論文導(dǎo)讀::本文從設(shè)計、施工、材料等角度,對鋼結(jié)構(gòu)屋面系統(tǒng)的屋脊、屋面板、檐口、雨水斗、天溝等多個部位漏水原因進行了具體的分析,提出了屋面雨水滲漏的解決對策和防治措施。此外,作者強調(diào)要綜合考慮,結(jié)合北方地區(qū)特殊的氣候環(huán)境進行設(shè)計和施工。
1 引言
近年來,鋼結(jié)構(gòu)廠房應(yīng)用越來越廣泛,面積也越來也大,然而鋼結(jié)構(gòu)屋面漏水的現(xiàn)象也屢見不鮮,影響了人們正常的工作生產(chǎn),造成了一定的經(jīng)濟損失。
1.1 鋼結(jié)構(gòu)屋面型式及連接方式
輕型鋼結(jié)構(gòu)屋頂根據(jù)所用材料大致有彩色壓型鋼板、彩色鋼板夾芯板、多彩油氈瓦、 各種輕質(zhì)屋面板、GRC板、金屬拱形波紋屋面、復(fù)合壓型鋼板等多種類型[1],輕型鋼結(jié)構(gòu)屋面主要選用彩色壓型板或夾芯板。
鋼結(jié)構(gòu)體系建筑屋面板在屋面上有長向連接和側(cè)向連接兩種長向連接主要是搭接, 即上坡板壓下坡板,搭接處設(shè)置專用防水密封膠加固定專用壓條,而側(cè)向連接的方式目前主要有以下三種:1搭接連接;2暗扣式連接;3咬合暗扣式連接[2]。各種連接方式應(yīng)結(jié)合所用材料進行合理的選擇。
1.2 鋼結(jié)構(gòu)屋面排水方式
鋼結(jié)構(gòu)屋面排水方式按照有無排水裝置(檐溝、天溝、雨水斗、雨水管等)分為無組織排水和有組織排水兩種。無組織排水就是不設(shè)排水裝置,屋面雨水從屋面檐口直接排下,自由散落到地面。有組織排水是將屋面雨水組織到檐溝或天溝、雨水斗、雨水管及地下管溝排除。根據(jù)排水的組織和位置的不同,將屋面有組織排水分為檐溝或天溝外排水、天溝內(nèi)排水和懸吊管外排水3種做法[3]。各種雨水排水系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)建筑物及屋面、天溝的結(jié)構(gòu)形式、氣候條件及生產(chǎn)工藝要求等經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。
在實際生活生產(chǎn)過程中,除了鋼結(jié)構(gòu)的連接方式和屋面的排水方式選擇不當(dāng)會引起冒水、泛水外,還有很多其它原因(比如雨水斗的設(shè)計、天溝的設(shè)計、節(jié)點部位的處理等等)也會引起屋面雨水滲漏。
2 屋面各部位雨水滲漏原因及解決對策
2.1 檐口部位
檐口部位漏水是屋面滲漏問題的主要根源,多出現(xiàn)在無組織排水屋面。該部位漏水的主要原因是:屋面外板安裝未加泡沫堵頭,屋面外板未下扳;墻面外板長度不足雨水滲漏原因,且檐口部位未加防水收邊。雨水長期對墻面的沖蝕,在北方地區(qū)有著較強的負面影響,尤其是入冬前的降水,墻面浸潤以后,因冰雪凍融造成墻皮開裂、鼓包、變形。解決辦法是:屋面外板安裝時應(yīng)同時放置泡沫堵頭,且將屋面外板下扳30°;檐口處應(yīng)按設(shè)計要求增設(shè)收邊。
2.2 屋脊部位
該部位漏水的主要原因是:屋脊處波峰太高,屋脊蓋板無法保證防水;縱向搭接不放膠泥或硅膠,形成縫隙而漏水;屋脊蓋板縱向搭接用鉚釘連接,熱脹冷縮強度不夠而拉斷鉚釘,形成漏水;屋脊蓋板與屋面板之間不敷設(shè)堵頭,或堵頭放置不規(guī)范而脫落形成漏水。解決辦法是:屋脊蓋板做寬些,另外坡度找大點;搭接處敷設(shè)膠泥或硅膠;更換縫合釘;堵頭應(yīng)與板型板匹配,堵頭敷設(shè)時應(yīng)上下放膠泥或硅膠。
2.3 屋面板部位
