工程構造—屋頂概述

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第六章 屋頂

第一節(jié) 概述

通過本節(jié)的學習，您將：

了解屋蓋的形式

理解屋蓋的排水、屋面的保溫隔熱構造

屋蓋是房屋最上部的圍護結構，應滿足相應的使用功能的要求，為建筑提供適宜的內部空間環(huán)境。屋蓋也是房屋頂部的承重結構，受到材料、結構、施工條件等因素的影響。屋蓋又是建筑體量的一部分，其形式對建筑物的造型有很大影響，因而設計中還應注意屋蓋的美觀問題。在滿足其他設計要求的同時，力求創(chuàng)造出適合各種類型建筑的屋蓋。

（一）屋蓋的形式

1、平屋頂（如圖6—1所示）

平屋頂通常是指排水坡度小于5％的屋頂，常用坡度為2%~3%。

圖6—1 平屋頂的形式

(a)挑檐；(b)女兒墻；(c)挑檐女兒墻；(d)盝（盒）頂

2、坡屋頂（如圖6—2所示）

坡屋頂通常是指屋面坡度大于10%。

圖6—2 坡屋頂的形式

(a)單坡頂；(b)硬山兩坡頂；（c）懸山兩坡頂；(d)四坡頂；

（e）卷棚頂；（f）廡殿頂；(g)歇山頂；(h)圓攢尖頂

3、其他形式屋頂（如圖6—3所示）

隨著科學技術的發(fā)展，出現了許多新型的屋頂結構形式，如拱結構、薄殼結構、懸索結構、網架結構屋頂等。這類屋頂多用于較大跨度的公共建筑。

圖6—3 其它形式的屋頂

(a)雙曲拱屋頂；(b)磚石拱屋頂；（c）球形網殼屋頂；(d) V形網殼屋頂；

(e)筒殼屋頂；(f)扁殼屋頂；(g)車輪形懸索屋頂；(h)鞍形懸索屋頂

（二）屋頂的設計要求

屋頂的設計要做到結構上安全，構造上滿足保溫、隔熱、防水、排水等的要求。

1、結構設計的要求

屋頂是房屋頂部的承重構件，不但要求承受自重，而且還要承受風、雨、雪人等活荷載，并將荷載傳遞給墻、柱等縱向受力構件，同時屋頂還起著對屋面上部的水平支撐作用。屋頂必須有足夠的強度和剛度來保證房屋的結構安全。房屋的支撐結構一般有平面結構和空間結構兩種，平面結構包括梁板式結構和屋架結構；空間結構有網架、懸索、殼體、折板凳結構形式。

2、立面造型設計的要求

屋頂是建筑體量中的一部分，是建筑物立面造型設計的重要影響因素，各種不同性質的建筑將產生各種不同形式的屋頂。一般多層、高層建筑，如住宅、賓館、辦公建筑、文化建筑等一般多采用平屋頂或坡屋頂；大型公共建筑、大跨度的建筑物多采用空間結構，屋頂多為曲線、折線、殼體等形式。

3、屋頂防水設計要求

在屋頂設計中，防水是構造做法必須解決的首要問題，也是保證建筑室內空間能夠正常使用的先決條件。首先應選擇好的屋面防水材料，不讓屋頂產生漏水現象；其次，組織設計好屋頂的排水坡度將雨水引向雨水口，以達到使屋面雨水迅速排除，不產生積水現象。

4、屋頂保溫隔熱設計要求

房屋不僅要能住，而且要住的舒適，這就要做好屋頂的保溫隔熱措施。北方寒冷的冬天，室內外溫差大，室內需要設置采暖設施，屋頂應具有良好的保溫性能；南方炎熱夏季，屋頂得采取相應的隔熱措施?，F在大量建筑物使用空調設備來降低舍內溫度，從節(jié)能的角度講，更要坐好穩(wěn)定的保溫隔熱構造，才能降低能耗。

 （二）屋頂的設計要求
屋頂的設計要做到結構上安全，構造上滿足保溫、隔熱、防水、排水等的要求。

1、結構設計的要求

屋頂是房屋頂部的承重構件，不但要求承受自重，而且還要承受風、雨、雪人等活荷載，并將荷載傳遞給墻、柱等縱向受力構件，同時屋頂還起著對屋面上部的水平支撐作用。屋頂必須有足夠的強度和剛度來保證房屋的結構安全。房屋的支撐結構一般有平面結構和空間結構兩種，平面結構包括梁板式結構和屋架結構；空間結構有網架、懸索、殼體、折板凳結構形式。

