玻璃采光顶的防水研究

李瑞鹏 高树鹏

(1.广东省联泰集团有限公司 广东汕头 515041;2.汕头大学医学院附属肿瘤医院 广东汕头 515031)

玻璃采光顶的防水研究

李瑞鹏1高树鹏2

(1.广东省联泰集团有限公司 广东汕头 515041;2.汕头大学医学院附属肿瘤医院 广东汕头 515031)

渗漏问题是困扰玻璃采光顶的顽症。玻璃采光顶的防水首先要对排水进行合理组织，做好防排水设计;其次必须合理选用密封胶和设定密封胶缝宽度，并在施工时采取必要的措施;此外，对带有开启天窗的玻璃采光顶设计应根据开启天窗的特性，采取必要的防水措施。只有做到设计合理，密封材料选择和防水措施得当，才能从根本上防治玻璃采光顶的渗漏。

玻璃采光顶;防排水设计;接缝密封;开启天窗

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引言

玻璃采光顶能充分利用自然光，增加建筑与环境的亲和力，在机场候机楼、火车站、展览中心、体育馆等大型公共建筑中广泛应用。但玻璃采光顶汇水面积大，渗漏问题是困扰玻璃采光顶的顽症。在玻璃采光顶类型中，隐框玻璃采光顶的防水构造最为复杂，在上面设置开启天窗更增加防水的难度，必须对玻璃采光顶的防水进行深入地研究。

1 玻璃采光顶的定义及类型

1.1 玻璃采光顶的定义

《建筑玻璃采光顶》JG/231－2007的“术语和定义”中对玻璃采光顶定义为“面板为玻璃的屋盖”，屋盖定义为“由屋面板与支承体所组成的与水平面的夹角小于75°的维护结构和装饰性结构的总称”［1］。

1.2 玻璃采光顶的类型

建筑技术和材料的发展和应用使玻璃采光顶结构形式和使用的材料越来越丰富，玻璃采光顶常用类型有点支式玻璃采光顶和框支式玻璃采光顶两种类型，框支式玻璃采光顶尤以隐框玻璃采光顶为常见。点支式玻璃采光顶是按玻璃面板的支承方式来命名，其面板的全部荷载是通过各个支点传递给支承结构(图1)。

隐框玻璃采光顶采用结构性玻璃装配工艺，不需要压板夹持固定玻璃，玻璃外表面没有突出玻璃表面的杆件，表面平坦，雨水能顺流排放(图2)。

2 玻璃采光顶的防水原则

玻璃采光顶防水设计须按照《屋面工程技术规范》GB50345－2012中规定“保证功能、构造合理、防排结合、优选用材、美观耐用”的原则进行设计。

图1 点支式玻璃采光顶

图2 框支式玻璃采光顶

玻璃采光顶必须严格“按图施工、材料检验、工序检查、过程控制、质量验收”的原则施工［2］，通过“导”、“堵”、“引”等综合措施，将产生渗漏的几率降到最低限度。

3 玻璃采光顶的排水设计

合理的排水体系设计是玻璃采光顶防水的关键。排水体系设计紊乱或细部处理不当，均可造成建筑密封材料、密封胶长期浸水，进而成为产生渗漏的隐患。玻璃采光顶的排水设计应综合考虑排水坡度、排水组织、防水等因素，尽可能减少玻璃采光顶上的积水、积灰、积雪。

3.1 确定合理排水坡度

玻璃采光顶面板在自重作用下将产生一定的挠度，可能导致积水、积灰。为抵消玻璃面板挠度而产生的积水、积灰，玻璃采光顶应保证能排除由于单片玻璃挠度形成的积水为原则设置一定的排水坡度。通常情况下玻璃采光顶的排水坡度不应小于3%，周边与结构的水平交接处的天沟、檐沟底板排水坡度应大于1%。

3.2 合理进行排水组织

玻璃采光顶排水组织应根据其设计的造型及上部开启天窗的布置，结合建筑物屋面的排水组织，通过合理划分排水区域，寻找最短、最有效、最清晰的排水组织路线(图3)，最大限度地减少在玻璃采光顶上积水、积灰。