屋面板漏水的產(chǎn)生,一是板型選擇不當(dāng)。對于暗扣式和咬合式的板型,只要現(xiàn)場安裝得當(dāng),一般不會有太大的問題,但是如采用直接用自攻螺釘連接的板型,即使現(xiàn)場處理得很好,防水膠做得很到位,也會出現(xiàn)漏水論文的格式。這是因為在北方地區(qū),常常由于降雪造成屋面冰雪凍融,面板熱脹冷縮的性能使得屋面板之間的縫隙增大,從而造成漏水;此外,在強降雪天氣時,雪水一邊融化一邊凍結(jié),融化的雪水不及時排走,逐漸滲入防水材料并發(fā)生凍結(jié),長時間后造成防水材料失效,屋面滲漏。二是自攻螺絲松動,密封墊、密封膠不嚴造成,應(yīng)是施工方應(yīng)承擔(dān)的質(zhì)量問題。解決辦法:應(yīng)加強交底、嚴格檢查、事后維修。避免施工中對屋面板的涂層、結(jié)構(gòu)層的劃傷,避免屋面避雷網(wǎng)施工中,焊機施焊時,嚴防對屋面板的燒傷;彩鋼板之間未加密封條;充分考慮結(jié)構(gòu)變形、溫差變形、干縮變形、振動等影響,以滿足基層變形的需要。
2.4 雨水斗部位
雨水斗是雨水系統(tǒng)的唯一進水口。所以雨水斗設(shè)計的好壞直接影響屋面排水是否通暢。然而由于不夠重視雨水滲漏原因,常常出現(xiàn)由于雨水斗設(shè)計安裝不合理造成屋面雍水漏水的情況。
2.4.1 雨水斗作法不統(tǒng)一
如下圖1所示,給排水專業(yè)與建筑專業(yè)的雨水斗圖集[4,5]存在差異。給排水設(shè)計師按照規(guī)范結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髼l件設(shè)計出雨水斗大小和天溝尺寸,而施工人員按照建筑專業(yè)圖集進行安裝,尺寸常常小于給排水設(shè)計尺寸,此外,由于很多施工單位缺少給排水專業(yè)人員,誤把鑄鐵網(wǎng)罩當(dāng)成雨水斗。鑄鐵網(wǎng)罩無雨水斗的工作原理,且其進水面積很小(底部孔徑僅為42mm);造成雨水不能及時排出造成滲漏。解決辦法:首先設(shè)計圖紙應(yīng)將雨水斗表達清楚,并在項目交底時向施工單位提出設(shè)置雨水斗的要求;其次施工人員要結(jié)合給排水和建筑專業(yè)的圖集進行雨水斗和天溝的安裝。
2.4.2 雨水斗數(shù)量不足
由于鋼結(jié)構(gòu)廠房天溝是鋼板壓制而成,天溝板凹凸不平,坡度難以加工,容易積水,水流只能靠雨水斗吸水產(chǎn)生的水力坡度,使天溝排水緩慢,造成天溝吃水迅速升高。雖然規(guī)范提到天溝坡度應(yīng)保證3‰,實踐中受加工工藝限制,鋼結(jié)構(gòu)天溝很難做到坡度。目前情況下較簡單實用的辦法就是將雨水斗布置密一些,以免雨水沿天溝流動距離遠,時間長,造成壅水。解決辦法:在設(shè)計過程中增加雨水斗數(shù)量,結(jié)合建筑布局,每個柱距布置一個斗比較理想。此外,條件允許的情況下,雨水斗應(yīng)設(shè)在冬季易受室內(nèi)溫度影響的屋頂范圍內(nèi),以減少冰凍。
2.4.3 雨水斗種類選擇不當(dāng)
雨水斗分為87型、79型、65型,虹吸式雨水斗,堰流式雨水斗三大類。一般用87型(79型、65型進化版)和虹吸式雨水斗。采用87型雨水斗的重力流排水系統(tǒng)是傳統(tǒng)的屋面排水方式。具有施工簡易,運行安全可靠的特點。近年來,隨著技術(shù)的發(fā)展,虹吸式雨水斗的應(yīng)用日益增多。它的優(yōu)勢是管道系統(tǒng)相對較少,節(jié)省管材和建筑空間。然而其缺點是設(shè)計施工比較復(fù)雜,雨水斗及尾管施工時容易造成堵塞。同時在管材選用上也相對要求高一些。作為一種先進的雨水排水系統(tǒng),虹吸雨水斗通常采用鋁合金或不銹鋼材質(zhì),比傳統(tǒng)鑄鐵或塑料雨水斗的高出10~20倍。此外雨水滲漏原因,從完整降雨歷時間來看,虹吸式雨水斗的工作效率不高。虹吸雨水排放系統(tǒng)并不是在整個降雨過程都會產(chǎn)生虹吸壓力流的,在暴雨初期和末期,虹吸雨水排水系統(tǒng)與傳統(tǒng)雨水排放系統(tǒng)的工作方式是一樣的,都是重力流,僅當(dāng)斗前水深穩(wěn)定在設(shè)計深度后方可產(chǎn)生高效、穩(wěn)定的虹吸壓力流;在降雨強度不是很大時,整個虹吸雨水排水系統(tǒng)都是以傳統(tǒng)重力流方式排水,相對于其高造價來說不是很經(jīng)濟。