2、立面造型設計的要求

屋頂是建筑體量中的一部分，是建筑物立面造型設計的重要影響因素，各種不同性質的建筑將產生各種不同形式的屋頂。一般多層、高層建筑，如住宅、賓館、辦公建筑、文化建筑等一般多采用平屋頂或坡屋頂；大型公共建筑、大跨度的建筑物多采用空間結構，屋頂多為曲線、折線、殼體等形式。

3、屋頂防水設計要求

在屋頂設計中，防水是構造做法必須解決的首要問題，也是保證建筑室內空間能夠正常使用的先決條件。首先應選擇好的屋面防水材料，不讓屋頂產生漏水現象；其次，組織設計好屋頂的排水坡度將雨水引向雨水口，以達到使屋面雨水迅速排除，不產生積水現象。

4、屋頂保溫隔熱設計要求

房屋不僅要能住，而且要住的舒適，這就要做好屋頂的保溫隔熱措施。北方寒冷的冬天，室內外溫差大，室內需要設置采暖設施，屋頂應具有良好的保溫性能；南方炎熱夏季，屋頂得采取相應的隔熱措施?，F在大量建筑物使用空調設備來降低舍內溫度，從節(jié)能的角度講，更要坐好穩(wěn)定的保溫隔熱構造，才能降低能耗。

（三）屋頂的排水
為了迅速排除屋面雨水，需進行周密的排水設計，其內容包括：選擇屋頂排水坡度，確定排水方式，進行屋頂排水組織設計。

1、屋面坡度的選擇

a）屋頂排水坡度的表示方法

常用的坡度表示方法有角度法、斜率法和百分比法。坡屋頂多采用斜率法，平屋頂多采用百分比法，角度法應用較少。

b）影響屋頂坡度的因素

1）屋面防水材料與排水坡度的關系

防水材料如尺寸較小，接縫必然就較多，容易產生縫隙滲漏，因而屋面應有較大的排水坡度，以便將屋面積水迅速排除。如果屋面的防水材料覆蓋面積大，接縫少而且嚴密，屋面的排水坡度就可以小一些。

2）降雨量大小與坡度的關系

降雨量大的地區(qū)，屋面滲漏的可能性較大，屋頂的排水坡度應適當加大；反之，屋頂排水坡度則宜小一些。

c）屋頂坡度的形成方法

1）材料找坡

材料找坡是指屋頂坡度由墊坡材料形成，一般用于坡向長度較小的屋面。為了減輕屋面荷載，應選用輕質材料找坡，如水泥爐渣、石灰爐渣等。找坡層的厚度最薄處不小于20mm。平屋頂材料找坡的坡度宜為2%。

2）結構找坡

結構找坡是屋頂結構自身帶有排水坡度，平屋頂結構找坡的坡度宜為3％。

材料找坡的屋面板可以水平放置，天棚面平整，但材料找坡增加屋面荷載，材料和人工消耗較多；結構找坡無須在屋面上另加找坡材料，構造簡單，不增加荷載，但天棚頂傾斜，室內空間不夠規(guī)整。這兩種方法在工程實踐中均有廣泛的運用。

2、屋頂排水方式

a）無組織排水

無組織排水是指屋面雨水直接從檐口滴落至地面的一種排水方式，因為不用天溝、雨水管等導流雨水，故又稱自由落水。主要適用于少雨地區(qū)或一般低層建筑，相鄰屋面高差小于4m；不宜用于臨街建筑和較高的建筑。

b）有組織排水

有組織排水是指雨水經由天溝、雨水管等排水裝置被引導至地面或地下管溝的一種排水方式。在建筑工程中應用廣泛。

（四）屋頂的保溫與隔熱
1、屋頂的保溫

為了防止室內熱量損失或冷氣大量散失，對寒冷地區(qū)或裝有空調設備的建筑，其屋頂應設成保溫屋頂。

a）保溫材料類型

保溫材料多為輕質多孔材料，一般可分為以下三種類型：

1）散料類：常用爐渣、礦渣、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖等。

2）整體類：是指以散料作骨料，摻入一定量的膠結材料，現場澆筑而成。如水泥爐渣、水泥膨脹蛭石、水泥膨脹珍珠巖及瀝青膨脹蛭石和瀝青膨脹珍珠巖等。

3）板塊類：是指利用骨料和膠結材料由工廠制作而成的板塊狀材料，如加氣混凝土、泡沫混凝土、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、泡沫塑料等塊材或板材等。

