淺談屋面工程的選擇及設計

張永飛

（大連東方華辰建筑設計有限公司，遼寧 大連 116000）

建筑屋面作為建筑工程關鍵部位被稱為“第五立面”。在建筑設計、施工及使用整個生命周期都是不可忽視的。隨著人類從樹居逐步過渡到陸地居住漸漸擺脫自然環境的束縛解決遮風、擋雨、防曬、保溫是必然需要解決的問題。由此建筑屋面也伴隨著人類的發展逐漸變化形成四個基本屬性：綜合性、社會性、實踐性、藝術性。

一、建筑屋面的主要形式

房屋建筑伴隨著歷史的發展及區域環境的不同形成了多式多樣的造型，尤為最突出的就是屋面形式。不同的歷史條件、不同的區域環境、不同的文化、不同的階層形成了不同的屋面形式。從整體系統可分為：坡屋面；平屋面；其它形式（空間曲面等屋面）。

（一）坡屋面

坡度在10%以上的屋頂叫坡屋頂。坡屋頂的坡度一般由結構或屋架找出，坡屋頂常見的坡度為50%左右。坡屋面因具有擋雨、防曬的先天優勢在房屋建筑中可以說有屋面的那一天就有坡屋面。早在石器時代古人的屋面就已采用尖頂坡屋面如6000－6700多年前新石器時代仰韶文化半坡遺址、6100-4600年大汶口文化遺址都有出現。縱觀整個外國建筑史從古代希臘建筑，如以弗所的阿丹密斯廟，到歐洲中世紀建筑，如美因茲主教堂，歐洲資本主義萌發時期的諾曼底封丹-亨利府邸、阿賽-勒-李杜府邸。再到近現代建筑師韋布在肯特建筑的“紅屋”，都大量的使用坡屋面。在中國坡屋面的使用更是舉不勝舉，中式古建筑特有的抬梁式、穿斗式、干闌式等均是伴隨坡屋面而生的結構形式，從北京四合院、云南白族的住宅、壯族干闌式住宅、山西河南河北磚墻承重式住宅到福建的客家土樓等都采用坡屋面。再有就是我國宮殿、壇廟、陵墓大量的使用坡屋面，具有代表性的如北京故宮、曲阜孔廟等。根據屋面細部的變化衍生出不同形式如：單坡頂、硬山屋頂、懸山屋頂、廡殿屋頂、歇山屋頂、券棚屋頂、三角攢尖、四角攢尖等。

（二）平屋面

屋頂坡度在2%～10%的屋頂，稱為平屋頂。最常用的坡度為2%或3%。因平屋面受排水坡度的限制故本身利用面層的防水性能進行防水，如在仰韶文化時期（7000~5000年）已采用窯洞，利用洞頂一定厚度的土層進行防水，至今河南、陜西、山西甘肅仍在使用。隨著近現代防水材料的使用平屋面得到了大范圍使用平屋頂造價低、施工方便、構造簡單、外觀簡潔適用于各種形狀和大小的建筑平面。由于它的坡度小可以在上面做屋頂花園、露天舞廳或進行體育活動、晾曬衣服等又分上人屋面、不上人屋面。

（三）其它形式的屋頂

除坡屋面、平屋面之外還有空間曲面屋面。空間曲面屋面在中外建筑中使用很普遍中國傳統的坡屋頂建筑彎曲向外向上探伸的屋面和翹起的屋角使整個屋檐由于兩頭高于中間而形成一條中國建筑特有的曲線使本來十分龐大、高聳的屋頂不再沉重和笨拙顯得格外生動活潑，為中國古代建筑在美觀上添了不少神韻，如盔頂、穹窿頂等。在西方古羅馬時期就誕生了類似球面的屋頂比如羅馬萬神廟一個半球狀的曲面反扣在正方體上就產生出了神奇、夢幻般的空間感受。歐洲中世紀建筑采用了穹頂、帆拱屋面形式如君士坦丁的阿比斯多爾教堂。西班牙現代主義建筑設計師高迪在沒有現代結構計算工具的條件下奇跡般的完成了許多的曲面建筑作品甚至在他的作品中沒有一根直線。

二、建筑屋面的選擇

隨著現在建筑材料高速發展社會的不斷進步建筑屋面的形式日新月異。受區域環境影響也變得不是絕對因素坡屋面、空間曲面屋面主要以疏水為主要排水形式也逐漸轉變為材料防水形式原有的疏水構造也變為造型的一部分。現在屋面形式主要由建筑功能、經濟指標、藝術效果及技術水平所決定。

首先，從建筑屋面功能分析住宅建筑屋面的功能主要作為外維護功能即滿足保溫、防水、遮陽等但隨著商品化住宅的大量進入市場對住宅立面、屋面開發單位在滿足基本功能的基礎上也做了藝術性設計，但這樣的功能外的造型增加是為了更好的提升住宅房屋市場競爭力綜合分析還是要衡量經濟指標。但對于商業建筑的屋面，主要還是從建筑功能為基礎大力打造藝術感強的造型整體提升第五立面的效果。在整體氛圍提升上屋面占得比例是非常大的，但這種提升比例會隨著建筑的性質、層數、規模出現變化，低層商業因屋面位置恰好位于人視角度觀看最佳的位置故此類建筑的屋面發力較大、造型復雜、造價占比是比較大的。隨著建筑高度增加屋面逐步遠離人視高度屋面造型也漸漸的弱化更接近功能需求。對于工業建筑來說屋面完全是以功能為主基本不加修飾，更多的是考慮工業區對屋面的影響、防火的要求。

其次，從環境對建筑屋面影響來看地域也是選擇屋面形式的因素。

三、建筑屋面的設計

經過建筑功能、藝術效果的分析首要就是分析建筑材料的技術水平、施工工藝的可實施性在能完全實現設計要求的前提下進行成本分析擇優選擇。屋面形式確定后應進行詳盡的屋面設計。

對于相同屋面形式因采取不同的保溫、防水形式和不同材料會出現較大差別，下面僅針對坡屋面局部屋面進行兩種不同方案的比較一種是波形瀝青防水板防水一種是SBS改性瀝青防水，從兩種防水方式分析：波形瀝青防水板構造做法較SBS改性瀝青防水卷材防水方式少一層混凝土找平層，且施工不受基層濕度限制、不受天氣影響，基層內潮氣可自由排查，成本優于前者。故選擇合適的屋面材料、正確施工工藝能大大提高屋面的性能及降低成本。

四、結語

綜上分析，建筑屋面的設計應根據建筑功能、經濟指標、藝術效果、技術水平多方面分析才能設計出滿足建筑整體要求具有藝術性的完美形式。