强雨、雪环境下大型金属屋面节点设计（OHC-围护系统之防水篇）

秦连 刘旭东 多跃刚

1.建筑围护系统金属屋面的现状

随着钢结构在我国近三十多年的迅猛发展，与之相配套的各种新型金属压型板材和各种复合保温的夹芯板更是多种多样，发展势头迅猛。

与之相应的建筑围护系统，虽然其节点的细部构造，配套设计、产品工艺、施工方法，都已经取得了一定进步，但是，在使用过程中仍暴露了很多问题。尤其严重的是金属屋面的防水问题，却没有得到很好的解决，一直困扰着轻钢彩板建筑的发展。

例如，我国北方地区，冬季金属屋面上部和天沟内大量积雪，在春季积雪融化成水，会直接浸泡屋面与天沟（如下图1～3）；

图1 屋面大量积雪

同样，在南方雨季，金属屋面在遭遇特大暴雨时，天沟的有组织排水遭遇障碍或来不及排水时，雨水也会直接浸泡屋面使天沟水满溢出，造成屋面漏水。

图2 檐口天沟积雪积冰

图3 天沟积雪积冰漫过屋面

针对上面出现的问题，北方地区往往在天沟上面安装融雪装置，可以解决一部分问题。但是终究不彻底，难以从根本上解决问题。如屋面积雪、天沟溢水就出现问题。

笔者近几年推出的“OHC-建筑围护系统”，从各个节点细节出发，完善发展，形成最终完整的围护体系，基本上彻底改变了金属屋面逢雨就漏的窘境！

无论是我国北方的强降雪，还是南方的强降雨，“OHC-建筑围护系统”将提供一个新思路、新办法，亦将使轻钢彩板建筑不仅美观、实用，而且实现金属屋面难以漏水的本来特性。

下面就如何实现这一目标，从设计、实施再到检验进行分别阐述。

2.金属屋面的板型确定

屋面系统实施结果的好坏，直接取决于金属屋面系统的设计；而设计的成败，又直接取决于屋面系统采用何种板型和它的连接方式。

这里我们选择的是具有360°直立咬合锁边功能的金属屋面板（图4～5）。与屋面次结构-屋面檩条的连接件，采用高抗风拔力的滑动支架，以解决温差造成的金属屋面板伸缩变形的影响。

采用这一板型，一是为了便于普及和推广；同时也是根据屋面板防水性能的要求而确定的。国内类似的板型很多，这一选择具有推广意义。其特点是外形美观、排水截面大（成品的波高70mm），360°直立咬合锁边；同时咬合边内嵌不固化的密封胶泥，使各板型间具有更好的防水特点（图6）。

而高抗风拔力的滑动支架，在滑块的上端必须设置有不固化的密封胶泥（图7）。

图4 OHC-470压型板尺寸

图5 OHC-470压型板示意

图6 金属屋面板内嵌胶泥示意

图7 滑动支架内嵌胶泥

“OHC-建筑围护系统”的金属屋面系统，为了实现金属屋面的防水效果，特别是在檐口天沟、山墙、采光带、洞口等节点部位，进行了如下重新设计改进。

3.檐口天沟节点的设计

天沟节点的设计目标是：

3.1 要保证屋面板在檐口处连接牢固，但连接钉孔处不得漏水；

3.2 保证屋面板锁边波峰与天沟间的防水容易施工、质量容易保证，不能因板型刚度问题影响板间距而造成屋面漏水。

3.3 保证女儿墙下泛水板与天沟、女儿墙内板之间的防水的可靠性。

为此，在天沟与屋面板的连接处，采用了“C”型檐口挡水板及工程塑料堵头；并使之实现标准化。在挡水板上表面均布有安装塑料堵头的定位孔，同时在侧面还均布有与天沟侧壁连接的连接钉孔。同时，将挡水板与天沟侧壁间、挡水板与塑料堵头间、挡水板和塑料堵头与屋面板间均铺设连续的胶泥。

这样，屋面板与天沟的连接，通过C型檐口挡水板转换连接得以解决（图10）。同时，解决了实际工程中天沟安装沿长度方向不平，造成屋面板与天沟连接困难的问题。

在天沟左侧，女儿墙内板与泛水板间设置橡胶堵头；泛水板与天沟侧壁间同样设置有通长的、连续的胶泥（图8）。

图8 女儿墙下天沟设计图

值得注意的是，上述的橡胶堵头，是与女儿墙内板相匹配的。在橡胶堵头与泛水板间和橡胶堵头与女儿墙内板间均应铺设通长、连续的胶泥；同时，泛水板之间搭接，女儿墙内板搭接处同样铺设通长、连续的胶泥（图8～9）；这种设计，可以解决北方女儿墙下天沟积雪，融化漏水的问题。

