轻型钢结构围护系统漏水原因探索及防治 (5/1092)

轻型钢结构围护系统漏水原因探索及防治
 摘要 摘 要：全文介绍了钢结构屋面系统的概念、屋面板的连接形式，从施工、设计、材料等角度，对轻钢结构围护系统的漏水原因进行了具体的分析，提出了防止维护系统漏水的措施。 关键词：轻钢结构；围护系统；漏水原因；防治  
 1、引 言
近年来，我国钢材的产量增长速度较快，钢材的质量也有了很大提高，使钢结构的发展速度迅速加快。轻型钢结构作为钢结构的一分子，其优势明显、用途广泛，大量的大型工业厂房、会展中心、体育场馆、飞机场开始采用轻型钢结构，更推动了钢结构体系建筑的发展。但是钢结构建成投入使用以后，漏水现象也普遍，屋面板的搭接好坏，屋面彩板的收缩变形等，都直接关系到围护系统的漏点多少。经过市场调研， 目前我国大部分钢结构彩板屋面有漏水现象，漏水是建筑的质量通病。
2、钢结构屋面形式：
建筑屋面作为建筑最上面的承重和外围护结构，它的围护作用和立面造型作用对整个建筑而言至关重要，是轻型钢结构围护系统漏水最重要的部位。其主要作用是能抵抗风、雨、雪的侵袭及太阳的辐射，并承受屋顶的自重和屋顶上的风、雪以及上人的荷载[1]。轻型钢结构屋顶根据所用材料大致有彩色压型钢板、彩色钢板夹芯板、多彩油毡瓦、各种轻质屋面板、GRC板、金属拱形波纹屋面、复合压型钢板等多种类型【2】，轻型钢结构屋面及墙面材料主要选用彩色压型板或夹芯板。常用的压型钢板规格主要有YX173-300-600、YX130-275-550、YX70-200-600、YX38-175-700、YX21-180-900等28种板型[3]，在这些板型中，既有3600卷边板、暗扣板搭接连接，也有打钉板。檩条为自重较轻的薄壁C型或Z型钢檩条，屋面坡度设计一般为1/10～1/15。
3、屋面板的连接【3】：
钢结构体系建筑屋面板在屋面上有长向连接和侧向连接两种。长向连接主要是搭接， 即上坡板压下坡板，搭接处设置专用防水密封胶加固定专用压条，而侧向连接的方式目前主要有以下三种：
3.1 搭接连接：把压型钢板搭接边重叠，并用各种螺栓、铆钉或自攻螺钉等连成整体。又分为带密封胶槽与不带密封胶槽两种，屋面螺钉外露，波峰均比较低.
3.2 暗扣式连接：固定支座利用平头自攻螺钉固定在屋面檩条上，再将压型屋面板与固定支座扣合。屋面无螺钉外露，由于与檩条直接用螺钉连接而无法控制热胀冷缩的变形。
3.3 咬合暗扣式连接：比较先进的屋面板连接方式，屋面系统通过滑动支架来固定屋面板，既有利于屋面防水和保持屋面的整体性，又能有效的控制因热胀冷缩引起的变形。该连接形式分1800和3600两种。
4、各部位漏水原因分析及解决方案：
彩钢板维护系统本身具有一定的强度和刚度，材料一般不会漏水，维护系统漏水原因主要在节点处理不当，材料的品质、系统设计的成熟性、完备性、结构构造和安装技术等也都直接影响到围护系统的防水效果。彩钢板由于受环境、温度的变化造成彩钢板收缩、变形，接口和搭接连接部位产生位移时，用普通的密封胶条或硅酮胶与彩板表面粘结处不能同步位移时产生脱离，造成彩钢板屋面漏水。不同的采光板在相同的时间内其变形和老化的程度也不尽相同。对于同样的卷边板，巴特勒系统的防水性能就远远强于同样板型的仿制品；同样是打钉板，不同的施工队安装的效果也截然不同。维护系统漏水按部位归结起来主要分布如下：
4.1屋脊部位：
该部位漏水的主要原因是：屋脊处波峰太高，屋脊盖板无法保证防水；纵向搭接不放胶泥或硅胶，形成缝隙而漏水；屋脊盖板纵向搭接用铆钉连接，热胀冷缩强度不够而拉断铆钉，形成漏水；屋脊盖板与屋面板之间不敷设堵头，或堵头放置不规范而脱落形成漏水。解决办法是：屋脊盖板做宽些，另外坡度找大点；搭接处敷设胶泥或硅胶；更换缝合钉；堵头应与板型板匹配，堵头敷设时应上下放胶泥或硅胶。
4.2屋面气楼部位：
