简析上海平改坡工程中的部分技术要点

0 引言

20世纪70～90年代初，为了缓解住宅紧缺矛盾，上海曾建造了一大批经济适用型的多层住宅。这些“老式公房”在一定时期内改善了居民的居住条件，但按照如今的建设标准来看，这批住宅存在着一定的缺陷。由于当时经济水平和建设标准的局限，如今这些“老式公房”已经出现了如保温、隔热性能差、屋面渗漏、墙面开裂、小区内公共设施不足等问题，加之房屋年久失修，这批住宅的外观也大多陈旧破败。

1999年起，上海市委市政府提出了“平改坡”改造策略，并开始启动试点住宅改造项目，把“平改坡”作为为民办实事的重大举措之一。“平改坡”工程现多指在建筑结构许可的条件下，将多层房屋的平屋面改造成为坡屋顶，并对其外立面进行整修的一项住宅改善工程，此项工程兼顾建筑性能和建筑外观，旨在消除旧住宅中存在的质量隐患，改善房屋性能乃至整个小区的居住功能。多年来，随着工艺技术的成熟，“平改坡”改造工程已由“点”扩展到“线”，逐渐向城市的各个主要路段延伸，随后又进一步形成“面”，扩展到街坊、片区中去，并被广泛推广到全国各省市地区；同时，“平改坡”改造工程也从一般改造演进到综合改造，“穿新衣、戴新帽、换内胆、整环境、降能耗”等改造内容已深入市民百姓心中。

经过近十年的经验积累和技术发展，房修行业中出现了很多新技术、新工艺、新材料和新方法，或操作简便、节省人工，或坚固耐久、效果美观，且技术已日趋成熟，可较好地提升平改坡工程的质量、寿命以及相应的工艺水准。因此，为了适应平改坡工程的技术发展和新形势下的技术需求，应对目前平改坡工程中存在的合理性问题进行研究，并在近十年来的经验积累和技术进步开展调查研究和归纳总结的基础上，提出相应的问题再决定思路与方案。

1 工程实例

该工程为徐汇区某小区屋面及相关设施改造工程，具体内容分为包含屋面平改坡在内的建筑单体修缮和室外综合整治两部分内容。该小区建造于20世纪90年代，由于建造时期历史条件的局限，房屋性能和外观已不符合现在的居住及审美需求，并出现了屋面渗漏、墙体开裂等问题，因此希望通过此次屋面及相关设施改造工程，为居民提供一个基本功能完善、环境舒适整洁的居住环境（图1）。

小区房屋均为7层砖混结构住宅楼，屋面形式为女儿墙平屋面，天沟形式为内天沟，由于年久失修，房屋屋面局部出现了渗漏现象。

根据原住宅屋顶情况及周围环境，经过专家讨论研究后，项目设计组因地制宜提出了屋面新做平改坡的改造方案：①为保证房屋结构安全和减少对原有屋面的破坏，房屋新增坡屋面采用轻钢结构，采用四坡顶形式，坡度为1∶2，坡屋面瓦片为沥青瓦；②由于原建筑檐口为女儿墙形式，因此新做现浇混凝土外天沟，并保证女儿墙内天沟排水处的互相连通，有组织地排泄屋面雨水；③为了更好地与建筑外墙色彩协调，在天沟外粉刷白色外墙涂料，形成统一的视觉效果；④为了做到排水线路简单、直接、无水滞留，天沟新做找平层、找坡层之后，新铺两道3mm厚高聚物改性沥青防水卷材，找2%坡排向雨水口；⑤为了保障房屋安全性，在新屋面卧梁内侧增加避雷带，并焊接在原避雷系统之上。

在此项目的设计施工过程中，由于现行规程的条文要求较为简单，继而遇到了一些实际问题，主要问题集中在防水构造层次不清楚，对荷载变化没有明确要求，屋面的起坡角度要求不清晰等方面。本文着重对这些问题进行了梳理并做出了思考，提出了一些有效意见，希望对今后的平改坡工程具有一定的施工指导意义及借鉴作用。

图1 小区改造前建筑状况

2 目前平改坡工程中存在的主要问题

2.1 防水构造的层次布局问题

在平改坡工程中，建筑屋面防水系统有两个层次的防水构造组成，一个是新增的坡屋面，一个是建筑原来的平屋面。在调研中发现，存在着很多施工人员认为新增坡屋面已做防水层，所以在施工过程中对原有防水层不重视，造成防水构造破坏且无及时修补，大大影响屋面防水效果的情况。

