论文部分内容阅读
摘 要：大型洁净厂房屋面构造要求较高，结合工程实例，对构造型式、主要材料的选择、屋面通风、排水、防雷、防水等多因素进行了综合分析，提出合理的构造设计。
关键词：构造；材料选择；防水
近年大型洁净厂房在国内建设数量呈上升趋势，不仅地方规划部门对这种厂房外观有较高要求，而且其自身工艺特点对建筑外围护结构屋面功能要求也在提高。在外围护工程中又以屋顶构造最为重要。如某大型洁净厂房屋顶为矩形，占地面积约32000 m2，屋顶承重结构为门刚和钢桁架结构，屋顶有变形缝，规划部门要求女儿墙高过屋面且雨水管不能外露。综合考虑该厂房各种特征和功能要求，为使屋面功能得到保证，需要对屋面系统工程的构造进行合理設计。
1构造型式的选择
此厂房有洁净要求，屋面防水等级确定为Ι级。目前工程中金属板屋面对Ι级防水的构造做法主要有两种：一种是360°咬口锁边连接方式+防水垫层的防水做法；另一种是以压型钢板为承重层的单层防水卷材屋面（图1）。尽管360°咬口锁边连接方式具有良好的连接构造，但一些大型公共建筑的渗漏水情况还是较普遍。经过慎重考量，采用了以压型钢板为承重层的单层防水卷材屋面。
图1 单层防水卷材屋面 图2 成品支墩
2主要材料的选择
2.1压型钢板的选择
根据规范要求，压型钢板采用了0.8mm厚的聚酯涂层板。基板为双面热浸镀铝锌彩板，板的镀层为双面5%镀铝锌，双面镀铝锌量不少于200g/m2，板型为：YX35-125-750。
2.2保温材料的选择
保温材料目前工程中常用两种：一种是采用A级岩棉保温隔热材料，防水卷材为机械固定时，防水卷材可以直接铺设。另一种是采用B1级的挤塑聚苯板保温隔热材料，防水卷材为机械固定时，应设置防火覆盖板，其厚度不应小于10mm。考虑到工期紧张，尽量减少构造层次，选择了前者，但这种构造型式对岩棉性能有更高要求，才能保证防水卷材空铺的基层要求，以保证工程质量：容重≥160kg/m3；抗压强度（10%变形）≥80kPa；导热系数（平均温度25℃）≤0.04W/（m.K）；渣球含量≤5%；点荷载≥99%；燃烧性能为A级；憎水率≥99%；质量吸湿率≤0.5%；尺寸稳定性≤1%；酸度系数≥2.0。同时经过节能验算，选择了80mm厚岩棉。
2.3卷材的选择
按照规范提供的可选材料，可作为面层防水卷材种类有PVC防水卷材、TPO防水卷材、三元乙丙橡胶防水卷材、弹性（塑性）体改性沥青防水卷材。根据工程经验教训：昆明某项目采用改性沥青防水卷材，由于当地紫外线强、温度高，同时采买的材料质量不佳，施工过程中，卷材直接烤化变形。经过多方比选，最终选择了热塑必聚烯烃（TPO）防水卷材。针对重庆当地的气象特点，对TPO卷材的主要性能指标作了以下规定，以保证工程质量：采用1.5mm厚聚酯增强型TPO防水卷材，卷材上表层厚度≥0.60mm；中间增强层为斜向三维聚酯加强；人工气候加速老化达到10000小时；通过135℃，672小时人工热老化测试；尺寸稳定性≤0.2% （热处理尺寸变化率，80±2℃，24h）；反射率大于等于87%。
3其它因素的考量
3.1通风
根据建筑防排烟标准中关于排烟系统的设计规定，优先采用自然排烟系统。但是考虑到洁净厂房的特殊性，若采用自然排烟系统，屋面上需开设大量的自然排烟天窗，屋面防水的可靠性将会大打折扣，室内洁净度的要求必将会难以保证。经多专业评审后，决定采用机械排烟系统，TPO卷材屋面上不开设洞口，在两边跨上设机械排烟口，以满足规范要求。
3.2防雷
根据电气专业的防雷设防要求，需在此厂房的屋顶铺设避雷带。避雷带的铺设方式根据国家标准图集有两种方式：一种是用混凝土做支墩，另一种是用TPO卷材做底座的成品铝合金支墩（图2）。因为后者与屋面卷材的结合的牢固性，最终选择了后者。整个屋面用了约6000个成品支墩，这样既缩短了工期，美观度也得到了提高。
3.3排水