此外,由于虹吸式雨水排水系統(tǒng)是多斗連接在一根懸吊管上,對于吊車噸位較大的廠房,在吊車工作過程中,由于系統(tǒng)振動、自身重力等等,常常造成懸吊管縱向和橫向的較大位移,導(dǎo)致雨水排水管道接口損壞,不易及時發(fā)現(xiàn)和維修,繼而造成雨水滲漏。
設(shè)計人員在方案設(shè)計時,不可盲目看重虹吸式雨水斗的種種優(yōu)點,應(yīng)該結(jié)合具體建筑類型、建筑物的用途以及地理位置,氣候狀況等等慎重考慮,合理選擇。
2.5天溝部位
天溝排水分為外天溝系統(tǒng)和內(nèi)天溝系統(tǒng)。屋面漏水基本都發(fā)生在內(nèi)天溝系統(tǒng),發(fā)生在天溝與屋面板搭接處的居多,俗稱屋面反水,在雨水立管與天溝的結(jié)合處也有發(fā)生,相對較少些。由于外天溝的自身特性,就不存在這個問題。內(nèi)天溝漏水的主要原因由以下幾個方面。
2.5.1 天溝深度不足
天溝因其處在梁、柱連接的關(guān)鍵部位,其深度受檁條高度的制約。柱距6m~9m時,一般在160mm~250 mm之間。檁條底距離梁頂一般10mm,如想天溝加深,就要加大檁條高度,使之與梁頂距離適當(dāng)加大。天溝深度多少合適,規(guī)范沒有明確說明論文的格式。由于天溝深度構(gòu)成有兩個要素:導(dǎo)流罩高度以及壓板高度。以87型DN150mm口徑雨水斗為例,雨水斗導(dǎo)流罩高度為95mm,壓板高度為50mm,增加溢流口高度70mm,按照這種取值雨水滲漏原因,天溝深度應(yīng)為250mm。同理推算,87型 DN100mm口徑的雨水斗,天溝深度以220mm為宜。然而受結(jié)構(gòu)形式限制,有些天溝深度不能滿足250 mm。解決辦法:增加溢流口寬度,減小溢流堰上水頭高度。不管天溝怎么淺,在超過雨水斗設(shè)計重現(xiàn)期時,應(yīng)保證設(shè)計溢流時堰上水頭不超過搭接縫,同時又能滿足溢流的設(shè)計重現(xiàn)期,以此確定天溝深度。
2.5.2 天溝無坡度
如上2.4.2所述,鋼板壓制的天溝坡度無法保證。有人認為鋼制天溝、檐溝可不做坡度,雨水照樣能夠排除。其實不然,屋面雨水排水的基本原則是排水通暢、迅速,若溝底無坡度,勢必排水不暢、緩慢,造成積水,特別是在暴雨時天溝與檐溝有可能充滿水,極易使溝壁與屋面板交接處產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象,所以鋼制的天溝與檐溝底也必須做坡度。
以下是幾種天溝坡度做法及其優(yōu)缺點。(1)在成品天溝上用混凝土加鋼絲網(wǎng)進行找坡。這種方法要求天溝內(nèi)的混凝土較厚,對建筑結(jié)構(gòu)要求較高;炷凛^薄處混凝土容易脫落、破損,會產(chǎn)生積水和雍水。在積水不能及時蒸發(fā)的情況下,加上積灰和破損的混凝土天溝內(nèi)會滋生苔蘚,從而嚴重影響天溝排水能力。(2)鋼板上用輕質(zhì)材料、保溫材料、素混凝土找坡。這種做法適合于有保溫要求的廠房。(3)通過調(diào)整壓型板天溝下的結(jié)構(gòu)鋼梁高度來保證坡度。這種做法要求在加高部分同時加高檁條,雖然施工麻煩,但能保證施工質(zhì)量,對于不需要保溫的廠房較適合。
