由于目前我國拱形屋建筑技術(shù)的還處于探索發(fā)展階段及市場競爭的原因,經(jīng)過對已建設(shè)完成的鋼結(jié)構(gòu)建筑進行的調(diào)查,鋼結(jié)構(gòu)建筑建成投入使用以后均存在不同程度的屋面漏水現(xiàn)象,屋面漏水已成鋼結(jié)構(gòu)建筑剛性屋面的質(zhì)量通病。
1 鋼結(jié)構(gòu)拱形屋形式
建筑屋面作為建筑上面的承重和外圍護結(jié)構(gòu),它的圍護作用和立面造型作用對整個建筑而言至關(guān)重要,是輕型鋼結(jié)構(gòu)圍護系統(tǒng)易發(fā)生漏水的重要部位。其主要作用是能抵抗風(fēng)、雨、雪的侵襲及太陽的輻射,并承受屋頂?shù)淖灾睾臀蓓斏系娘L(fēng)、雪以及上人的荷載。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、各種輕質(zhì)屋面板、金屬拱形波紋屋面、復(fù)合壓型鋼板等多種類型,輕型鋼結(jié)構(gòu)屋面及墻面材料主要選用彩色壓型板或夾芯板。彩色壓型板的鏈接既有360°卷邊板、暗扣板搭接連接,也有打釘板。拱形屋面檁條為自重較輕的薄壁C型或Z型鋼檁條,屋面坡度設(shè)計一般為1/10~1/15。
2 拱形屋板的連接
鋼結(jié)構(gòu)體系建筑才彩色壓型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)向連接無梁拱的方式目前主要有以下三種:
2.1普通搭接;
2.2 暗扣式連接;
2.3 咬合式連接;
3 各拱形屋部位漏水原因分析及解決方案
拱形屋圍護系統(tǒng)漏水按部位歸結(jié)起來主要分布如下:
3.1 拱形屋屋脊部位: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;拱形屋頂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。
3.2 拱形屋氣樓部位:該部位漏水的主要原因是: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;無梁拱氣樓自身制作、拱形屋面安裝存在漏水隱患。解決辦法是: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。
3.3 拱形屋采光板部位:拱形屋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(yán)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,且金屬波紋鋼屋蓋膠泥老化失去粘性;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。屋面采光板防止漏水應(yīng)注意以下幾方面: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。
3.4 拱形屋屋面開孔部位: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。解決辦法是:按設(shè)計圖紙施工并嚴(yán)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(yán)密、平整,使水流順暢。
3.5 檐口部位:是漏水問題的主要根源,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,且檐口部位未加防水收邊。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度;檐口處應(yīng)按設(shè)計要求增設(shè)收邊。
3.6 天溝部位:該部位漏水的主要原因是:內(nèi)天溝焊接接頭存在縫隙,形成滲水;天溝和雨水管管徑設(shè)計過小,與廠房坡長不匹配;天溝端部沒有做封頭板;屋面外板伸入天溝長度不足,水會倒流入廠房內(nèi)部。解決辦法是:適當(dāng)加大拱形屋頂天溝深度,讓天溝雨水不超過搭接縫。
3.7 磚墻與輕鋼屋面連接部位:
該部位容易形成漏水隱患, 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。解決方案: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;收邊間應(yīng)預(yù)打密封膠。
從搜集到的有關(guān)資料看,國外關(guān)于金屬拱形屋面結(jié)構(gòu)研究成果的文獻主要發(fā)表于六、七十年代,文獻作者分別來自美國、加拿大、意大利、前蘇聯(lián)和澳大利亞等國,文獻內(nèi)容涉及足尺試驗、構(gòu)件實驗以及計算方法、設(shè)計思想等。盡管對這種結(jié)構(gòu)進行了理論及試驗研究并取得了很多成果,但這些成果多為互不聯(lián)系的學(xué)者所取得,很少有文獻對其進行系統(tǒng)的分析和總結(jié),更沒有從中提煉出實用的無梁拱形屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
無梁屋面結(jié)構(gòu)在國內(nèi)出現(xiàn)的時間雖不常,但由于很多科研院所的熱情投入以及企業(yè)的積極支持,研究工作進展很快,目前已有三家單位的研究成果通過國家鑒定,分別為清華大學(xué)兩家和天津大學(xué)一家。按金屬拱型波紋屋蓋結(jié)構(gòu)拱腳連接方式可分為鉸接、固接支座兩類。其常用的構(gòu)造節(jié)點除支座節(jié)點(包括單跨、多跨)外,還包括單元板間連接、與山墻連接節(jié)點、拱腳防水防腐處理、屋面采光孔、采光帶設(shè)置、屋面通風(fēng)構(gòu)造等。其中因板型的差異,節(jié)點處理上略有不同(詳見構(gòu)造圖集)。
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