图3 玻璃采光顶排水组织

3.3 做好冷凝水排放的组织

玻璃采光顶保温、隔热性能差，在室内外温差较大的情况下容易产生结露冷凝水。为减少结露冷凝水，一方面可通过采用中空玻璃来改善玻璃采光顶的保温、隔热性能;另一方面可通过设计专门的铝型材(图4)，将排水系统和玻璃采光顶骨架合二为一，把结露冷凝水和渗入的雨水引入指定的区域。铝型材上的集水槽与玻璃采光顶的主排水系统相连通，并设置防倒流措施，大小、形状保证对结露冷凝水、渗流水进行收集。

图4 玻璃采光顶剖面

4 玻璃采光顶的防水设计

玻璃采光顶的防水节点具有变形集中、形状复杂、施工面狭小、操作困难等特点，是防水设计的重点和难点，其防水不但要依靠外部密封，而且必须充分考虑构造节点在外荷载作用下产生变形的要求，通过多道设防，利用防水材料堵塞缝隙。

4.1 排水天沟、檐沟的设计

(1)玻璃采光顶上的排水天沟、檐沟宜采用防腐性能好、厚度不应小于2.0mm的不锈钢材料;具有两道以上的防水构造，具有吸收外力作用所产生位移的能力;排水天沟、檐沟的截面尺寸根据排水量计算确定，连续长度大于20m时应设置伸缩缝。

(2)排水天沟、檐沟槽口与玻璃面板、墙体、金属屋面板等相交接位置具有变形集中特点，容易开裂产生渗漏，必须做好构造的处理。构造节点应能够适应、满足温度变化、不利荷载所引起的变形和相对位置量，具有一定的抵抗变形能力，采用相对位移量大的密封胶进行柔性连接与接缝密封，并增加设置防水收边(图5)，使防水性能得到有效保障。

图5 天沟节点

(3)玻璃采光顶上尽量避免采用内天沟，采用内天沟时应设计溢流构造，减小天沟蓄水压力。在面积大、坡度小或暴雨强度较大地区的玻璃采光顶天沟宜采用虹吸式排水系统，落水口的数量和大小根据玻璃采光顶的排水量和天沟蓄水能力确定。虹吸式排水系统通过对管道管径、高差的控制，实现对管道内雨水流态的控制，使系统大部分时间工作在虹吸压力满管流的流态，增强系统的排水能力。

4.2 接缝密封胶的选择与胶缝宽度的设定

玻璃采光顶的缝隙包括板块间的缝隙、板块与周边其他构件间的缝隙，只有做好这些缝隙的密封，才能保证整体密封性能。

(1)接缝密封胶的选择与应用是实现建筑玻璃采光顶水密性能的关键。玻璃采光顶接缝密封胶除接受自身重量荷载外，还需接受玻璃面板和骨架热胀冷缩引起的变位，雪荷载、风荷载、不对称荷载等外界因素影响，不但有水平的位移，还有剪切位移，变位大而且复杂，胶缝开裂是渗漏发生的原因。玻璃采光顶用接缝密封胶要求强度、弹性、延伸性都要高，耐候性强，具有优异的粘接性能，与相接触的材料相容。

(2)玻璃采光顶面板厚度薄，密封胶接缝宽度相对小，玻璃面板相对尺寸大，受外荷载作用下容易产生较大的拉伸一压缩位移［3］，必然导致粘结密封胶的变形。密封胶的变形只能改变形状，不改变体积，为此应有一定的宽度，以保证的正常变形要求。接缝宽度设定的基础是接缝位移量和可供选择密封胶的位移能力，接缝用密封胶的级别越高，抗位移能力越高，生产成本也越高，应根据变形要求进行合理选用。玻璃采光顶接缝密封胶选用位移能力级别为25级硅酮耐候密封胶，保证密封胶处于拉伸或压缩状态时，仍能保持粘结性而不受破坏，并且有较好的弹性回复率。接缝宽度设定通常不小于10mm，深度最好与宽度相等。

4.3 接缝密封胶的施工

接缝密封胶胶缝外观要求光滑、无扭曲变形、表面无裂纹、无杂质、无明显缺陷。施工时要求注胶面表面干燥、清洁，环境温度适中，在5℃ ～40℃范围内为宜。净化是玻璃装配最关键的工序，对油性污渍选用二甲苯、甲乙酮;对非油性污渍选用异丙醇、水各占50%的混合溶剂进行清洁。用两块抹布法进行净化操作，净化后10～15 min内立即进行涂胶。

