金属屋面与玻璃采光顶防排水技术的工程应用.pdf

金属屋面 舞囊 嚣奠 ： 搿黩 蠢：嬲 麓 舞 。鬻秘 黧 臻 誊 瓣番 瓣溪 ； 譬 掰 掰 嚣鞭麓 誊 鬻 搿瑟 孽器 囊 金 属 屋 面 与玻 璃采 光 顶 防排 水 技术 的 工程 应 用 高树鹏 ( 汕头大学医学院附属肿瘤医院基建办， 广东 汕头 5 1 5 0 3 1 ) | 摘要： 金属屋面、 玻璃采光顶汇水面积大， 而且金属屋面及支承结构在温差影响下易产生变形、 玻璃采光顸接缝等在外 力作用下易产生变位， 如果对此考虑不周或密封胶选用不-3、 接缝宽度与深度设定不合理， 屋面都易出现渗漏。泉州市 行政管理服务中心金属屋面、 采光顶通过合理的结构、 构造设计 ， 有效地防水、 排水， 以及选择合适的密封胶密封接缝 ， 从而根 治了渗漏。 关键词 ： 金属屋 面； 玻璃采光顶； 防水； 排水 ； 接缝密封 文章编号： 1 0 0 7 4 9 7 X ( 2 0 1 4 ) 一 1 1 0 0 1 3 - 0 5 中图分类号： T U 2 3 1 ； T U 7 4 5 文献标识码： B En g i n e e r i n g Ap p l i c a t i o n o f W a t e r p r o o f a n d Dr a i n a g e Te c h n o l o g y f o r M e t a l Ro o f a n d Gl a s s S k y l i g h t Ga o S h u p e n g ( I n f r a s t r u c t u r e C o n t r u c t i o n O ffic e o f C a n c e r H o s p i t a l o f S h a n t o u U n i v e r s i t y Me d i c a l C o l l e g e ， S h a n t o u ， G u a n g d o n g 5 1 5 0 3 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e r e a r e l a r g e c a t c h me n t a l e a w i t h me t a l r o o f a n d g l a s s s k y l i g h t ，a n d t h e me t a l r o o f a l o n g wi t h i t s s u p p o r t i n g s t r u c t u r e s w i l l e a s i l y g e t d e f o r m e d d u e t o t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e a n d d e fl e c t i o n s w i l l l i k e l y h a p p e n t o t h e j o i n t s o f g l a s s s k y l i g h t u n d e r e x t e r n a l f o r c e s T h e r o o f a n d s k y l i g h t ma y h a v e l e a k a g e i f a b o v e i s s u e s a r e n o t c o n s i d e r e d c a r e f u l l y ， i mp r o p e r s e a l a n t a n d u n r e a s o n a b l e w i d t h a n d d e p t h o f j o i n t s a l s o c o u l d c o n t r i b u t e t o t h e p o t e n t i a l l e a k a g e s T h e m e t a l r o o f a n d