考虑到厂房屋面汇水面积较大，地方规划部门又要求雨水管不能外露，采用隐藏式重力流排水的渗漏水风险较高，决定采用虹吸排水方式来解除这种风险。排水路线是屋面排水的另一个关键点。由于厂房中间主跨为人字形钢结构坡屋面，两边跨为混凝土屋面，采取了将主跨108m宽的水流向两边跨，边跨的水流从外墙边向内侧流，将两股水流汇合后进行收集。这样可以有效缩短水路。
4防水难点
4.1设备基础防水
屋面防水关键在细节处理，应尽量减少屋面开孔洞的可能，但工业建筑不可避免会有大量设备基础突出屋面，由于前期结构计算时对设备荷载估计不足，造成后期设备基础高度不能满足250mm高的防水设防要求，加之这些设备基础上有埋件，设备厂家坚持要在埋件上固定角钢立柱，角钢立柱是屋面防水中最难处理的构件。多方共同研究之后，决定由设备厂家在角钢立柱外侧套300mm高钢管，在钢管内侧灌填混凝土或水泥砂浆。防水卷材首先将设备基础全设防，再沿钢管外表面设防，最后在钢管顶面进行收头和二次防水处理。
4.2变形缝防水
由于此厂房平面面积较大，结构在屋顶设了两道变形缝，这两道变形缝贯穿了主跨钢结构屋面、两边跨混凝土屋面。钢结构屋面与女儿墙之间的各种变形缝的处理给屋面防水设计带来了巨大的挑战。加之缝的宽度较大，几种缝的处理在现有的图集中找不到做法，只有根据防水和变形处理的原则，结合多年的工程实践经验进行设计处理，至于效果如何，还有待实践的检验。
5结束语
屋面是建筑的外围护结构，是一个系统工程。一个良好的屋面工程应满足防水、排水、保温节能、防火的各种要求，并能适应主体结构变形、能承受气候变化及太阳辐射带来的破坏。大型洁净厂房跨度大，功能复杂、技术要求高，传统的屋面技术已很难满足其要求。采用合理的构造型式，恰当运用建筑新材料和新技术，使屋面工程质量得到有效保证，同时也能提高屋面工程的寿命。
参考文献：
[1] 屋面工程技术规范：GB 50345-2012[S].
[2] 单层防水卷材屋面工程技术规程：JGJ/T 316-2013[S].
[3] 单层防水卷材屋面建筑构造（一）金属屋面：15J207-1：1-1.
作者简介：
曾露（1977-），女，四川成都人，国家一级注册建筑师.
关键词：构造；材料选择；防水
近年大型洁净厂房在国内建设数量呈上升趋势，不仅地方规划部门对这种厂房外观有较高要求，而且其自身工艺特点对建筑外围护结构屋面功能要求也在提高。在外围护工程中又以屋顶构造最为重要。如某大型洁净厂房屋顶为矩形，占地面积约32000 m2，屋顶承重结构为门刚和钢桁架结构，屋顶有变形缝，规划部门要求女儿墙高过屋面且雨水管不能外露。综合考虑该厂房各种特征和功能要求，为使屋面功能得到保证，需要对屋面系统工程的构造进行合理設计。
1构造型式的选择
此厂房有洁净要求，屋面防水等级确定为Ι级。目前工程中金属板屋面对Ι级防水的构造做法主要有两种：一种是360°咬口锁边连接方式+防水垫层的防水做法；另一种是以压型钢板为承重层的单层防水卷材屋面（图1）。尽管360°咬口锁边连接方式具有良好的连接构造，但一些大型公共建筑的渗漏水情况还是较普遍。经过慎重考量，采用了以压型钢板为承重层的单层防水卷材屋面。
图1 单层防水卷材屋面 图2 成品支墩
2主要材料的选择
2.1压型钢板的选择
根据规范要求，压型钢板采用了0.8mm厚的聚酯涂层板。基板为双面热浸镀铝锌彩板，板的镀层为双面5%镀铝锌，双面镀铝锌量不少于200g/m2，板型为：YX35-125-750。
2.2保温材料的选择
保温材料目前工程中常用两种：一种是采用A级岩棉保温隔热材料，防水卷材为机械固定时，防水卷材可以直接铺设。另一种是采用B1级的挤塑聚苯板保温隔热材料，防水卷材为机械固定时，应设置防火覆盖板，其厚度不应小于10mm。考虑到工期紧张，尽量减少构造层次，选择了前者，但这种构造型式对岩棉性能有更高要求，才能保证防水卷材空铺的基层要求，以保证工程质量：容重≥160kg/m3；抗压强度（10%变形）≥80kPa；导热系数（平均温度25℃）≤0.04W/（m.K）；渣球含量≤5%；点荷载≥99%；燃烧性能为A级；憎水率≥99%；质量吸湿率≤0.5%；尺寸稳定性≤1%；酸度系数≥2.0。同时经过节能验算，选择了80mm厚岩棉。