该部位漏水的主要原因是：气楼与屋面交接处收边下未放置泡沫堵头，且收边纵向搭接未敷设胶泥或硅胶；屋面外板在气楼交接处未上板；气楼结构支柱开孔部位未做防水处理；气楼自身制作、安装存在漏水隐患。解决办法是：收边安装前应敷设泡沫堵头，纵向搭接须设置胶泥或堵头并用缝合钉固定；气楼安装前必须将屋面板上扳；要求气楼施工方在气楼结构完成后必须将开孔部位进行防水处理；对气楼安装质量和防水性进行查验。
4.3采光板部位：
采光板部位防水是维护系统防水的重要部位，采光板安装中的胶泥铺设、防水螺钉是屋面漏水的主要隐患；采光板板型与屋面板板型不吻合，采光板两侧波峰高于屋面板，安装后，密封过严形成采光板内外气压差，毛细水从采光板两侧缝隙进入屋面内部漏水；采光板纵向搭接长度不够，且胶泥老化失去粘性；纵向胶泥脱落；采光板和彩钢板之间为刚性搭接，中间的缝隙未密封。屋面采光板防止漏水应注意以下几方面：防水螺钉施打在波峰上部；采光板处的收边板应与采光板密封牢固，纵向两侧胶泥要加宽，并铺设波峰上部，防止水毛细而渗水，控制两侧波峰中心间距，与采光板波峰中心距吻合，不能因安装问题或者尺寸宽度不一而去掉采光板的波峰高度或宽度，造成质量隐患；纵向搭接一般不小于300并且搭接处用硅胶密封牢固 ；采光板搭接的地方应敷设柔性胶带密封。
4.4屋面开孔部位：
彩钢板屋面开洞口，必须是既要解决外观又要解决屋面防水问题，此两问题都要根据开洞形式及彩钢屋面板型号来决定。该部位漏水的主要原因是：风机开孔未按设计节点进行防水处理，钢堵头放置未敷设防水胶泥和硅胶；风机开孔四周预留范围较小，雨水流淌不畅，容易积水；开孔四周包边搭接未进行防水处理；开孔内部四周未加结构件，形成低凹积水；得泰防水施工存在阻水现象，形成积水。解决办法是：须按设计图纸施工并严格施工工序，敷设胶泥、硅胶；风机四周预留范围必须满足排水要求；墙面、屋面开孔后必须随后进行防水处理；后增围护开孔尽量要增设檩条或角钢结构，减小围护变形；得泰防水安装必须严密、平整，使水流顺畅。
4.5檐口部位：
是漏水问题的主要根源，该部位漏水的主要原因是：屋面外板安装未加泡沫堵头，屋面外板未下扳；墙面外板长度不足，且檐口部位未加防水收边。解决办法是：屋面外板安装时应同时放置泡沫堵头，且将屋面外板下扳30度；檐口处应按现设计情况增设收边。
4.6天沟部位：
搭接缝与弥合缝是漏水的两个关键部位，与钢筋混凝土屋面相比，钢结构屋面的天沟深度小，且天沟与屋面无连续防水构造，天沟积水时，很难保证不漏水。该部位漏水的主要原因是：内天沟焊接接头存在缝隙，形成渗水；天沟和雨水管管径设计过小，与厂房坡长不匹配；天沟端部没有做封头板；屋面外板伸入天沟长度不足，水会倒流入厂房内部。解决办法是：适当加大天沟深度，让天沟雨水不超过搭接缝；内天沟接头焊接后做防水试验，若发现漏水，需进行二次焊接；天沟和雨水管设计管径大小应通过计算屋面排水量确定；安装天沟端部封头板；屋面板须按设计长度施工。
4.7雨蓬部位：
该部位漏水的主要原因是：雨蓬与附房之间接口部位处理不当；雨蓬与外墙之间未设置堵头或未按设计要求伸入外墙板内。解决办法是：雨蓬与附房之间接口必须采用收边搭接并进行防水处理；通常情况下，雨蓬上口泛水收边应进入外墙板内，为了安装施工方便，泛水收边也可直接靠上墙面外板，但必须要放置堵头并须用硅胶密封缝隙。
4.8厂房与附房接口部位：
该部位漏水的主要原因是：施工不合理，接口收边安装不满足设计要求。解决办法是：附房高出厂房的防水处理通常采用两次以上防水，第一道防水收边与砼接口切槽20-40㎜，镶入收边后敷设防水密封胶；厂房与附房接口收边安装时只能使一端固定，另一端必须形成自由状态，否则热胀冷缩会造成收边脱开漏水。
4.9砖墙与轻钢屋面连接部位：
该部位容易形成漏水隐患, 屋面板与水泥墙面结合处漏水，主要原因为应力不同步而引起硅酮胶与粘接面开裂而漏水。解决方案：防止温度变形，采用两次收边连接处理；与砖墙体连接时，收边应有一定角度，并完全密封；收边间应预打密封胶。
4.10铝合金窗户部位：
