目前我國(guó)大部分鋼結(jié)構(gòu)金屬板屋面存在漏水現(xiàn)象，約占金屬板屋面的60-70%。金屬板屋面的抗?jié)B防漏是鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中的一個(gè)難點(diǎn)，本文通過典型工程案例，將大面積金屬板屋面當(dāng)做一個(gè)系統(tǒng)，對(duì)大面積金屬板屋面漏水原因從設(shè)計(jì)、選材、細(xì)部構(gòu)造等方面進(jìn)行分析探索，提出防滲漏的改進(jìn)措施。 

　　工程概況 

　　武漢臨港某企業(yè)單層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)產(chǎn)房，平面為矩形，寬139m，長(zhǎng)396m，檐口高度16.2m，結(jié)構(gòu)形式為門式鋼架結(jié)構(gòu)，柱距18.0m（中柱）和9.0m（邊柱），跨度30.0m*3+24.0m*2，各跨屋面頂部設(shè)置7.6m（寬）*3m（高）氣樓（氣樓支承鋼結(jié)構(gòu)為3m柱距門架結(jié)構(gòu)，高強(qiáng)螺栓固定于屋面梁支撐上），氣樓側(cè)面采用中部半隱框玻璃幕墻+上下部鋁塑復(fù)合板幕墻形式封閉，頂部為3000mm（寬）*630mm（高）低矮式成品矩陣式通風(fēng)器。屋面排水坡度1：20，大屋面跨間設(shè)置500mm（寬）*300mm（深）不銹鋼天溝，采用虹吸雨水排水系統(tǒng)。氣樓頂部?jī)蓚?cè)設(shè)置300mm（寬）*250mm（深）不銹鋼內(nèi)天溝。間隔18m設(shè)置d100重力流雨水管，90°彎頭引至大屋面。屋面板采用加保溫棉雙層彩板，外板0.6mm厚，雙面鍍鋁鋅加高耐候聚酯涂層，采用直立鎖縫板型；內(nèi)板0.4mm厚，雙面鍍鋁鋅加聚酯涂層，板型為Q900。整體屋面在中部設(shè)置1道100mm寬通跨屋面變形縫。屋面采光為點(diǎn)狀矩陣形式，布置較為密集，采光板尺寸為3000mm*600mm，材質(zhì)為1.2mm厚FPR阻燃型采光板。屋頂風(fēng)機(jī)點(diǎn)狀矩形式布置，共計(jì)200臺(tái)，風(fēng)機(jī)洞口尺寸為790*790mm方孔。 
　　設(shè)計(jì)角度應(yīng)考慮的金屬板屋面防滲漏因素 
　　合理確定屋面坡度，規(guī)范屋面排水設(shè)計(jì)，采用自我保護(hù)型房上防金屬屋面防水系統(tǒng)。由于房上防金屬屋面防水材料是把廠房屋面當(dāng)成一個(gè)整體來做的，一旦經(jīng)過鋼護(hù)寶的防水施工，這樣的廠房屋面就成為了一個(gè)沒有任何接縫的整體，基于這個(gè)原理，房上防才可以理足氣裝地保證這個(gè)廠房10年以上不會(huì)再漏水！ 
　　根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范，門式鋼架輕型建筑屋面的坡度宜取1/8-1/20，在雨水較多的地區(qū)宜取最大值。然而在實(shí)際工程中，建設(shè)單位往往在考慮節(jié)約成本的情況下要求盡量減少屋面的坡度，導(dǎo)致設(shè)計(jì)在合理依據(jù)規(guī)范的情況下，未加綜合的考慮實(shí)際情況，采用較小的屋面坡度，使得在面臨較強(qiáng)降雨的時(shí)候，雨水不能及時(shí)有效的排出，從而易造成屋面積水滲水。 
　　屋面排水坡度應(yīng)與兩個(gè)參數(shù)有關(guān)，一是單坡長(zhǎng)度，二是屋面壓型板的波高。本項(xiàng)目屋面排水坡度取規(guī)范下限值1/20，但由于屋面布置有密集的風(fēng)機(jī)口突起，造成阻水率增加。暴雨條件下，雨水從屋脊流到檐口過程中，水波厚度不斷增加，當(dāng)水波厚度超出屋面板波高時(shí)就會(huì)漏水。本工程實(shí)例中，由于屋面風(fēng)機(jī)突起造成的阻水率增加，同時(shí)水流斷面在風(fēng)機(jī)底座側(cè)面與波高之間區(qū)域突然縮窄，很容易造成風(fēng)機(jī)突起區(qū)域屋面板板縫接口處滲漏。在竣工自查階段，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，風(fēng)機(jī)口漏水區(qū)域屋面板接縫處漏水情況占風(fēng)機(jī)孔洞數(shù)量的4%左右，特別是在屋面板撓度較大區(qū)域表現(xiàn)明顯，主要是切割洞口處屋面板波峰滲漏（主要防治措施見后）。 