2.3卷材的选择
按照规范提供的可选材料，可作为面层防水卷材种类有PVC防水卷材、TPO防水卷材、三元乙丙橡胶防水卷材、弹性（塑性）体改性沥青防水卷材。根据工程经验教训：昆明某项目采用改性沥青防水卷材，由于当地紫外线强、温度高，同时采买的材料质量不佳，施工过程中，卷材直接烤化变形。经过多方比选，最终选择了热塑必聚烯烃（TPO）防水卷材。针对重庆当地的气象特点，对TPO卷材的主要性能指标作了以下规定，以保证工程质量：采用1.5mm厚聚酯增强型TPO防水卷材，卷材上表层厚度≥0.60mm；中间增强层为斜向三维聚酯加强；人工气候加速老化达到10000小时；通过135℃，672小时人工热老化测试；尺寸稳定性≤0.2% （热处理尺寸变化率，80±2℃，24h）；反射率大于等于87%。
3其它因素的考量
3.1通风
根据建筑防排烟标准中关于排烟系统的设计规定，优先采用自然排烟系统。但是考虑到洁净厂房的特殊性，若采用自然排烟系统，屋面上需开设大量的自然排烟天窗，屋面防水的可靠性将会大打折扣，室内洁净度的要求必将会难以保证。经多专业评审后，决定采用机械排烟系统，TPO卷材屋面上不开设洞口，在两边跨上设机械排烟口，以满足规范要求。
3.2防雷
根据电气专业的防雷设防要求，需在此厂房的屋顶铺设避雷带。避雷带的铺设方式根据国家标准图集有两种方式：一种是用混凝土做支墩，另一种是用TPO卷材做底座的成品铝合金支墩（图2）。因为后者与屋面卷材的结合的牢固性，最终选择了后者。整个屋面用了约6000个成品支墩，这样既缩短了工期，美观度也得到了提高。
3.3排水
考虑到厂房屋面汇水面积较大，地方规划部门又要求雨水管不能外露，采用隐藏式重力流排水的渗漏水风险较高，决定采用虹吸排水方式来解除这种风险。排水路线是屋面排水的另一个关键点。由于厂房中间主跨为人字形钢结构坡屋面，两边跨为混凝土屋面，采取了将主跨108m宽的水流向两边跨，边跨的水流从外墙边向内侧流，将两股水流汇合后进行收集。这样可以有效缩短水路。
4防水难点
4.1设备基础防水
屋面防水关键在细节处理，应尽量减少屋面开孔洞的可能，但工业建筑不可避免会有大量设备基础突出屋面，由于前期结构计算时对设备荷载估计不足，造成后期设备基础高度不能满足250mm高的防水设防要求，加之这些设备基础上有埋件，设备厂家坚持要在埋件上固定角钢立柱，角钢立柱是屋面防水中最难处理的构件。多方共同研究之后，决定由设备厂家在角钢立柱外侧套300mm高钢管，在钢管内侧灌填混凝土或水泥砂浆。防水卷材首先将设备基础全设防，再沿钢管外表面设防，最后在钢管顶面进行收头和二次防水处理。
4.2变形缝防水
由于此厂房平面面积较大，结构在屋顶设了两道变形缝，这两道变形缝贯穿了主跨钢结构屋面、两边跨混凝土屋面。钢结构屋面与女儿墙之间的各种变形缝的处理给屋面防水设计带来了巨大的挑战。加之缝的宽度较大，几种缝的处理在现有的图集中找不到做法，只有根据防水和变形处理的原则，结合多年的工程实践经验进行设计处理，至于效果如何，还有待实践的检验。
5结束语
屋面是建筑的外围护结构，是一个系统工程。一个良好的屋面工程应满足防水、排水、保温节能、防火的各种要求，并能适应主体结构变形、能承受气候变化及太阳辐射带来的破坏。大型洁净厂房跨度大，功能复杂、技术要求高，传统的屋面技术已很难满足其要求。采用合理的构造型式，恰当运用建筑新材料和新技术，使屋面工程质量得到有效保证，同时也能提高屋面工程的寿命。
参考文献：
[1] 屋面工程技术规范：GB 50345-2012[S].
[2] 单层防水卷材屋面工程技术规程：JGJ/T 316-2013[S].
[3] 单层防水卷材屋面建筑构造（一）金属屋面：15J207-1：1-1.
作者简介：
曾露（1977-），女，四川成都人，国家一级注册建筑师.