除此之外，在现行上海市工程建设规范《多层住宅平屋面改坡屋面工程技术规程》（DG/TJ08- 023—2006）内容中，“3.3屋面排水系统”一节对新增的坡屋面的防水构造、原屋面的防水，以及二者之间的关系并没有明确。在实践中也出现两类不同的做法，一是以沥青瓦屋面为代表的做法，主要采用坡屋面防水；一是以树脂瓦屋面为代表的冷摊做法，靠坡屋面和平屋面共同起到防水作用。

为了解决屋面改造后再次出现渗漏问题，延长坡屋顶的使用年限，在今后平改坡的改造过程中，防水设计的首要任务应是分清防水层主次关系，维护并加强原有防水体系，增加相应的检查验收关键点，解决渗漏问题。

2.2 荷载的变化引发的设计问题

“平改坡”屋面改造工程，对于整个房屋的上部荷载情况或多或少存在扰动。最理想的情况是增加的屋面荷载与减少的屋面荷载（拆除隔热板、刚性防水层、屋面附属物等）相接近，这样对于房屋的整体沉降不会造成显著影响。

老旧住房屋面水泥架空板的一般做法为在平屋面上做水泥砂浆抹面，在面层上砌115mm×240mm×200mm砖墩，砖墩上放置预制钢筋混凝土板，规格为495mm×495min×30mm（厚），砖墩间距纵横各为500mm。折算后水泥架空板隔热层荷载为 0.8～1.0 kN/m2。

平改坡工程中，采用机制平瓦、沥青瓦、镀锌钢板、树脂瓦和冷摊瓦等各种不同做法的屋面自重荷载在1.1～1.7 kN/m2之间，与拆除的水泥架空板隔热层折算荷载0.8～1.0 kN/m2相差不大，但易忽略新增坡屋面荷载的均匀分布和合理传递问题。

当荷载存在明显变化时，应当对房屋的承载能力和竖向沉降进行合理评估，并依此进行后续设计；尤其是在荷载减少时，设计师很容易从直觉和经验上忽视荷载变化对结构和沉降的影响。

2.3 坡屋面形式和起坡角度不明确的问题

坡屋面形式一般来说分为双坡屋面、四坡屋面、歇山式屋面、孟莎式屋面。由于现行的规程条文对于坡屋面形式与起坡角度要求不清晰，在以往的“平改坡”工程中，会出现在楼房顶加上一个厚重的宫殿样式屋顶这样不合理的设计。

笔者认为，“平改坡”工程应以简洁形象来衬托城市主要建筑，展现城市独特的文化韵味，在规划设计中屋顶形式应与原建筑风格相协调，造型尽可能简单、明快，在今后的设计中尽量避免过于夸张、抢眼的形式，以达到美化城市景观的效果。

3 工程改进方案

3.1 防水构造的层次布局

由于在“平改坡”改造过程中遇到了原屋面防水层破坏和修补不利等问题，本文尝试对防水层的主次关系进行了梳理。

平屋面防水是关键的防水环节，必须作为防水的最后一道保障，在设计中要充分考虑防水效果，施工中应当仔细操作，养护过程和后续工序中不得对平屋面的防水层造成破坏或者形成漏水隐患。

坡屋面的防水是平屋面防水的一道预防防线，起到辅助防水的功能。这样就对平改坡工程中的坡屋面提供了更多的选择空间，既可以采用“毛板+防水层+屋面瓦”的方式，也可以采用“冷摊瓦”的做法，不一定要强求在坡屋面防水层面就做到“滴水不漏”。

在上述案例中，将修补原屋面防水层作为防水改造重点，铲除原有平屋面防水层，整铺一层3mm厚改性沥青防水卷材，在女儿墙、梁、出屋面管道井以及水箱等处，泛水高度不低于310mm，地梁处高度不足300mm时，采取满铺贴方式。通过对原屋面防水系统的更新和修补，结合新增坡屋面的辅助防水功能，大大提高了住宅屋面的防水性能。

3.2 荷载的变化平衡

平改坡工程结构设计原则为等效荷重转换，即将原屋面支承墩子、隔热板替换成新增坡屋面荷重。因此，在改造案例中，一方面，拆卸原平屋面钢筋混凝土平屋面板上的架空保温板或预制隔热板，使之与新加屋面重量基本平衡；另一方面，为了让“平改坡”荷重尽量轻，新增坡屋面采用轻钢结构。轻钢支承结构体系具有荷载轻、强度高的优良性能，它可设计成各种用途、各种形式的建筑造型、具有较强的延伸性和塑性变形能力，以及优良的抗震性能等特点，所以宜使用在已建建筑的平改坡工程中。