保溫材料的選擇應根據建筑物的使用性質、構造方案、材料來源、經濟指標等因素綜合考慮確定。

b）平屋頂保溫層的設置

平屋頂因屋面坡度平緩，適合將保溫層放在屋面結構層上（剛性防水屋面不適宜設保溫層）。

保溫層通常設在結構層之上、防水層之下。保溫卷材防水屋面與非保溫卷材防水屋面的區(qū)別是增設了保溫層，構造需要相應增加了找平層、結合層和隔汽層。設置隔汽層的目的是防止室內水蒸氣滲人保溫層，使保溫層受潮而降低保溫效果。隔汽層的一般做法是在20mm厚1：3水泥砂漿找平層上刷冷底子油兩道作為結合層，結合層上做一布二油或兩道熱瀝青隔汽層。

c）坡屋頂保溫層的設置

坡屋頂的保溫層一般布置在瓦材與檁條之間或吊頂棚上面。保溫材料可根據工程具體要求選用松散材料、塊體材料或板狀材料。

2、屋頂的隔熱

夏季在我國南方炎熱地區(qū)，由于太陽的輻射熱使得屋頂的溫度劇烈升高，從屋頂傳入熱量要比從墻體出入室內的熱量要多，嚴重影響室內的學習、工作和生活環(huán)境，因此做好屋面隔熱十分重要。屋頂隔熱的基本原理是：減少直接作用于屋頂表面的太陽輻射熱量。

目前我國常采用的隔熱構造做法有：通風隔熱屋面、蓄水隔熱屋面、種植隔熱屋面、反射隔熱屋面等。

a）通風隔熱屋面

通風隔熱屋面是指在屋頂中設置通風間層，使上層表面起著遮擋陽光的作用，利用風壓和熱壓作用把間層中的熱空氣不斷帶走，以減少傳到室內的熱量，從而達到隔熱降溫的目的。通風隔熱屋面一般有架空通風隔熱屋面和頂棚通風隔熱屋面兩種做法。

1）架空通風隔熱屋面：通風層設在防水層之上，其做法很多，圖為架空通風隔熱屋面構造，其中以架空預制板或大階磚最為常見。架空通風隔熱層設計應滿足以下要求：架空層應有適當的凈高，一般以180~240mm為宜；距女兒墻500mm范圍內不鋪架空板；隔熱板的支點可做成磚壟墻或磚墩，間距視隔熱板的尺寸而定。

2）頂棚通風隔熱屋面：這種做法是利用頂棚與屋頂之間的空間作隔熱層，頂棚通風隔熱層設計應滿足以下要求：頂棚通風層應有足夠的凈空高度，一般為500mm左右；需設置一定數量的通風孔，以利空氣對流；通風孔應考慮防飄雨措施。

b）蓄水隔熱屋面

蓄水屋面是指在屋頂蓄積一層水，利用水蒸發(fā)時需要大量的汽化熱，從而大量消耗曬到屋面的太陽輻射熱，以減少屋頂吸收的熱能，從而達到降溫隔熱的目的。蓄水屋面構造與剛性防水屋面基本相同，主要區(qū)別是增加了一壁三孔，即蓄水分倉壁、溢水孔、泄水孔和過水孔。蓄水隔熱屋面構造應注意以下幾點：合適的蓄水深度，一般為150~200mm；根據屋面面積劃分成若干蓄水區(qū)，每區(qū)的邊長一般不大于10m；足夠的泛水高度，至少高出水面l00mm；合理設置溢水孔和泄水孔，并應與排水檐溝或水落管連通，以保證多雨季節(jié)不超過蓄水深度和檢修屋面時能將蓄水排除；注意做好管道的防水處理。

c）種植隔熱屋面

種植屋面是在屋頂上種植植物，利用植被的蒸騰和光合作用，吸收太陽輻射熱，從而達到降溫隔熱的目的。

d）反射降溫屋面

對于平屋頂還可利用表面保護材料的顏色和光滑度將太陽隊屋頂的熱輻射進行反射，達到反射降溫的效果。例如屋頂采用淺色礫石鋪面，或用白色涂料涂刷屋面，還可在屋頂的基層上加鋪一層鋁箔紙版，其隔熱效果更加顯著。