接缝密封胶缝通常使用闭孔型聚乙烯类或开孔型聚氨酯类泡沫棒作衬垫，施工中考虑到接缝胶缝变形收缩和排水导流需要，通常将胶缝表面修整成凹弧形(图6)，但接缝密封胶在现场施工，气泡、夹层、夹杂等瑕疵常引起渗漏。采光顶密封胶接缝最好的施工方法是分两次完成，表面修整为圆凸面，第二道密封采用高模量产品，将胶缝修宽，扩大粘结宽度和密封面积(图7)。两次打胶法既可减缓局部应力，也可覆盖第一道密封存在的缺陷，消除渗漏隐患［4］;此外，可减少在固化过程中遭受意外损伤或破坏的几率，提高接缝密封表面的耐久性。

玻璃采光顶采用凸形接缝，需考虑到在局部凸起面上留有排水通道。密封胶施工时应避免三面粘结完全润湿两侧基材表面，让密封胶发挥最佳的位移能力。

图6 接缝凹形胶缝形式

图7 接缝凸形胶缝形式

图8 玻璃采光顶开启天窗节点

5 带开启天窗的玻璃采光顶的防水

玻璃采光顶在满足采光的基础上，为更好地满足排烟、换气、维护等功能的需要，通常在玻璃采光顶平面内设置开启天窗。开启天窗的防水节点具有变形集中、形状复杂，受结构、温差、震动等产生的变形影响容易产生防水设防失效等特点，必须采取可靠的防水措施。

(1)玻璃采光顶上开启天窗设置时宜间断布置，且开启天窗宜凸出玻璃采光顶平面80mm以上，并设置批水板将水远离防水节点(图8)，在防排水设计合理的基础上考虑密封设防形式及道次，把渗漏的可能减少到最低限度［5］。

(2)玻璃采光顶上开启天窗的尺寸不宜过大，必须充分考虑到在电动开启时撑杆所承受的重量。在选择撑杆推力时，最好在其最大推力上再增加安全系数。

6 结束语

玻璃采光顶发生渗漏的原因是多种多样的，检验最直接的办法是在自然界有水状况时，寻找、确定漏水点［6］。如果还不能确定漏水点，最便捷的方法是对玻璃采光顶进行现场淋水试验。玻璃采光顶的防水首先要对排水进行合理组织，做好防排水设计;其次必须合理选用密封胶和设定密封胶缝宽度，并施工时采取必要的措施;此外，对带有开启天窗的玻璃采光顶设计应根据开启天窗的特性，采取必要的防水措施。只有做到设计合理，密封材料选择和防水措施得当，才能从根本上防治玻璃采光顶的渗漏。

［1］JGT231－2007，建筑玻璃采光顶［S］.

［2］GB50345－2012，屋面工程技术规范［S］.

［3］马启元.玻璃采光顶密封选材及接缝设定的探讨［C］.2008年全国铝门窗幕墙行业年会论文集.

［4］王德勤.点支式玻璃采光顶应用技术探讨［C］.2010年全国铝门窗幕墙行业年会论文集.

［5］高树鹏.福州海峡国际会展中心展厅外装饰工程设计与施工［J］.福建建筑，2013(03):66－68.

［6］高树鹏.金属屋面、玻璃采光顶、智能型滑移开启天窗组合大型屋面系统防水技术［J］.建筑技术，2015，46(07): 628－631.

Research for W ater Proof of G lass Daylighting Roof

LIRupeng1GAOShupeng2
(1.Guangdong Lian Tai Group co.，Ltd，Shantou 515041;2.Cancer Hospital of Shantou University Medical College，Shantou 515031)

Water leakage of the glass daylighting is always a technical problem to be solved from the consideration of long term maintenance.First of glass daylighting roof water proof to reasonable organization of drainage，completes the water proof and drainage design; Second setmust be a reasonable choice sealantand sealant seam width，and take necessarymeasures during the construction;In addition，with open skylight glass roof design should take necessary waterproofmeasures according to the characteristics of open sunroof.Only to design a reasonable，sealingmaterial selection and waterproofmeasures properly，it can fundamentally the prevention and controlof glass daylighting roof leakage.

Glass daylighting roof;Water proof and drainage design;Joint seal;Open skylight

TU22

A

1004－6135(2015)11－0022－04

李瑞鹏(1976－ )，男，工程师。

2015－09－09

李瑞鹏(1976－ )，男，工程师，主要从事房地产开发、建筑工程管理方面的工作。

高树鹏(1970－ )，男，高级工程师，主要从事建筑、装饰、幕墙技术及基建管理方面的工作。