g l a s s s k y l i g h t o f Q u a n z h o u P u b l i c A d m i n i s t r a t i v e S e r v i c e C e n t e r p r o j e c t a v o i d e d s u c h l e a k a g e s c o mp l e t e l y b y p r o p e r s t r u e t u r e d e s i g n i n g ， e f f e c t i v e w a t e r p r o o f i n g a n d d r a i n i n g s y s t e m， a p p l y i n g p r o p e r s e a l a n t f o r r o o f j o i n t s Ke y w o r d s ： m e t a l r o o fi g l a s s s k y l i g h t ； w a t e r p r o o fi n g ； d r a i n i n g ； j o i n t s e a l i n g 金属屋面既是建筑的外装饰 ， 又是建筑物的外围 护结构 ， 具有 自重轻 、 造型美观以及抗腐蚀等优 良性 能。随着节能与环保 的社会化大趋势 ， 以人居舒适性 为核心的建筑追求更加关注建筑本身与自然的关系。 通过在金属屋面上设置玻璃采光顶 、 开启天窗 ， 以充 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 1 - 1 4 作者简介： 高树鹏， 1 9 7 0生， 男， 汕头大学医学院附属肿瘤医院 基建办高级工程师， 现从事建筑、 装饰、 幕墙技术研究及基建管 理 工作。联 系地址 ： 5 1 5 0 3 1广 东省汕头市饶平路 7号 ， E m a i l ： g a o s h u p e n g 1 0 3 1 2 6 C O B。 分利用自然光， 实现室内外环境的和谐与交融， 已在 众多建筑中广为应用。但金属板屋面及支承结构在 温差影响下容易变形， 玻璃采光顶、 开启天窗接缝处 容易变位， 因而屋面渗漏现象时有发生。必须采取有 效措施才能根治屋面渗漏 ， 实现建筑的艺术效果与使 用功能的完美结合。 1 工程概况 泉州市行政管理服务中心位于泉州市东海滨城 核心区北部 ， 由主楼及配套会议中心组成， 是一座集 行政办公、 国际会议于一体的综合性公共建筑 ， 总建 2 0 1 4 1 1中 国建筑防 水 屋面工 程I 1 3 I 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m | 金 属 屋 面 筑面积 1 0 4 3 9 6 m ，其 中地下室面积 1 8 9 7 4 m ( 图 1 ) 。 中心主楼地下一层为停车场 、 设备用房 ， 地上九层 为办公室 ， 建筑高度 4 7 3 5 m。 屋面为悬挑 6 m钢结构 屋盖支承 的金 属屋 面 与玻璃采 光顶 ，面积 3 0 6 3 9 m 2 。 中心建筑布局类似于泉州传统的三进式 古大厝 模式。大门 口一片石板空地 ，类似古大厝门前的埕 ； 1 3 楼构成“ 前落” ， 中问的 2 楼为“ 主厝 ” ， 1 、 3 楼 为“ 护厝” ； 与“ 前落” 相对应的是 4 6 楼组成 的“ 顶 落” ， 通过“ 顶落” 两侧的景观廊道， 可以通往“ 后落” 会 议中心。中心主楼正 、 背立面通过 四幅无孑 L 驳接单层 索网点式玻璃幕墙 ，将相对独立的 l 一 6 楼相连 ， 并 将最大亮点的方体( 7 楼会议厅 ) 和球体 ( 8 楼会议 厅 ) 展现得一览无余( 图 2 ) 。 一 四 盛 楼 盈丑 卜 一 墨蓝嗌噩 ) r j ： ， ， - 、： 广： 广1 ! _1 屋面采用金属屋面与玻璃采光顶组合的形式， 其 中金属屋面分别采用了 0 8 mm彩钢板 ( 图 3 )和 5 0 m m夹芯彩钢板( 图4 ) ， 是结构层和防水层合二为一 的屋盖形式。