此外,通常設(shè)計人員將天溝掛在兩側(cè)的檁條上,也就是荷載直接由檁條來承擔(dān),天溝的底部卻是懸掛著的,并通過建筑找坡(天溝保溫材料內(nèi)防水)來排除天溝的雨水。因為實際施工中因施工荷載、自重的影響、檁條的強度、時間的流逝,檁條中間常下垂,會造成天溝積水,造成天溝內(nèi)防水材料耐水性降低、底板銹蝕,最終出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。解決辦法:天溝的底部應(yīng)做底托,天溝采用結(jié)構(gòu)找坡(天溝板做成坡勢),才能避免積水、漏水的可能。
2.5.3 天溝長度太長
目前鋼結(jié)構(gòu)連跨門式剛架結(jié)構(gòu)建筑中 ,最常用的天溝形式為內(nèi)排水通長天溝。經(jīng)過實際設(shè)計和使用發(fā)現(xiàn) ,這種通長天溝在北方地區(qū)存在嚴重的問題。1)天溝深度(高度)受限制如圖2 所示。天溝的深度(高度) 受結(jié)構(gòu)尺寸影響,最大只能等于屋面結(jié)構(gòu)檁條的高度 ,蓄水量受限制 ,特別是在北方地區(qū)冬季很容易積雪堆滿 ,失去排水功能。2) 抗?jié)B、防漏性能差。通長天溝一般短則幾十米、長則百米以上,熱脹冷縮影響較大的北方地區(qū)很難保證不變形、不開裂、不滲漏。以上不利因素的影響下雨水滲漏原因,夏天下暴雨時,因天溝蓄水量有限,雨水溢出天溝順著檐口往建筑物里面滲漏,特別是冬季,北方地區(qū)一下雪,天溝容易堆積填滿,變形受損,在融化過程中很難起本身排水功能,這樣就經(jīng)常出現(xiàn)往建筑物內(nèi)滲漏現(xiàn)象。為了解決以上問題,可采用分段式天溝。
1-鋼架梁;2-鋼架柱;3-屋面板;4-通長天溝;
5-鋼架中柱;6-落水管;7-一個柱間(柱距);
圖2 內(nèi)排水通長天溝示意圖
2.6節(jié)點部位
2.6.1 屋面開孔部位
該部位漏水的主要原因是:開孔未按設(shè)計節(jié)點進行防水處理,鋼堵頭放置未敷設(shè)防水膠泥和硅膠;開孔四周預(yù)留范圍較小,雨水流淌不暢,容易積水;開孔四周包邊搭接未進行防水處理:開孔內(nèi)部四周未加結(jié)構(gòu)件,形成低凹積水;防水施工存在阻水現(xiàn)象,形成積水。解決辦法:按設(shè)計圖紙施工并嚴格施工工序,敷設(shè)膠泥、硅膠;開孔四周預(yù)留范圍必須滿足排水要求;墻面、屋面開孔后必須隨后進行防水處理;后增圍護開孔盡量要增設(shè)檁條或角鋼結(jié)構(gòu),減小圍護變形;防水施工安裝必須嚴密、平整,使水流順暢。
2.6.2 磚墻與輕鋼屋面連接部位
屋面板與水泥墻面結(jié)合處漏水,主要原因為應(yīng)力不同步而引起硅酮膠與粘接面開裂而漏水。解決辦法:防止溫度變形,采用兩次收邊連接處理;與磚墻體連接時,收邊應(yīng)有一定角度,并完全密封;收邊問應(yīng)預(yù)打密封膠。
2.6.3 屋面氣樓部位
該部位漏水的主要原因有:氣樓與屋面交接處收邊下未放置泡沫堵頭,且收邊縱向搭接未敷設(shè)膠泥或硅膠;屋面外板在氣樓交接處未上板;氣樓結(jié)構(gòu)支柱開孔部位未做防水處理;氣樓自身制作、安裝存在漏水隱患。解決辦法:收邊安裝前應(yīng)敷設(shè)泡沫堵頭,縱向搭接須設(shè)置膠泥或堵頭并用縫合釘固定;氣樓安裝前必須將屋面板上扳;要求氣樓施工方在氣樓結(jié)構(gòu)完成后必須將開孔部位進行防水處理;對氣樓安裝質(zhì)量和防水性進行查驗。
2.6.4采光板部位
該部位漏水的主要原因有:采光板板型與屋面板板型不吻合,采光板兩側(cè)波峰高于屋面板,安裝后,密封過嚴形成采光板內(nèi)外氣壓差,毛細水從采光板兩側(cè)縫隙進入屋面內(nèi)部漏水;采光板縱向搭接長度不夠,且膠泥老化失去粘性;縱向膠泥脫落;采光板和彩鋼板之間為剛性搭接,中間的縫隙未密封。解決辦法:防水螺釘施打在波峰上部;采光板處的收邊板應(yīng)與采光板密封牢固,縱向兩側(cè)膠泥要加寬,并鋪設(shè)波峰上部,防止毛細水滲入論文的格式。
3 其它漏水原因分析
3.1天溝水倒灌
