屋面在建筑设计中的作用及构造做法

向 彬

南京长江都市建筑设计股份有限公司

1 引言

屋顶从古至今，能遮风挡雨躲避恶劣环境的侵袭，也能抵御外物及野兽的侵害。屋顶在房屋上起着覆盖和承重的构件，承受着自身的重量及风、雨，雪和沙的荷载及屋顶施工及检修人员的荷载，对建筑物的形象美观起着极其重要的作用，是建筑的重要组成部分。

2 概述

一般坡度不大于3%的屋面称为平屋面，是以钢筋混凝土为基础，没有特殊构造层次的屋面。区别于倒置式屋面，种植屋面，各种坡屋面和金属板材屋面，且应符合《屋面工程技术规范》（GB 50345—2012）的要求。

3 防水等级和设防要求

在屋面设计原则中应遵循良好的排水功能及阻止水侵入建筑物内，其节能应对建筑物在冬季保温减少热损失及防止结露，也要考虑夏季隔热以降低夏季热辐射对建筑物的影响，在满足功能的前提下应考虑结构受力变形和温差变形的影响，也要考虑外力如风荷载、雪荷载等对建筑物的影响，同时应满足美观的要求。在屋面设防中应准确理解每一层防水概念，根据建筑物的等级和分级来合理设防，以达到“满足功能、构造合理、合理用才、防排结合、耐用美观”的效果，在设计初期，应根据建筑物的类别、重要程度及使用功能来确定建筑物的防水等级且作为控制标准，屋面防水等级和设防要求应符合规范。在设计时也应考虑气候条件对施工的影响。

在屋面防水选材上，在满足功能的前提下，应优先选择环保性的防水材料，在设计中应考虑施工过程中防水材料的污染，优先考虑可再生材料在防水材料中的应用和防水材料的可回收利用。在设计时应注意设计成本和翻修次数的关系，应对完工屋面的维修保养提出要求，使用过程中应定期进行检查和维修，以方便延长防水层的使用年限。

4 防水层的位置

屋顶的构造层次包括结构基层、找坡层、找平层、保温隔热层、防水层、隔离层、保护层等。根据防水层与保温层的位置关系，屋面可分为三种。

4.1 防水层设置在保温层上

图1 正置式屋面节点大样图

4.2 防水层在保温层下，为倒置式屋面

图2 正置式屋面节点大样图

4.3 保温层设置在两道防水层的中间

屋面常见的做法构造是防水层的设置在保温层之上，当屋面保温材料吸水率较大时，需采取这种做法，以防止雨水进入保温层，对保温效果产生影响；为避免室内潮气进入保温层，在保温层下需设置隔汽层；若保温层在施工完成后有较高的含水率，需采取相应的排气措施。

当保温材料采用吸水率较低且长期浸泡不腐烂的绝热材料时，屋面可采用倒置式屋面，但保温材料厚度根据规范要求应在设计值的基础上增加25%，其倒置式屋面做法可参照《倒置式屋面工程技术规程》（JGJ230—2010），倒置式屋面的优点是保温隔热、保护防水层，可以隔绝紫外线、减少温度变化的影响、减缓臭氧侵蚀，以延长防水层的使用寿命，常用的保温材料有：挤塑聚苯乙烯保温板、硬质聚氨酯泡沫、泡沫玻璃，但保温层上面需设置保护层，防止保温材料受压。

屋面排水设计坡度应为3%，在水落口周边排水坡度加大到8%左右，最好采用带排水凹槽的聚苯板。在进行防水选材时应注意防水材料与保温材料相匹配问题，如：JS防水材料不宜长时间与水接触；改性沥青对聚苯乙烯有害，应采用隔离层；聚氯乙烯防水卷材与聚苯板匹配性比较好。

5 防水基层

具有足够的强度和刚度的结构基层，可以减少结构变形对防水层的影响，设计师应在设计过程中提出，当防水层在随捣随抹的结构混凝土施工时，表面质量应与水泥砂浆的找平层相同。防水基层包括屋面结构板、找平层等，是承载以后结构所有自重及防水层、活荷载的，具有一定厚度，足够强度的干净的构造层。对于卷材、涂膜的基层应设置找平层，其厚度和技术应符合表1的规定。

表1 找平层厚度和技术要求

对于屋面找平层，应根据找平层厚度、技术要求和找平层种类来选择，找平层应有足够的强度和表面硬度，表面应无起皮、凸块、起砂等缺陷，基层的平整度，找平层允许的偏差为5mm，找坡层允许的偏差为7mm；其卷材防水层的找平层，阴阳角因做成圆弧状，圆弧的半径根据卷材的品种来确定，找平层半径应符合规范要求。

5.1 找坡层

一般屋面找坡分为建筑找坡和结构找坡，在设计中，应跟结构设计师商量，优先采用结构找坡，结构找坡坡度宜为3%；建筑找坡又称为材料找坡，宜采用吸水率低、质量轻和有一定强度的材料，建筑找坡宜为2%；天沟、檐沟纵向坡度不宜小于1%，沟底水落口距离分水脊线不得超过20m，即沟底落差不得超过200mm；当坡度小于规范规定时，在设计中应有平整度的施工控制要求。

