计屋面的檩条高度的同时，亦应稍微保守考虑。避免不必要的屋面下挠现象导致的屋面积水。

2.屋面排水形式的选择

屋面的排水形式多为：内天沟排水、外天沟排水两种形式。

（a）采用内天沟排水时，在综合考虑屋面跨度、坡度及屋面雨水口数量的同时，天沟自身的截面尺寸也是影响屋面排水的一个重要因素，天沟犹如供车辆通行的公路，车辆的有序、顺畅的通行和路面的宽度息息相关。因此在符合规范规定的情况下，应结合具体的设计项目，联系实际情况来合理确定天沟截面尺寸。

（b）在采用外天沟排水时，除上述情况外还应考虑天沟与屋面板及外墙板连接处的处理。在风荷载作用下，雨水往往会沿连接件除向屋面板底及墙板内渗透，这样就容易对建筑物本身的保温、防水、防腐等构成一定的影响，因此，外天沟连接处的处理是设计、施工处理的重点。

3.屋面开洞、天窗及出屋面部分处的处理。尤其是在工业建筑中，要求大跨度的建筑往往多采用屋顶采光。在此处设计时，把握好相应的建筑设计规范的同时，多参考成功的设计经验。

结语

钢结构卷材防水体系还有待在以后的具体设计、施工中进一步完善。同时相对于钢结构自防水而言，钢结构屋面卷材防水造价相对较高，施工较为复杂。因此，在设计中还应具体问题具体对待。面对着日新月异的建筑防水卷材市场，越来越多新型材料及产品的产生，势必会带来更为有竞争力的钢结构防水屋面体系。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.034

杨志强，男，29岁，现任天津市机械工业第五设计研究院国际工程所建筑师。