此常在北方地區(qū)下雪時發(fā)生。因業(yè)主考慮房屋的美觀,外圍墻常處在同一個標高上,對于一個大跨度的廠房而言雨水滲漏原因,因受山墻的影響,女兒墻就會設(shè)置得較高,當(dāng)下雪時,天溝處的雪水因不能受到日照,而造成其不能及時融化,變成了冰凍,封堵了雨水口,而造成表面融化的雪水無處可排,從天溝處屋面板部位倒灌到室內(nèi)。解決辦法:盡可避免女兒墻東西方向布置,另外就是在天溝適當(dāng)?shù)母叨炔贾靡粭l蒸汽管道,在下雪時打開蒸汽管,及時融化雪水。
3.2溢流設(shè)施設(shè)計不合理
根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》:建筑屋面雨水工程應(yīng)設(shè)置溢流設(shè)施,一般建筑的重力流屋面雨水排水工程與溢流設(shè)施的總排水能力不應(yīng)小于10a重現(xiàn)期的雨水量,重要公共建筑、高屋建筑的屋面雨水排水工程與溢流設(shè)施的總排水能力不應(yīng)小于50a重現(xiàn)期的雨量。屋面雨水管道的設(shè)計重現(xiàn)期為2~10a,因此超過雨水管道設(shè)計重現(xiàn)期雨水量需要從溢流設(shè)施溢出。溢流設(shè)施的設(shè)置對于鋼結(jié)構(gòu)廠房尤其重要,若無溢流設(shè)施或溢流設(shè)施太小,超過雨水管道設(shè)計重現(xiàn)期的雨水量會在天溝內(nèi)積聚,使天溝內(nèi)水位迅速上升而淹沒屋面板與天溝的搭接縫,雨水會從搭接縫處泛水進入室內(nèi)?墒菍嵺`中,一般似乎不太重視,往往水專業(yè)不提資料,建筑專業(yè)不開標準圖,造成屋面雨水系統(tǒng)沒有溢流措施, 暴雨強度超過雨水系統(tǒng)排放能力時就會超過搭接縫,甚至漫上屋面,造成事故。有的即使設(shè)置了,由于缺乏合理考慮,形同虛設(shè)。鋼結(jié)構(gòu)天溝可在天溝外側(cè)每隔一定距離設(shè)置圓管溢流口或方形溢流口,建筑均有標準圖。計算溢流口尺寸時,應(yīng)先計算需要從溢流設(shè)施溢出的雨水量,然后根據(jù)曼寧公式計算出溢流口尺寸并提交建筑專業(yè)。
3.3冷凝水
天溝加懸吊管外排水的做法在設(shè)備和管溝較多的多跨廠房中是經(jīng)常采用的外排水方式。其主要是為了避免廠房設(shè)地下雨水管溝與工藝設(shè)備及管線發(fā)生矛盾,將天溝雨水通過懸吊管引往外墻處排出。目前鋼鐵企業(yè)多跨大廠房基本都是采用這種外排水方式,因為雨水管溝在這種廠房內(nèi)的地下很難走通。然而在北方地區(qū),由于室內(nèi)外溫差的影響,水管表面易產(chǎn)生凝結(jié)水雨水滲漏原因,滴下時對生產(chǎn)有一定影響。解決辦法:設(shè)計時在屋面板下部增設(shè)保溫防火材料即可;從天溝維修角度來看,內(nèi)保溫更有現(xiàn)實意義。
4 結(jié)論
在北方地區(qū),造成鋼結(jié)構(gòu)維護系統(tǒng)漏水的因素有很多,要想從根本上解決問題,設(shè)計上,要認真對待,根據(jù)北方地區(qū)氣候特點、風(fēng)向、降雨降雪強度等因素確定合理的設(shè)計方案;施工時認真進行技術(shù)(質(zhì)量)交底及現(xiàn)場指導(dǎo),按合理的施工順序進行施工,控制施工荷載,加強細部節(jié)點施工控制。如天溝、轉(zhuǎn)角、山墻根部、檐口及突出物周圍等特殊部位,要對屋面注意保護,不能隨意踩踏。制定維護系統(tǒng)防水施工專項方案嚴格按照設(shè)計要求進行處理,各個專業(yè)相互協(xié)調(diào)配合。設(shè)計完善,排防并重,安裝到位,構(gòu)造合理,使用得當(dāng),服務(wù)跟進,這樣才能確保鋼結(jié)構(gòu)維護系統(tǒng)滴水不漏。
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