5.2 保温隔热层

为使屋面结构传热系数满足本地区建筑节能设计标准规定的限值，保温隔热层的厚度应根据现行建筑节能设计标准计算确定。屋面总热阻应为各层材料热阻及内外表面换热阻的总和，其中最重要的是绝热材料的热阻，保温层应根据屋面所需传热系数和热阻选择轻质高效的保温材料，其保温层和保温材料应符合表2的有关规定。

表2 保温层及其保温材料

板状材料的保温层由绝热材料制品在现场安装完成，其性能优于现场制作，吸水率高的绝热制品为减小材料的吸水率会有憎水率，且宜虚铺单摆，在较不平整的基层上可座浆铺砌；

纤维材料的保温层具有很好的防火性，但有较强的吸水率，通常指的是玻璃岩棉制品、矿渣棉制品，其导热系数小、质量较轻、耐腐蚀、化学性能好、不易燃烧和防蛀等特点，一般可做成板状或毡状，具有较好的绝热性能和不燃性。

泡沫混凝土是将发泡剂水溶液等做成泡沫，将泡沫加入集料、水泥、外加剂、掺合料和水等组成的料浆中，经过混合搅拌、浇筑成型、自然养护或蒸汽养护而成的轻质多孔绝缘材料，其泡沫玻璃制品的密度一般为300kg/m³～500kg/m³，抗压强度为0.30MPa～0.50MPa，导热系数为0.095W/（m·k）～0.100W/（m·k），且泡沫混凝土的原材料广泛、生产起来比较方便、价格相对于来说比较便宜，可以用现场浇筑或砌筑的方法，缺点就是荷载比较大，绝热效果比较差。

当保温隔热层的含水率或封闭式保温隔热层不能达到当地自然风干下的平衡的含水率时，需设置排气构造，其设置方法可以采用找平层的分格缝兼做排气道，宽度宜增大为40mm，也可以在保温层中埋设不锈钢管或打孔的PVC作为排气通道；排气道应纵横贯通，间距不宜大于6m，也可以在保温隔热层下铺设带支点的塑料板形成排气层，并与大气相通的排气孔连通，排气孔应设在檐口下或纵横排气道的交叉处。

在夏热冬暖地区，为使屋面有良好的通风，在屋顶上可设架空隔热，屋顶上的架空层应有一定的架空高度，高度一般为180mm～300mm，架空板周围最好没有女儿墙和山墙，如有女儿墙和山墙，则需在架空板和女儿墙之间应有250mm以上的空隙，其出风口宜设置在负压处，进风口应开向当地炎热季节的最大频率风向的正压区。雨量充沛的地区有时候会采用蓄水隔热构造，可以利用水分蒸发带走的一部分热量来减少屋面吸收的热能，起到隔热的作用，但一般这种蓄热屋面很少用，因为在寒冷地区和地震频发地区，会造成蓄水池开裂造成渗漏。

平屋面的防水层有卷材防水层、涂膜防水层、复合防水层三种，卷材防水层主要有合成高分子卷材和高聚物改性沥青防水卷材；涂膜防水层主要组成材料为改性沥青防水涂料和合成高分子防水涂料；复合防水层是两种相互不采用有害物理和化学性能的材料，彼此相容的卷材和涂料组成的防水层，目前较为成熟的复合防水材料包括聚合物水泥砂浆防水涂料复合合成高分子卷材等。不管何种材料都应符合《屋面工程技术规范》（GB 50345—2012）和《推广应用和限制禁止使用技术公告》。

6 保护层及水落口设置

为解决屋面热老化问题，防止紫外线暴晒及日光暴晒，为人们停工更多地活动场地，故屋面设置保护层，屋面保护层应采用细石混凝土或块状材料，但不宜在大跨度结构建筑上使用。另屋面应根据汇水面积、当地的降雨历时及水落口不同的管径，来计算出需要水落口的数量，根据屋面檐口、天沟的位置及屋面形状布置水落口及水落管。水落口数量可通过屋面汇水面积计算确定，水落口最大汇水面积的数据，是根据测试统计和计算所得，并参考日本有关资料对小时降雨量、汇水面积与管径的关系列出的。

在划分屋面排水区域时，应注意排水应通畅；高屋面雨水排至低屋面时，应在雨水管下方屋面嵌设一块C20细石混凝土滴水板（400×400×40）或成品水簸箕保护，四周找平纯水泥浆擦缝。在严寒地区应采用内排水，寒冷地区宜采用内排水，在湿陷黄土地区域宜采用有组织排水，并将雪水直接排至排水管网，其排水的檐沟、天沟不应流经防火墙和变形缝处。檐沟、天沟构造如下。

7 结束语

综上所述，在建筑设计中，屋面形式及防水构造在实际工程中起着极其重要的作用，如果屋面形式选择不对，会对建筑造型产生影响，如果屋面防水选择不当，会给业主和施工单位前期和后期带来很多不必要的麻烦。因此，设计师在满足规范的条件下，尽可能地为业主选择经济实用的防水材料，避免设计带来的失误和遗憾，多为业主考虑在施工中和施工后可能出现的问题，以避免由于考虑不周而带来的不良影响。