彩钢板具有质量轻、 强度高、 色泽鲜艳， 无需表面装饰、 安装灵活快捷等优点 ， 而且板的制作 加工可结合建筑设计需要， 形状可多种多样。夹芯彩 钢板 中间夹岩棉 ， 具有很好的防火 、 保温隔热性 ， 且隔 声吸音效果显著。 1 4 I C B W - R o o fi n g E n g i n e e r in g 2 0 1 4 1 1 镀锌钢板 5 0厚玻璃棉 一 6厚热浸镀锌肋 脚 嘲嘲卿 蕊 1 L钢 板 0 8 厚彩钢板 f C型钢 图 3 0 8mm 彩钢板金属屋面节点 图 4 5 0 mm 夹芯彩钢板金属屋面 节点 垫块 ) 2 、 5 楼之 问设置呈 凸起半球 形 的玻 璃采光 顶 ( 图 5 ) ，达到较大的排水坡度和满足采光 的要求 ； 而 l 、 4 楼与 3 、 6 楼间分别设 2 4 m x 2 4 m滑移开启天 窗( 图 6 ) ， 通过智能化控制 系统 打开 ， 实现采 光 、 通 风、 排烟。 金属屋面、 玻璃采光顶与滑移开启天窗的设 置 ， 使建筑物与室外环境实现 了和谐与交融 ， 将建筑 物的艺术效果和使用功能有机地结合在一起。 2 屋面系统防排水设计 2 1 防水设计 2 1 1 防水设计要点 金属屋面、 玻璃采光顶 、 开启天窗承受的雨水荷 载大 、 汇水 面积 大 ， 防水系统 的设计应遵照 “ 保证功 能 、 构造合理 、 防排结合 、 优选用材 、 美观耐用” 的原则 f l _ ，精心进行 ， 才能杜绝渗漏 。首先 ， 金属屋面系统 的 设计应根据所在地区的基本风压值 ， 使 面板 、 檩条 的 设计具有相应的承载力、 刚度、 稳定性和变形能力； 其 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m + 6 ) + 夹胶 图 5 半球形玻璃采光顶平面、 立面图 滑移 天窗 8 + 1 5 2 P V B + 8厚钢化夹胶 白玻 图 6 滑移开启天窗平面、 开启示意图 次， 在满足自身受力要求下设置连接件， 并在檐口及 封檐包角位置设置骨架，以提高檐口封板的抗风能 力 ； 再 次 ， 必须掌握金属屋面防水的弱点部位 ， 熟悉 防水构造并采取相应措施 。 2 1 2 防水易失效的部位 金属屋面防水的弱点部位 ， 主要体现在屋脊 、 檐 口、 天沟、 采光带 、 墙面以及屋面连接处、 屋面开孔等 部位。屋脊处纵向搭接不打胶或用铆钉搭接连接， 因 热胀冷缩拉断铆钉就易形成渗漏；盖板与屋面板之 间没敷设堵头、 或堵头放置不规范， 致使脱落而形成 渗漏 ； 檐 口屋面外板未下扳或长度不足 、 未加防水收 边 ， 均易产生渗漏 。天沟焊接接头存在缝 隙 ， 雨水管 金 属 屋 面 | 管径设计过小、 端部没有做封头板、 屋面外板伸入天 沟长度不足 ， 也易产生渗漏 。金属屋面开孔部位开孔 四周预 留范围较小 ， 易造成雨水流淌不 畅； 开孔 四周 包边搭接处未进行防水处理以及开孔 内部 四周未加 结构件， 形成低凹积水等， 均易产生渗漏。采光带、 墙 面与屋面连接处的渗漏 ，主要体现在金属屋面与墙 面、 采光带结合处应力不同步， 引起胶与粘接面开裂， 而产生渗漏 。 2 1 _ 3 防水的构造措施 为克服金属屋面上述部位的防水弱点 ， 必须对这 些部位进行周密的防水设计 ， 采取可靠 的构造防水措 施 。在墙面外板上部 、 檐 口处 、 采光带增设收边( 图 7 ) ， 收边板需密封牢固； 屋面采光带防水螺钉设计在 波峰上部， 纵向两侧密封胶应加宽； 屋脊盖板做宽， 坡 度找大， 搭接处打密封胶。金属屋面板檐口挑出墙面 的长度应不小于 2 0 0 mm，伸人檐沟 、天沟内不小于 1 0 0 m m，泛水板与突出屋面墙体的搭接高度不低于 2 5 0 mm( 图 8 ) ， 金属泛水板 、 变形缝盖板与金属板的 搭盖宽度不小于 2 0 0 m m，金属屋脊盖板在两坡面金 属板上的搭盖宽度不小于 2 5 0 mm，这些措施的 目的 是让水远离接缝位置。 