浅谈建筑屋顶的构造设计

王洪川，郑宏杰

1.河南先锋地产有限公司，河南 郑州 450000

2.郑州市重点建设工程质量监督站，河南 郑州 450000

1 屋顶的设计要求

1.1 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《屋面工程技术规程》（GB50207-94）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4个等级，各等级均有不同的防水要求。

1.2 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。

1.3 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。

2 屋顶排水方式

2.1 平屋顶排水方式分有组织排水和无组织排水两大类

1）无组织排水（又称自由落水）：指屋面雨水自由地从檐口滴落至室外地面。

（1）优点：构造简单、造价低、不易漏雨和堵塞。

（2）缺点：屋面雨水自由落下会溅湿墙面。

（3）适用于：自由落水这种排水方式适用于少雨地区或低层建筑；对于标准较高的低层建筑或临街建筑，不宜采用该种排水方式。

2）有组织排水

有组织排水应使屋面流线简捷；檐沟或天沟流水通畅；雨水口负荷适当且布置均匀。有组织排水分内排水和外排水两种，其对对排水系统的要求如下：

（1）优点：将屋面雨水有组织地排至室外地面。避免了檐口落下的雨水污染墙面。

（2） 缺点：外理不好，易出现堵塞和漏雨，且构造复杂，造价较高。对于建筑物较高或降水丰富地区的建筑应采用有组织排水。

（3）要求：

①屋面流水线不宜过大

屋面宽度较小时可做成单坡排水；当屋面宽度较大时，如12m以上宜采用双坡排水。

②雨水的负荷

每个雨水口排除150m2～200m2的屋面集水面积；

③檐沟或天沟应做纵向坡度

使沟内雨水迅速排至雨水口，纵坡一般为0.5%～1%，用石灰炉渣等轻质材料垫置坡度。

④檐沟宽度

檐沟净宽不小于200mm，分水线处最小深度大于80mm。

2.2 有组织排水常用排水方案

通常采用檐沟外排水、女儿墙外排水及内排水方案。

2.2.1 檐沟外排水（平屋顶挑檐结构形式）

2.2.2 女儿墙外排水

当房屋周围的外墙升高超过屋面时，形成封檐口，此段墙称为女儿墙。在女儿墙与屋面交接处应做成纵向坡度，用垫坡材料作成坡度为0.5%～1%形成自然天沟。平屋顶女儿墙外排水方案施工简便，造价经济，建筑体型简洁，是常用的排水形式。

2.2.3 内排水

屋面向内倾斜，坡度方向与外排水相反。雨水由屋面天沟汇集，沿天沟纵坡流向雨水口，经雨水口排入室内落水管，经室内地沟排至室外。该种排水方式构造复杂，极易造成渗漏。

适用于：规模较大的多跨度建筑、高层建筑及严寒地区（冬季易冻结，堵塞落水管，故不宜外排水）的建筑。

3 屋顶保温

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。

3.1 保温材料

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3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/m.k，常用的有膨胀蛭石（粒径3mm～15mm）、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。

3.2 屋顶保温层的位置

根据结构层、防水层和保温层所处的位置不同，有下面几种情况：

1）保温层位于防水层与结构层之间成为封闭的保温层，叫正铺法，该种做法构造简单、施工方便、广泛采用。

2）保温层与结构层组合成复合板材既是保温构件，又是结构构件。

（1）槽形板内设置保温层

槽形板可正铺，则保温层在结构层下。易产生凝结水，降低保温效果。

槽形板可倒铺，则保温层在结构层上。

（2）保温材料与结构层融为一体

如加气的钢筋混凝土屋面板，既承重、又保温。但因板的承载力低，仅适用于不上人层顶。

3）保温层设置在防水层上成为敞露的保温层，又叫倒铺法。

3.3 排气道

为了解决排除水蒸气的问题需要在保温层中设排汽道，排汽道内用大粒径炉渣填塞，既可让水气在其中流动，又可保证防水层的基层坚实可靠。同时，找平层内也在相应留槽作排汽道，并在其上干铺一层油毡条，用玛碲脂单边点贴覆盖。排汽道在整个层面应纵横贯通，并应与大气连通的排汽孔相通，下图a、b、c、d是几种排汽孔的做法示意。排汽孔的数量应根据基层的潮湿程度确定，一般每36m2设置一个。

4 屋顶的隔热

4.1 通风隔热

通风隔热就是在屋顶设置架空通风间层，使其上层表面遮挡阳光辐射，同时利用风压和热压作用使间层中的热空气被不断带走。通风间层的设置通常有两种方式：一种是在屋面上做架空通风隔热间层；另一种是利用吊顶棚内的空间做通风间层。

架空通风隔热间层设于屋面防水层上，其隔热原理是：一方面利用架空的面层遮挡直射阳光；另一方面架空层内被加热的空气与室外冷空气产生对流，将层内的热量源源不断地排走。

架空通风层通常用砖、瓦、混凝土等材料及制品制作。

4.2 顶棚通风隔热

设计中应注意满足下列要求：1）必须设置一定数量的通风孔，使顶棚内的空气能迅速对流；3）顶棚通风层应有足够的净空高度，应根据各综合因素所需高度加以确定。仅作通风隔热用的空间净高一般为500mm左右；3）通风孔须考虑防止雨水飘进；4）应注意解决好屋面防水层的保护问题。

4.3 屋顶蓄水隔热

蓄水屋面与普通平屋顶防水屋面不同的就是增加了一壁三孔。所谓一壁是指蓄水池的仓壁，三孔是指溢水孔、泄水孔、过水孔。

4.4 种植隔热屋面

种植隔热的原理是：在平屋顶上种植植物，借助载培介质隔热及植物吸收阳光进行光合作用和遮挡阳光的双重功效来达到降温隔热的目的。一般种植隔热屋面是在屋面防水层上直接铺填种植介质，载培植物。

4.5 蓄水种植隔热屋面

蓄水种植隔热屋面是将一般种植屋面与蓄水屋面结合起来。

5 结论

在保证房屋建筑正常的使用功能的前提下，应合理的利用和分配城市上层空间，创造与周围环境协调的城市景观。同时，可以软化硬质建筑线条给人带来的烦躁感，使城市更自然、更人性化。