既有居住建筑屋面平改坡设计方案初探

张楠怡 陈光

【摘 要】近年来，随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，美化城市景观、提高生活质量逐渐成为关注重点。既有居住建筑平屋面改坡屋面，不仅可以加强房屋保温隔热性能、增长其使用寿命，还可以美化房屋立面、提高城市美观性。然而，屋面平改坡因既有条件的限制，也存在许多问题。本文根据现场调研情况、搜集相关资料，对常见问题进行分析，初步探索改造设计方案。

【关键词】既有建筑；屋面改造；设计

从荷载角度，既有居住建筑多为砖混结构，承重有限，而且因其设计年代久远，图纸基本全部缺失，因此，改造设计时需现场测量每栋住宅的屋面轮廓尺寸，并根据其现有情况进行屋面荷载分析，计算坡屋顶改造需增加的荷载，保证其改造后的安全性。

从美观角度，现存既有居住建筑多为5～8层多层住宅，因此，为使改造后的屋面具有更加直观的美化效果，增加其可视范围，屋面坡度不宜小于30°。

方案一：全封闭坡屋顶改造

全封闭坡屋顶改造：钢桁架与彩钢板结合成轻钢屋面，将住宅原屋面全部封闭起来，形成闷顶的改造方式。设计时需兼顾坡屋面检修的安全性等问题，因此屋面坡度不宜大于45°。

这种方式可采用两根方钢焊接成“人”字， 中间再焊接一根方钢作为横撑组成一品钢桁架（横撑的具体位置需计算得出）。这种钢桁架最大的优点是用料少，不仅能减轻屋面荷载，而且可以降低改造成本。钢架两端焊接方钢柱，钢柱直接落于住宅外部墙体梁相交位置处，通过钻眼植筋浇筑混凝土柱墩将上部钢柱与下部墙体连接成一体。

全封闭坡屋顶可以有效地解决屋面保温的问题，但同时也带来许多问题需逐一解决。

1.屋面排水问题

原有住宅为平屋面：女儿墙屋面采用落水管有组织排水，挑檐屋面为自由无组织排水。改为坡屋顶后，原有屋面被覆盖，雨雪直接落于坡屋面彩钢板上，因重力作用向下滑落，如檐口部位不作处理，从5～8层高度的住宅屋顶自由滑落的雨雪可能会给下方行人带来危险，因此，彩钢板屋顶外宜连接彩板檐沟，设置落水管，而且在其检修更换等细节上需仔细考虑。

2.通气、排烟问题

原有住宅卫生间和厨房的通气、排烟道直通屋面，而全封闭坡屋顶改造相当于给原有屋面加置了一个闷顶，卫生间和厨房排出的气体及烟尘无法排出，因此，在改造设计时需将原有通气、排烟道直接从坡屋面引出来，可采用土建堆砌或钢板围合等方式，注意与屋面彩钢板的结合部位的处理，避免雨水渗漏，并且在通气、排烟道上部做好风雨帽。

3.太阳能热水器安装问题

原有住宅有些屋面上安装有太阳能热水器，但因其本身自重和水重可达到几百公斤，增加了钢结构的荷载，而且钢屋架的承载量无法承受热水器的重量，因此既有居住建筑的全封闭式屋顶改造不具备安装太阳能热水器的条件。不仅如此，太阳能热水器可能遭遇雷击、与改造后建筑屋顶不协调等也是其不能安装在改造后住宅屋面上的原因。

4.避雷问题

原有住宅的屋面山墙、烟道、通气口等均未设置避雷针，而改造后的屋面被钢架钢板覆盖，因此，屋面的防雷设计必不可少。坡屋面搭接固定后，屋面起脊、屋角线处均应设置避雷带。并将所有突出屋面的金属构件，如钢板围合伸出屋面的通风排烟道、金属屋面、钢屋架等与避雷带可靠焊接。

5.检修问题

既有居住建筑坡屋顶改造，因考虑屋顶的可见范围，并受住宅高度的影响，其屋顶坡度不宜小于30°。大坡度的屋顶势必会给钢屋面检修带来不便，因此，全封闭坡屋顶屋面坡度亦不宜大于45°。并且在设计时应考虑将屋面锚固件等易损坏节点向内设置，便于在闷顶下方进行维修。此外，屋面应设置检修口，并考虑在屋面外彩钢板适当位置设置踩踏板，方便维修人员在屋面走动。

方案二： 半开敞式坡屋顶改造

半开敞式坡屋顶：利用钢架与彩钢板在住宅屋面四周沿外墙围出坡屋面形式，但不封至顶部的改造方式。其坡屋面不需上人，因此設计时可不考虑屋面最大坡度。

这种形式的改造优点是屋面原有通气、排烟道不需改造，可安装太阳能热水器，并能利用其原有的排水方式，屋面施工和检修方便，但同时也存在一些问题需要探讨。

1.保温问题

半开敞式坡屋顶的钢屋面不封闭，住宅原有屋面依然与外部空气接触，因此无法达到保温的目的。如需提高住宅保温性能，达到保温效果，可考虑在不拆除住宅屋面原有保温、防水的基础上，再加铺一层保温防水，其荷载需计算在增加荷载中。

2.风荷载问题

半开敞式坡屋顶是在原有住宅屋面四周加设一圈不封闭的彩钢板，类似倾斜的“广告牌”，因为需考虑坡屋顶的可见范围，所以对屋面彩钢板的高度有一定要求。而彩钢板在重力荷载及风荷载的作用下，容易产生的变形和振动，严重者或出现彩钢板脱离结构钢架坠落、钢架结构整体与屋面主体分离坠落等现象，给行人带来危险。由此可见，改造设计时需重点考虑屋面与钢架、钢架与彩钢板等各连接节点的安全牢固性以确保屋面的整体稳定性。与此同时，风荷载给住宅屋面及外墙带来的外力影响也应在改造设计时的荷载计算中予以考虑。

3.避雷问题

屋面改造后，由钢架及彩钢板组合而成的轻钢屋面覆盖住宅顶部外围一圈，因此应在轻钢屋面顶部一周及屋角线处设置避雷带。详细的避雷设置应根据不同住宅楼的具体情况进行分析设计。

综上所述，既有居住建筑的屋面平改坡设计应注意以下几方面：屋面坡度需从多方面考虑，既要保证其安全性又要达到美化立面的效果；增强屋面的保温隔热，实现节能目的；根据现场勘查结果计算屋面荷载承受力，设计减小钢屋面荷载，并综合考虑风荷载及雨雪荷载等外来因素，确保改造后轻钢屋面的安全稳定性；屋面排水宜采用有组织排水，防止自由下落的雨水因重力影响砸伤行人；通气、排烟道要伸出屋面并做好防雨帽，以便废气、烟尘的排出；安设避雷装置，避免改造坡屋面受雷电击扰等。此外，施工时及改造后屋面原有太阳能热水器及其他杂物的安置，需住宅管理单位与居民协调商议，并在后期加强巡检、做好养护工作，从而减少不必要的纠纷问题。