大型公共建筑金属屋面构造防水的思考

杨祖南

摘 要：金属屋面是一种重要的屋盖形式，主要以锁边金属板为主要材料，本文以大型公共建筑金属屋面防水问题进行剖析，提出通过细部结构的优化达到更好的防水效果。希望可以为解决金属屋面的防水问题提供有益借鉴。

关键词：金属屋面；构造防水；优化措施

前言：随着社会经济的发展与进步，体现绿色与人文的建筑日渐成为建筑领域发展的必然要求，建筑艺术形态日趋多样化以体现地标特征，以其独特的魅力展示城市形象，诸如会展中心、体育场馆以及大型交通运输公共建筑，等等。大型金属屋面被广泛应用到公共建筑之中，很好地提升建筑艺术构型效果。但大型金属屋面的防水问题一直是一个没有得到有效破解难题，也正是因为此，作者通过参与几个工程的建设实践体会，引发深入思考这一问题，认为大型公共建筑金属屋面的细部防水构造进行优化，显得极为重要，也是提升大型公共建筑综合性能的重要路径。期望细部防水构造的优化与推广，能够促进大型金属屋面防水技术的革新与进步，为社会经济的发展与进步发挥积极作用。

一、金属屋面的防水性能

金属屋面日渐成为构建大跨度公共建筑的屋面形式，有利于营造大气磅礴的建筑气势，有利于绿色环保建材的推广应用（如图1）。常见的金属板材均适用于金属屋面，如锌板、镀铝锌板、铝合金板、铝镁合金板，等等。金属屋面体系在应用过程中尤其需要注重的是其防水性能的优化。

1.屋面防水

在建筑围护系统中，屋面防水主要指的是防系统外部水和系统冷凝水，其中雨水、积雪融化水等都属于系统外部水范畴；在围护系统中存在的水机或水珠，则属于系统冷凝水范畴。对于金属屋面来说，其首先需要便是屋面渗漏情况的发生，其渗漏主要是因为外部水所引起，在进行排水系统建设过程中此可谓是需要注重的重要方面。其次，在进行屋面防水过程中同样需要注意外部水流进入内部循环，从而造成系统内部水分增加。同时，因为各个设备、系统的运行也同样容易造成冷凝水的产生，其同样是屋面防水过程中所需要注意的重要关键所在。

2.目前大型金属屋面系统防水性能分析

（1）由于构造原因所引起的防水问题

当屋面坡度太过平缓时，特别是上翘檐口或对接方式尖顶式屋脊缝隙，常用挡板封堵的构造，受制于现场拼装工艺，水密性难以满足理论要求，同时，容易受其他工序施工过程扰动，很容易出现毛细水爬升从接缝的缝隙中流入室内，存在防水盲区。

（2）由于屋面造型造成板与板之间异形接缝构造所引起的防水问题

由于屋面造型造成板与板之间异形接缝普遍存在。接缝线型因板型变化无常及板厚的限制，常规采用焊接方式接缝，焊接质量难以得到保证，同时，受到温度应力的影响，容易导致拉裂情况的发生，产生渗漏隐患。

（3）由于材料变化连接构造所引起的防水问题

大型屋面不可避免设置天窗等建（构）筑物，存在不同材质的连接构造，金属材料胀缩性是必须要考虑的重要要素，否则连接部位就极容易出现变形，导致渗漏状况发生；当前常用不同材质的焊接连接，辅助密封材料的构造形式，当板材基板、镀层等厚度不合格时，就会降低耐腐蚀性能，密封材料也会温度反复变化的影响耐久性，容易引发渗漏状况。

（4）三角形天窗由于开启变形所引起的防水问题

三角形天窗难免经常反复启闭，容易受电动或气动开启时，瞬间受力冲击及自重作用产生变形，进而影响正常闭合时水密性，即水密性的耐久性达不到设计要求。

（5）附加柔性防水层达不到设计预期的防水作用

附加柔性防水层由于屋面系统大量支座穿透柔性防水层，同时，在硬度不足的保温层上敷设，质量也难以保证，达不到预期防水效果作用。

二、大型公共建筑金属屋面构造防水优化措施

鉴于以上问题的剖析，本文以为，防水问题应遵循以“疏”为主，尽量避免或少用“堵”的方式解决防“水”问题，因此，应以问题为导向，对症下药，在优化相关细部构造防水上采取有效措施。基于此思考，上述前三个问题，建议采用“附属天沟+构造”的优化方案，既避免了不同方向板长不同的变形对接缝质量的影响，又通过物理分割释放了不同方向板长不同的应力对锁边产生的次生水密性的隐性损伤，有效的解决了防水潜在的隐患问题，施工技术难度降低，防水效果更加明显。日前已在西部多个大型公共建筑金属屋面应用中得到验证。同时，通过天沟可以将大型金属屋面自然划分为若干单元，有利于组织各单元同步施工，突破了传统依序连续敷板作业的局限，有利于缩短施工作业持续时间，科学地缩短工期，促进工程项目尽快投产发挥社会经济效益。

如果天窗具有开启功能需求时，建议尽可能避免三角形天窗，多采用垂直与屋面结构形式（如图2），其开窗结构与建筑幕墙形式相同，电动或气动开启时，有利于抵抗瞬间受力冲击及自重叠加作用产生变形。 本文以为建筑艺术的追求，首先应以满足功能要求为前提，同时兼顾建筑造型的需要。有时转变思路也能创造出别具一格的建筑效果。

柔性防水层，同城适用于刚性屋面。但作为大型金属屋面的附加柔性防水层而言，由于金屬屋面系统大量支座穿透柔性防水层、屋面竖向曲面起伏变化也不利于积水排放组织以及尤其在低容重保温层材料层上敷设质量也难以保证等影响，预期防水效果与实际作用效果差别可以说出乎想象；如果要保证附加柔性防水层防水效果，应采用高密度高容的保温材料，必然增加屋面结构荷载，甚至与主体结构的要求不相符，影响主体结构安全。因此，本文建议金属屋面尽可能慎重选用附加柔性防水层，从深入研究优化细部防水构造设计上下功夫，改善大型金属屋面防水性能。既有利于建筑结构安全，又尽可能减少不必要的工程投资。

结语：

大型公共建筑在人们的生活工作中发挥着极为重要的作用和影响，大型金属屋面防水技术的进步，可以更好地提升其综合性能，可以促使其应用范畴更加广阔。相关机构技术人员还需要就金属屋面的应用情况以及优化防水方案进行深入剖析，进一步研发与完善具有推广应用的具体做法，促进相关行业技术水平进一步发展为历史人文与现代文明融合的建筑艺术更加绚丽添彩，为社会经济发展贡献更大作用。

参考文献：

[1]高树鹏. 复杂空间金属屋面复合系统应用技术[J]. 建筑科学，2014，（03）：107-112.

[2]杨志勇，高大奎. 金属屋面连接构造分析比较研究[J]. 中国建筑防水，2014，（03）：7-10+14.endprint