對坡屋面通風隔熱層做法的探討

楊中合

(陜西省建筑設計研究院710003  西安)

    坡屋面最早出現在中國可以追溯到公元前l2世紀，當時木瓦和葦草被廣泛用于鄉村中的各種斜屋面，而粘土瓦則多被用于宮殿，廟宇中。時至今日，機平瓦在中國仍是斜屋面較常用的材料，而坡屋面的構造做法卻發生了很大的變化，原因很簡單，各種各樣的新材料使建筑師和工匠們有了更多創新機會和選擇。在南方地區，太陽高度角大，輻射熱強，透過屋面向室內的熱傳導對建筑頂層的房間來講是導致室內過熱的主要原因。改革開放前的建筑為了減少屋面熱傳導的影響，其處理方法往往是單純加大建筑層高。由于舊建筑多為單層坡屋面，夏季得熱主要來自屋面，所以加大層高后既使屋面距人體較遠，又有利于通風，常能獲得隔熱降溫效果(如圖l)。

    隨著改革開放的深入，在上海越來越多的新建建筑，尤其是住宅大多采用真正的坡屋面，浦東新區甚至準備將世紀大道兩側所有的現有住宅均實行“平改坡”改造。我們暫且不論到底是經濟效益還是審美情趣導致了這股潮流的形成，但就坡屋面本身而言，其技術支持是必不可少的。上海地區冬冷夏熱，本地區的規范建議建筑頂層加設通風層以滿足隔熱要求。那么，對于平屋面而言很容易做到的架空隔熱層，而對于坡屋頂就不那么容易了。

    傳統坡屋頂在通風隔熱方面的經驗，從今天的角度來看借鑒的意義不大。目前建筑類大專院校教材上以及一些標準圖上所提到的構造做法，由于是基于平屋面和木屋架上的，所以直接借鑒的意義也不大。

    現在的坡屋面結構層多為現澆鋼筋混凝土，并多考慮使用功能(如頂層復式)，所以坡度較大(如圖2)，這是與原先既為結構層又相互搭接形成空氣間層的木屋架的重要區別。我國建筑工程有關施工及驗收規范明確如下規定：架空隔熱層高度宜為100～300MM，架空板與女兒墻的距離不小于250M。《民用建筑熱工設計規范》[GB50176—93]中也明確規定空氣間層高度以200MM為宜。平屋面要滿足以上規定并不難，而坡屋面要符合以上規定，單單一條空氣間層高度l00-300MM就很難做到，道理很簡單：它是斜屋面。這樣看來，利用傳統材料，傳統做法在目前層高限制的條件下很好完成斜屋面夏季隔熱通風的要求是有困難的。

    有難度并不等于沒有解決的辦法，目前的斜屋面隔熱通風解決方法歸納起來不外乎有兩條：一就是在盡可能經濟的前提下加以解決；另一就是提高環境舒適度，而資金方面的問題基本上不予考慮。于是就出現了兩種解決方案傾向，前者主要是通過構造改良來解決問題，而后者則基本上實現了新材料、新技術、新構造。當然，目前的開發商基本上都偏愛前者，因為如何實現利潤最大化是他們首要考慮的問題。

    (1)現在瓦的品種很多，顏色更多，非常漂亮。從減少圍護結構表面對于太陽輻射的吸收率，降低夏季空調室外綜合溫度的角度出發，淺色瓦、深色瓦更好。只要改變表面顏色，就可以取得一定的隔熱效果。操作簡單，效果對比之下較好，但不能根本解決問題。

    (2)用實體隔熱材料填充，是不設空氣隔熱層之外較好的方法之一。如圖3所示，聚苯乙烯塊材或者加氣混凝土的使用，明顯提高了熱阻和熱惰性指標值，據有關資料顯示，在同樣的室外綜合溫度作用下，使用125厚加氣混凝土的屋頂內表面最高溫度比不用的屋頂低10℃。同時，屋頂結構內表面的平均溫度和波動振幅也都有所降低。

    越來越多的地方開始重視建筑質量問題。在上海有規定住宅樓層和屋面必須為現澆混凝土結構。從抗震和防水的角度來說這項規定非常有必要。在傾斜的屋面上如何作出空氣隔層是很多人值得考慮的問題。從傳統的思路出發，在斜屋面上設置空氣層必須要解決兩個問題：如何形成空氣層，用怎樣的防水層才能適合空氣隔層的設置：

    (3)以前在平屋面上有一種預制水泥椽子和檁條的做法，我們不妨將其應用到坡屋面上。不論是現澆還是通過焊接固定預制水泥構件的做法都要受到～個限制：瓦的尺寸必須盡可能地大(如圖4)。傳統尺度的瓦是不能用的。這種做法如果使用卷材防水的話，則其防水構造等于有三層防水層[瓦，防水卷材，現澆結構層]，可以保證防水效果。另外，不論是對瓦還是屋面其他構造的維護都比較方便。當然，這種做法缺陷也是明顯的，屋面施工將更加復雜和困難，工期和造價都會有所增加。

    對于大張型的瓦材，目前較多的為波形瓦，油氈瓦或壓型鋼板。這三種材料，質量檢驗評定標準中都明確指出必須用帶防水墊圈的鍍鋅螺栓固定，固定點必須在波峰上。這三種瓦材固定用的基層可以是預制水泥薄板。這里會出現溫度伸縮的問題，瓦的搭接可以不考慮伸縮，因為材料本身可適應變形，而結構板則必須與椽子牢靠連接，板縫至少10MM，用防水硅膠嵌縫以適應溫度伸縮。很明顯，使用螺栓固定毛板和瓦材可以使維修工作變得簡單些。

    (4)讓我們把目光轉向國外，轉向與上海基本處于同一緯度上的英國。英國由于其發展起步早，財力相對雄厚，所以其坡屋面在設置通風層上走的是另外一條路(如圖5)，使用大量金屬屋面和填充材料，采用工業化裝配施工是這種坡屋面的取勝之道。只有采用輕鋼結構，才可能使通風面積最大，保證了隔熱效果，這就是為什么它的空氣層高度只有50MM，而我國最小要求l00MM。

    當然，采用金屬屋面的優點非常多，如結構自重減輕，施工方便，降低支撐構件截面和造價，金屬屋面有利于通風隔熱層的形成，且本身作為防水層壽命很長。但同時缺點也一目了然：造價昂貴。在今天的歐美，在住宅上使用金屬屋面的也不多，大多是一些高檔豪宅，在英國，鋁、鉛、鋅、銅、不銹鋼等金屬屋面大多用在教堂、博物館和高檔寫字樓、會所等。

    這種金屬屋面在我國只有高檔建筑中使用過，如果想在普通住宅中推廣，則還需進一步推敲。但是我們可以借鑒它的做法，使之能符合中國國情，更符合環境要求。

依據標準：

[1]國家標準《民用建筑熱工設計規范))GB50176—93

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)