铝合金窗与彩钢墙体及砖墙体连接部位为防水难题之一，该部位漏水的主要原因是：墙面檩条与铝合金间有缝隙；窗户下口与钢结构、砖墙体及窗户玻璃与型材之间密封不严；窗台与台度存在较大缝隙或有倒返水现象；窗户上口泛水收边件安装中未打硅胶。解决方案是：保证结构檩条的平整度，减少檩条与铝合金之间的缝隙；窗下口所有缝隙均应完全密封，敷设硅酮胶；铝合金与单槽、单槽与玻璃间均应完全密封处理；砖墙体外贴台面面砖应保证砂浆饱满度；窗台粉刷前督促土建单位将窗台找坡，便于排水；窗户上口泛水收边件预打密封胶且不要在钢柱部位搭接。
5、维护系统其它漏水原因分析：
5.1设计原因：
（1）屋面雨水系统未按规范设置溢流措施，暴雨强度超过雨水系统排放能力时就会超过搭接缝，甚至漫上屋面，造成事故；
（2）落水管数量不足，雨水沿天沟流动距离远，时间长，造成壅水；墙面外板上部未增设Ｌ型收边件，造成天沟内侧漏水隐患；
（3）彩钢泛水配件设计不合理，达不到防水效果。
（4）规范规定构件变形控制值，檩条挠度L／180，屋面梁挠度L／180(式中L 为受弯构件的跨度)，屋面檩条截面设计太小、间距过大，在风荷载作用下檩条和压型板变形就会过大；
（5）未充分考虑结构变形、温差变形、干缩变形、振动等影响，设防不满足基层变形的需要。
（6）门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1/8~1/20，在雨水较多的地区宜取其中的较大值【4】，南方地区屋面坡度不宜小于 5%。在实际设计工程中，很多工程屋面坡度过小，屋面雨水不能及时排到天沟。
（7）雨蓬设计存在倒返水现象，造成雨蓬部位漏水；
5.2 材料选用不当：
（1）雨水管材用塑料管材，强度差，钢结构厂房从安装到投产运行，容易受损。
（2）由于钢板天沟比较薄，焊缝容易出现问题。
（3）未根据屋面的坡度选择合适的采光板的板型和屋面彩板的板型，波峰较小，侧向搭接太少，不利于排水。
（4）围护部分彩板过薄，经过一段时间的使用，外板腐蚀或者受温度影响变形，板之间缝隙增大。
（5）压型板基板镀锌层质量不好，涂层太薄，致使压型板使用寿命短，易锈蚀损坏；
（6）自攻螺丝胶垫质量差容易开裂，玻璃密封胶容易老化等。
（7）扣板明显变形，相邻两板的板高、间距均不同； 扣板拉钉应采用防水拉钉。
5.3构造措施：
（1）堵头对由于风造成的漏水是有作用的，不应忽视，如保证彩钢板与屋脊盖板堵头安装到位，采光板与屋脊盖板间堵头下部施打硅酮密封胶，屋面风机处彩钢板波峰端部设置钢堵头；
（2）搭接时缝隙容易受温度影响变大，应充分留够搭接长度；
（3）水宜疏不宜堵，一般安装时在钢板内侧打密封胶，多多益善；
（4）必须足够重视钢结构屋面围护系统热胀冷缩的不利影响，采取合理的构造措施：
5.4使用过程中：
（1）屋面檩条上随意增加荷载，导致屋面板变形。
（2）雨水蓖积污较多，存在阻水。
（3）防水胶、密封胶老化，使用过程中缺少必要维护。
6、结束语：
钢结构维护系统漏水不是个别现象，造成漏水的因素也很多，要想从根本上解决问题，需要设计认真对待，确定合理的设计方案，做好一头（防水层的收头），二缝（变形缝，分格缝），三口（水落口、出入口、檐口）和四根（女儿墙根、设备根、管道根、烟囱根）等泛水部位的细部构造处理【5】；从施工上，制定维护系统防水施工专项方案，各个专业相互协调配合。设计完善，安装到位，构造合理，使用得当，服务跟进，这样才能确保钢结构维护系统滴水不漏。总之，无论采用任何形式安装，只要按照一定的施工工艺和有关规定进行，可以减少或避免漏水问题的发生。

参考文献： www.tumuren.net
【1】许传华．房屋建筑学．中国科学技术出版社，1998．
【2】金德民，高福聚．屋面钢结构体系选型分析[J]．四川建筑，2001，21(1)．
【3】王景文．钢结构工程施工与质量验收实用手册．中国建材，2003．
【4】《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》．中国计划出版社，2003．
【5】《屋面工程技术规范》ＧＢ５０３４５－２００４．