浅谈屋面工程的选择及设计

张永飞

（大连东方华辰建筑设计有限公司，辽宁 大连 116000）

建筑屋面作为建筑工程关键部位被称为“第五立面”。在建筑设计、施工及使用整个生命周期都是不可忽视的。随着人类从树居逐步过渡到陆地居住渐渐摆脱自然环境的束缚解决遮风、挡雨、防晒、保温是必然需要解决的问题。由此建筑屋面也伴随着人类的发展逐渐变化形成四个基本属性：综合性、社会性、实践性、艺术性。

一、建筑屋面的主要形式

房屋建筑伴随着历史的发展及区域环境的不同形成了多式多样的造型，尤为最突出的就是屋面形式。不同的历史条件、不同的区域环境、不同的文化、不同的阶层形成了不同的屋面形式。从整体系统可分为：坡屋面；平屋面；其它形式（空间曲面等屋面）。

（一）坡屋面

坡度在10%以上的屋顶叫坡屋顶。坡屋顶的坡度一般由结构或屋架找出，坡屋顶常见的坡度为50%左右。坡屋面因具有挡雨、防晒的先天优势在房屋建筑中可以说有屋面的那一天就有坡屋面。早在石器时代古人的屋面就已采用尖顶坡屋面如6000－6700多年前新石器时代仰韶文化半坡遗址、6100-4600年大汶口文化遗址都有出现。纵观整个外国建筑史从古代希腊建筑，如以弗所的阿丹密斯庙，到欧洲中世纪建筑，如美因兹主教堂，欧洲资本主义萌发时期的诺曼底封丹-亨利府邸、阿赛-勒-李杜府邸。再到近现代建筑师韦布在肯特建筑的“红屋”，都大量的使用坡屋面。在中国坡屋面的使用更是举不胜举，中式古建筑特有的抬梁式、穿斗式、干阑式等均是伴随坡屋面而生的结构形式，从北京四合院、云南白族的住宅、壮族干阑式住宅、山西河南河北砖墙承重式住宅到福建的客家土楼等都采用坡屋面。再有就是我国宫殿、坛庙、陵墓大量的使用坡屋面，具有代表性的如北京故宫、曲阜孔庙等。根据屋面细部的变化衍生出不同形式如：单坡顶、硬山屋顶、悬山屋顶、庑殿屋顶、歇山屋顶、券棚屋顶、三角攒尖、四角攒尖等。

（二）平屋面

屋顶坡度在2%～10%的屋顶，称为平屋顶。最常用的坡度为2%或3%。因平屋面受排水坡度的限制故本身利用面层的防水性能进行防水，如在仰韶文化时期（7000~5000年）已采用窑洞，利用洞顶一定厚度的土层进行防水，至今河南、陕西、山西甘肃仍在使用。随着近现代防水材料的使用平屋面得到了大范围使用平屋顶造价低、施工方便、构造简单、外观简洁适用于各种形状和大小的建筑平面。由于它的坡度小可以在上面做屋顶花园、露天舞厅或进行体育活动、晾晒衣服等又分上人屋面、不上人屋面。

（三）其它形式的屋顶

除坡屋面、平屋面之外还有空间曲面屋面。空间曲面屋面在中外建筑中使用很普遍中国传统的坡屋顶建筑弯曲向外向上探伸的屋面和翘起的屋角使整个屋檐由于两头高于中间而形成一条中国建筑特有的曲线使本来十分庞大、高耸的屋顶不再沉重和笨拙显得格外生动活泼，为中国古代建筑在美观上添了不少神韵，如盔顶、穹窿顶等。在西方古罗马时期就诞生了类似球面的屋顶比如罗马万神庙一个半球状的曲面反扣在正方体上就产生出了神奇、梦幻般的空间感受。欧洲中世纪建筑采用了穹顶、帆拱屋面形式如君士坦丁的阿比斯多尔教堂。西班牙现代主义建筑设计师高迪在没有现代结构计算工具的条件下奇迹般的完成了许多的曲面建筑作品甚至在他的作品中没有一根直线。

二、建筑屋面的选择

随着现在建筑材料高速发展社会的不断进步建筑屋面的形式日新月异。受区域环境影响也变得不是绝对因素坡屋面、空间曲面屋面主要以疏水为主要排水形式也逐渐转变为材料防水形式原有的疏水构造也变为造型的一部分。现在屋面形式主要由建筑功能、经济指标、艺术效果及技术水平所决定。

首先，从建筑屋面功能分析住宅建筑屋面的功能主要作为外维护功能即满足保温、防水、遮阳等但随着商品化住宅的大量进入市场对住宅立面、屋面开发单位在满足基本功能的基础上也做了艺术性设计，但这样的功能外的造型增加是为了更好的提升住宅房屋市场竞争力综合分析还是要衡量经济指标。但对于商业建筑的屋面，主要还是从建筑功能为基础大力打造艺术感强的造型整体提升第五立面的效果。在整体氛围提升上屋面占得比例是非常大的，但这种提升比例会随着建筑的性质、层数、规模出现变化，低层商业因屋面位置恰好位于人视角度观看最佳的位置故此类建筑的屋面发力较大、造型复杂、造价占比是比较大的。随着建筑高度增加屋面逐步远离人视高度屋面造型也渐渐的弱化更接近功能需求。对于工业建筑来说屋面完全是以功能为主基本不加修饰，更多的是考虑工业区对屋面的影响、防火的要求。

其次，从环境对建筑屋面影响来看地域也是选择屋面形式的因素。

三、建筑屋面的设计

经过建筑功能、艺术效果的分析首要就是分析建筑材料的技术水平、施工工艺的可实施性在能完全实现设计要求的前提下进行成本分析择优选择。屋面形式确定后应进行详尽的屋面设计。

对于相同屋面形式因采取不同的保温、防水形式和不同材料会出现较大差别，下面仅针对坡屋面局部屋面进行两种不同方案的比较一种是波形沥青防水板防水一种是SBS改性沥青防水，从两种防水方式分析：波形沥青防水板构造做法较SBS改性沥青防水卷材防水方式少一层混凝土找平层，且施工不受基层湿度限制、不受天气影响，基层内潮气可自由排查，成本优于前者。故选择合适的屋面材料、正确施工工艺能大大提高屋面的性能及降低成本。

四、结语

综上分析，建筑屋面的设计应根据建筑功能、经济指标、艺术效果、技术水平多方面分析才能设计出满足建筑整体要求具有艺术性的完美形式。