　　因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范，不得因節(jié)省造價(jià)而隨意降低設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)應(yīng)多去設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)雨雪較大的地區(qū)，同時(shí)，屋面跨度又較大的建筑，屋面的坡度不宜低于10%。 
　　屋面撓度控制 
　　一般情況下，設(shè)計(jì)不會(huì)在設(shè)計(jì)說明中直接明確受彎構(gòu)件的撓度限值，而是羅列規(guī)范，也就是說結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很少會(huì)把確保屋面板撓度限值的前提條件作為問題考慮，這并非是說結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題，而是設(shè)計(jì)專業(yè)不同，考慮問題的角度不同所造成的。同時(shí)，很多工程中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制作、安裝是由不同廠商分別實(shí)施的，各環(huán)節(jié)的不利因素造成的累計(jì)偏差可能會(huì)向一個(gè)不利方向發(fā)展，從而放大影響，這就需要施工單位來綜合考慮。 
　　在一般情況下，輕鋼結(jié)構(gòu)中的屋面坡度都比較小，加上屋面梁、檁條產(chǎn)生的撓度，坡度則更緩。這就使得屋面板縱橫搭接，屋脊、洞口側(cè)邊處理要求高，否則屋面漏水將是不可避免的。 
　　在很多情況下，業(yè)主為了追求經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)單位經(jīng)常將山墻榀鋼架與抗風(fēng)柱考慮同時(shí)作用，若標(biāo)準(zhǔn)榀跨度比較大，則山墻榀與標(biāo)準(zhǔn)榀之間的撓度差很大。不同的撓度將使整個(gè)屋面高高低低，導(dǎo)致漏水。 
　　在控制梁撓度的同時(shí)，也應(yīng)控制檁條的撓度，否則將是惡性循環(huán)，對(duì)屋面防水將更加不利。如《CECS102：2002門式鋼架輕鋼房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，在僅支承壓型鋼板和冷彎?rùn)_條屋面的斜梁撓度限值為1/180，如果以這個(gè)極限值來定，在小跨度內(nèi)撓度絕對(duì)值不是很大，但在大跨度范圍內(nèi)，其絕對(duì)值就比較大。該屋面梁按1/2跨度15m考慮，則最大撓度值為83.3mm，而該規(guī)定中對(duì)檁條的撓度控制為L(zhǎng)/150（L為桁架式檁條的跨度）。因此在規(guī)范允許的撓度下，該廠房屋面金屬板在檁跨方向?qū)a(chǎn)生一定的伸縮量，在一定程度上也加劇了屋面板的變形和節(jié)點(diǎn)的松動(dòng)，也是導(dǎo)致屋面板漏水的原因之一。在設(shè)計(jì)屋面的檁條時(shí)，亦應(yīng)稍微保守考慮，避免不必要的屋面下?lián)犀F(xiàn)象導(dǎo)致的屋面積水。 
　　溫度的影響 
　　經(jīng)計(jì)算本工程屋面縱向變形：由于沿中部設(shè)置了1道屋面變形縫，縱向連接長(zhǎng)度取198m，經(jīng)計(jì)算，屋面由溫度引起的縱向伸縮量為102.17mm。屋面查補(bǔ)漏階段，低溫期間（1月）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，變形縫處熱脹冷縮因素造成的板面冷縮超過12cm，極易引起漏水。 
    采光帶的設(shè)計(jì) 
　　設(shè)計(jì)屋面采光采用點(diǎn)狀矩陣形式，整個(gè)屋面布置420塊采光板，布置較為密集。由于FRP與彩鋼板的線脹系數(shù)不一致，若采光板縱向搭接長(zhǎng)度不夠、未在接縫內(nèi)鋪設(shè)足夠?qū)挾饶z泥或膠泥老化脫落時(shí)，雨水會(huì)在毛細(xì)水壓和風(fēng)壓作用下隨著屋面板的振動(dòng)變形不斷壓進(jìn)板內(nèi)造成縱向搭接處漏水。 
　　本工程由于采用五連跨形式，加之每跨通長(zhǎng)的氣樓分割，單坡最長(zhǎng)長(zhǎng)度11.4m，在FRP采光板加工最大長(zhǎng)度（12m）范圍內(nèi)，若設(shè)計(jì)直接采用通長(zhǎng)布置，采光板直接搭接到氣樓底部泛水板內(nèi)的話就能避免采光板縱向搭接漏水問題，而相比較雙層彩鋼板內(nèi)填保溫棉的材料而言，造價(jià)更低，可增加屋面采光率，這種通長(zhǎng)形式的采光帶設(shè)置在類似結(jié)構(gòu)的工業(yè)類廠房的防滲漏實(shí)施效果較點(diǎn)式布置有明顯提高。 