压 型金属板 和金属面绝热夹芯 板的外露 自攻螺钉 、 拉铆钉 ， 均采用硅酮耐候密封胶 密封 。 屋面开孑 L 后 ， 随时进行防水处理 ； 后增围护开孔 增设檩条或角钢结构， 以减轻围护结构变形等。 6 + 1 2 A ( 6 + 1 4 P V B + 6 ) 中空夹胶钢化玻璃 务 铝合金玻璃副框 、 1 5厚彩钢板排水 1 5厚彩钢板排水 1 2厚彩钢板 轻质聚氨酯泡沫填充 图 7 屋 面端部收边节点 2 2 排水设计 2 2 1 雨水排放组织 2 0 1 4 1 1中国 建筑防水 屋面工 程 l 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 金 属 屋 面 0 8厚彩钢板 6 厚 热 浸 镀 莩 晰 0 6 笙 。 0 厚 卿 8 厚 不 锈 钢 板 蕊 豳 鬯 圆圈 圈 圆 圈 6 0 0 0 0 8 厚彩钢板 一 3 厚 镀 锌钢 天 浏 g 一 图 8 屋 面水槽收边节点 金属屋 面排水设计采用 的雨水流量 、 暴雨强度 、 降雨历时 、 屋面汇水面积等参数值 ， 应符合 G B 5 0 0 1 5 建筑给水排水设计规范 有关规定 ， 并根据平面图 适当划分排水区域 ， 确保排水路线简捷 、 通畅。将金 属屋面上的玻璃采光顶 、滑移开启天窗突出于金属 屋面位置 ； 玻璃采光顶采用球面形式 ； 滑移开启天 窗预留 3 的排水坡度， 满足由于单片玻璃挠度形成 的积水可以排除的原则要求 ，使雨水直接排到金属 屋 面上 ， 避免天窗面层雨水积聚。通过先排后防 ， 最 大 限度地减少渗水 。同时檐沟 、 天沟的伸缩间距应 不大于 3 0 1 1 q_ ，内檐沟及 内天沟要设置溢流 口或溢流 系统 ， 底板排水坡度亦宜大于 1 14 1 。 2 2 2 冷凝水排放组织 为保证排水组织的流畅性， 玻璃采光顶、 滑移开 启天窗采用隐框形式，铝合金副框通过硅酮结构胶 与玻璃固定。玻璃采光顶、 滑移开启天窗的铝合金框 架除了起支撑采光玻璃的作用外，还兼做集水槽使 用( 图 9 、 1 0 ) 。 当室内外温差较大时， 玻璃上面出现的 冷凝水可进入铝合金腔体集聚并排放，避免由于温 差引起的冷凝水滴现象4 l 。 3 采光顶玻璃接缝设计 3 1 接缝胶性能要求 玻璃采光顶 、 滑移开启天窗使用的密封胶， 不仅 要对基材有优异的粘结性 、 透 明度好 、 美观大方 、 无 污染 ，而且对密封胶的模量及位移能力也有更高 的 要求 。玻璃采光顶 、滑移开启天窗由于 自身质量荷 载 、 雪荷载 、 风荷载 、 不对称荷载等引起的变位 ， 以及 自身材料 和支撑材料的热胀冷缩 引起 的变位 ，变位 1 6 I C B W - R o o fi n g E n g in e e r in g 2 0 1 4 1 1 硅酮 TP S +1 图 9 玻璃采光顶标 准节点 一砷 碱 副 柝 l 块 泡 沫棒 图 l 0 滑移 开启天 窗标准节点 大且复杂 ， 不但有水平位移 ， 而且还有剪切位移 。 接缝 玻璃面板之间的接缝胶不但要求有一定的力学强度， 而且要有很好的抗位移能力和弹性恢复率。 为满足板 块间的变形和位移的要求 ， 设计 中选用了位移能力级 别为 2 5级的硅酮耐候密封胶 ，保证了密封胶处于拉 伸或压缩状态时 ， 仍能保持粘结性而不受破坏 ， 并且 有较好的弹性恢复率5 1 。 3 2 接缝宽度与深度的设定 面板接缝的缝宽， 对密封胶使用效果有非常大的 影 响。接缝宽度设定 的基础 ， 是接缝位移量和可供选 择 的密封胶 的位移能力 。 设计中不能忽略接缝宽度的 设计 ： 首先 ， 玻璃采光顶 、 滑移开启天窗接缝宽度不应 小于 1 0 mi l l ， 以保证施工可挤注的操作性 ； 其次 ， 应考 虑接缝形状 和变形产生 的应力集 中， 这是 因为密封材 料随使用年限的延长存在劣化的可能。 玻璃采光顶面 ( 下转第 2 3页 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m