除此之外，在改造工程中还需尽量做到以下几点：①不人为增加额外荷重；②巧妙利用原结构上存在的构件，尽量不采取伤筋动骨的拆除措施；③屋面结构体系不应按照钢屋架体系考虑，而应按钢梁、钢柱、钢构架体系考虑。这一系列的改造措施，都能够减轻“平改坡”荷重对建筑的影响。

其他屋面荷载中，新增坡屋面的水平风荷载应设计牢靠的传力途径。此外，在拆除屋面构件、设施、搭建后，即使增加了坡屋面荷载，也有可能造成最终整体荷载相对减少，设计中应该避免从直觉和经验上忽视荷载减少对结构和沉降影响的现象。

3.3 坡屋面形式和起坡角度

在坡屋面形式设计上，可以采取两坡、四坡及多坡组合等多种坡屋面形式，具体情况应根据旧住宅的建筑体量和不同的平面形状而定，造型上可以通过叠加、积聚、穿插等几种造型处理手法达到形式上的丰富变化。对于局部房屋结构良好且有富裕的建筑，硬山应采用轻质材料砌筑，抑或是钢结构加OSB板加外墙挂板的方式。新坡面屋顶的坡度、色彩需与周边环境协调，同时需满足城市建筑日照技术规定，以保证与相邻建筑间的日照间距。

对于具有独特建筑风貌的地区，亦可结合当地建筑装饰特色，着重设计山墙山花或在坡顶设计窗饰以呼应该区域的建筑风格。对于小硬山、硬山可采用可靠的节点和轻质砌块或其他轻质材料制作。硬山上独立装饰物应与建筑风格统一，不宜过分夸张，且硬山高度不宜过高。

在屋面起坡角度问题上，应从日照采光、美观效果及施工便捷性等方面出发，制定最大坡度、最小坡度及推荐坡度等推荐值。上海市地处东经120°51′～122°12′，北纬30°40′～31°53′之间，在冬至日（12月22日）太阳直射南回归线（南纬23°26′），新增屋面理论不影响北侧房屋日照采光的角度（坡屋面与地面夹角）为35～36°，此值应为最大的坡度角。

一般为了保障坡屋面的美观效果，起坡角度不应小于15°。

综上所述，最佳的坡度范围定为25～35°，可以兼顾改造设计的合理性和施工便捷性。

4 结语

上海市平改坡工程经过20年的经验积累和技术进步，通过调查研究和归纳总结，目前在市平改坡工程中，在防水构造的层次布局、荷载的变化平衡、坡屋面形式和起坡角度三方面，可以进行如下改造，具体包括：①经过平改坡后的建筑屋面防水系统由新增的坡屋面和原平屋面两个层次的防水构造组成，原建筑的平屋面防水起主要的、基本的、保障性的作用，新增的坡屋面的防水作用一般认为是次要的、辅助的，起到提升整体防水效果的作用。②平改坡工程结构设计原则为等效荷重转换，结构体系宜采用钢梁、钢柱组成的钢构架体系。改建后建筑物总重量宜基本保持不变，设计时应复核荷载变化情况，如荷载增加较多应进行专项研究并采取相应措施。③根据上海地区的地理区位特点和工程实践经验，对屋面起坡的坡度范围一般不小于21.8°(1∶2.5)，不大于40°。设计过程中可根据原住宅屋顶情况及周围环境选择坡屋面形式及相应坡度，上海地区习惯用26.34°和30°。

“平改坡”工程解决了旧住宅中存在的质量隐患问题，一定程度上改善了居民居住环境和水平，提升了住宅性能及居住功能，但仍存在着一些问题需要我们去进一步讨论。例如，如何对已经进行了平改坡工作的坡屋面进行修缮改造，已经成为一个新的问题摆在工程相关的管理者和技术研究人员面前。而且，随着时间的推移，这个问题的迅速、有效解决显得愈发迫切和严重。在多年来的工程实践中，平改坡工程中对屋面材料进行了很大的革新工作，但在屋面新材料的研发上也存在着大量问题。

当新建工程项目逐步萎缩，而维修、保养、改造工程项目日渐兴盛的时候，配套的材料、工艺和技术也需要在新的形势下进行研发、更新和推广，有待更多的有识之士踊跃加入既有建筑更新改造的行列。