　　整體建筑外形與施工難度相結(jié)合的考慮 
　　本工程設(shè)計(jì)上采用7.6m*3m的門式鋼架氣樓，頂部采用矩陣式通風(fēng)器，喉口寬度3000mm，高度630mm，側(cè)面采用半隱框玻璃幕墻采光。由于廠房整體跨度較大，從幕墻結(jié)構(gòu)形式及安裝精度要求考慮，幕墻不具備地面預(yù)裝后高空拼裝條件，造成氣樓幕墻大部分材料（包括鋁合金型材、玻璃、鋁塑板等）水平運(yùn)輸和施工（包括電鉆、電焊、打膠等）必須在大屋面成形后于屋面板上實(shí)施。大量的材料堆放與運(yùn)輸及施工人員作業(yè)無疑給金屬板屋面成品保護(hù)造成了很大困難。 
　　在氣樓玻璃幕墻安裝過程中，施工單位采取了分散垂直運(yùn)輸，盡量減少屋面水平運(yùn)輸?shù)牟牧线\(yùn)輸方案：利用氣樓門架作為承力結(jié)構(gòu)，沿每跨氣樓中部間隔50m設(shè)置電動(dòng)滑輪提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行材料垂直運(yùn)輸，并鋪設(shè)屋面滑軌作為水平運(yùn)輸通道，減少材料運(yùn)輸對(duì)屋面板的損壞；材料批次運(yùn)輸量與安裝進(jìn)度盡量做到同步，減少屋面集中堆載情況。同時(shí)在整個(gè)幕墻安裝過程中，采取鋪設(shè)木板的方式對(duì)金屬板進(jìn)行保護(hù)，避免集中踩踏、尖銳物碰撞、焊渣飛濺等成品保護(hù)隱患發(fā)生。 
　　筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)若能從整體考慮，比如說降低氣樓幕墻高度、寬度（矩陣式通風(fēng)器對(duì)安裝接口的外徑W要求僅為2880mm），采用前面所提到的通長(zhǎng)式采光帶布置來降低玻璃幕墻采光面積，是完全能夠避免這種“不必要的浪費(fèi)和施工困難”的，同時(shí)可以大幅度降低工程造價(jià)。 
　　防水材料選型角度應(yīng)考慮的金屬屋面防滲漏因素 
　　檁條的選擇：前面已提到撓度變形控制對(duì)整體屋面抗?jié)B漏能力的影響，而本項(xiàng)目考慮到雨排水方式為虹吸雨排水系統(tǒng)，虹吸水平管道需采取懸吊方式固定于檁條下翼緣，增加了撓度變形量。為減小撓度影響，經(jīng)與設(shè)計(jì)院溝通，采用了歐本桁架式檁條。它的設(shè)計(jì)撓度為：荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的撓度容許值為L(zhǎng)/250，相對(duì)于《CECS102：2002門式鋼架輕鋼房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定中的L/150更加能確保桁架剛度。同時(shí)將桁架式檁條上下翼緣板厚度由3.0mm提高至3.2mm，將腹桿壁厚由2.5mm提高到3.0mm（經(jīng)PKPM結(jié)構(gòu)軟件荷載校驗(yàn)，符合要求），從而增強(qiáng)了構(gòu)件剛度，確保了屋面整體水平度，從而降低金屬板撓度變形值，避免形成凹坑積水。 
　　外板板型選擇 
　　由于該項(xiàng)目位于臨港新城規(guī)劃區(qū)，位于距離海岸線10km范圍內(nèi)，同時(shí)位于武漢市域主導(dǎo)風(fēng)向東南沿海前沿的區(qū)位還決定了臨港新城是臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮經(jīng)常的登陸點(diǎn)。為滿足金屬板屋面抗風(fēng)壓性，施工單位在設(shè)計(jì)初步選型的基礎(chǔ)上選擇外板型號(hào)RP-490的360？直立鎖縫板型。 
　　360°鎖縫板邊完全鎖緊，無任何切斷面外露，整個(gè)屋面系統(tǒng)光潔完整。360°鎖縫板優(yōu)點(diǎn)：（1）防滲漏效果最佳；（2）減少90%以上屋面緊固件，降低屋面緊固件處滲漏概率；（3）能消減溫度應(yīng)力作用；（4）抗風(fēng)能力最佳；（5）適用于超小坡度屋面；（6）適用于大覆蓋面積屋面。我們采用的這種板型由于在壓制板型的過程中增加了間隔橫肋，使得在同樣截面范圍內(nèi)屋面板自身的強(qiáng)度更加提升了。 
　　360°鎖縫 
　　RP-SSR板型專用滑動(dòng)支座與雙層板專用次檁條圖 
　　由于彩鋼板在長(zhǎng)度方面受溫度變形影響較大，設(shè)置專用的滑動(dòng)支座允許屋面板有一定位移，從而有效避免了因屋面板變形帶來的撕裂、滲漏。雙層板專用次檁條采用與內(nèi)板Q900型相匹配的切口，可以避免固定過程中對(duì)內(nèi)板波峰的擠壓變形，從而降低整體屋面撓度變形量。