图9 天沟与女儿墙内板节点大样

图10 天沟挡水板节点大样

图11 天沟檐口堵头大样

图12 檐口天沟的透视效果

这里，需要强调的是在檐口处的塑料堵头周围胶泥的铺设问题。根据塑料堵头与屋面板锁边后波峰形状的匹配程度，其胶泥应铺设二遍，以使屋面板在金属压板固定后胶泥均匀连续挤出，达到防水效果。尤其注意的是，屋面板与屋面板间在此处的咬合边内胶泥更不能遗漏（图11～12）。图13是塑料堵头四周胶泥的挤出情况。

图13 檐口堵头胶泥

4.女儿墙山墙的节点设计

在此处的设计目标是：

4.1 要保证山墙下泛水板与屋面板连接牢固，而且必须与屋面板同时滑动；

4.2 保证此处是刚性防水，不能因泛水件尺寸限制，因搭接漏水而造成屋面漏水；

4.3 保证天沟端板、女儿墙内板、山墙下泛水板、隐藏滑动屋面天沟四者连接牢固，防水性好。

这里，山墙下泛水板下面设有沿屋面通常的隐藏滑动屋面天沟，该天沟一端与固定于山墙封边角钢上的滑动支架连接，另一端与屋面板连接。该天沟左端高度可以根据檐口天沟屋面溢水深度而增加檐口增高件（图15）。而在屋面山墙中部或上部只取50～80mm高即可（图14）。图16是该节点的三维示意图。这里，需要强调的是，隐藏滑动屋面天沟底部、侧面以及檐口增高件和山墙下泛水板在天沟端部，与天沟端板的防水均需有可靠的连接。

图15 女儿墙山墙檐口节点图

女儿墙内板的下端必须于山墙封边角钢的上端直立面上；绝不可与山墙下泛水板相连接。否则会影响山墙下泛水板的滑动。女儿墙内板与山墙下泛水板间，同样设有橡胶堵头，该堵头是与女儿墙内板相匹配的。在橡胶堵头与泛水板间和橡胶堵头与女儿墙内板间均应铺设通长、连续的胶泥；同时，泛水板之间搭接，女儿墙内板搭接处同样铺设通长、连续的胶泥（图14～16）；这种设计，可以解决北方山墙下天沟积雪，融化漏水的问题。

图16 女儿墙山墙中部节点视图

5.金属屋面采光带的节点设计

在此处的设计目标是：

5.1 要保证采光带与金属屋面板连接牢固且是刚性防水；必须与屋面板同时滑动。

5.2 采光带下端与金属屋面板的连接，其防水性能必须得到可靠保证；不能因采光带尺寸限制，因搭接漏水而造成屋面漏水；其搭接的防水性能必须有可靠保证。

图17 双波采光带左端节点

图18 双波采光带下端中部节点

图19 双波采光带下端中部剖面

5.3 采光带上端与金属屋面板的连接，必须牢固；其防水性能有可靠保证。

采光带，一般有双波和单波两种采光带，两侧均设有与金属屋面板两侧一致的彩板铁边；铁边与采光带间铺设通长密封胶泥，然后用自锁铆钉间隔连接（图20）。铆钉间距不可过大，宜为100～150mm。该密封胶泥在采光带搭接范围必须伸出彩板铁边2mm以上（图17～22）。

图20 双波采光带大样图

图21 双波采光带中部节点视图

图22 双波采光带上部节点视图

6.金属屋面洞口的节点设计

在此处的设计目标是：

6.1 要保证洞口基座与金属屋面板连接牢固且是刚性防水，必须与屋面板同时滑动；

6.2 洞口基座与风机的连接，将按有动力风机和无动力风机分别考虑，无动力风机可与洞口基座直接连接在一起；

6.3 有动力风机与洞口基座的连接，必须分开考虑；在洞口基座内设置风机支架，动静分离。

洞口基座在工厂预制，为整体式；与屋面板的连接采用下设胶泥的内连接方式。安装完成后，再在四周涂耐候密封胶，起双重防水保险作用（图23～25）。

图23 屋面洞口侧部节点

图24 屋面洞口下部节点

图25 屋面洞口上部节点

7.金属屋面工程蓄水检验

在此处检验的目标是：屋面天沟、山墙、采光带、洞口等均不得漏水！

根据上述节点的设计与改进，进行工程例实施。将雨水口临时封堵，对整体屋面各个部位进行淋水，直至天沟内蓄满水，天沟溢水到屋面一定部位。要求是水淹没采光带和风机洞口的上端。蓄水72小时（图25）。

图26 屋面蓄水检验

8.结论

通过试验检验，上述设计是正确的。充分证明“OHC-建筑围护系统”能够满足工程实际需要。在实际工程中需要注意一下几个方面：

8.1 在工程方案阶段，结构设计之时，就应考虑檐口天沟溢水，北方雪水堆积问题。根据荷载的不同，考虑主、次结构的设计；

8.2 综合考虑成本问题；

8.3 在北方地区，宜采用综合治理的方案；既要在天沟内设置融雪装置，又要将金属屋面系统按照天沟溢水、屋面防积雪水来考虑。确保金属屋面防水安全、可靠；

8.4 严把产品订货关，尤其是采光带订货，对其密封胶泥，铆钉连接，均应有设计要求，严格执行。